专题1 第二单元 第一课时 原电池的工作原理-【学霸笔记·同步精讲】2026-2027学年高中化学选择性必修1 化学反应原理教师用书word（苏教版）

本讲义聚焦高中化学原电池的工作原理这一核心知识点，系统梳理原电池的概念本质、构成条件及导电微粒移动规律，进而延伸至原理应用（加快反应速率、比较金属活动性、设计原电池）和电极反应式书写，形成从基础概念到实践应用的递进式学习支架。 该资料通过对比单液与双液原电池装置（如甲、乙装置的交流讨论）培养科学思维，设计能量转化效率探究实验提升科学探究与实践能力，结合Zn与稀硫酸反应等实例体现化学应用价值。课中辅助教师通过问题链引导学生深度思考，课后题组帮助学生巩固知识、查漏补缺，有效落实核心素养培养。

第一课时　原电池的工作原理 1.认识化学能转化为电能的实际意义及其重要应用。 2.了解分析原电池的工作原理，能设计简单的原电池。 知识点一　原电池的工作原理 1.概念和反应本质 原电池是把化学能转化为电能的装置，其反应本质是氧化还原反应。 2.构成条件 （1）一看反应：看是否有能自发进行的氧化还原反应发生（一般是活泼性强的金属与电解质溶液反应）。 （2）二看两电极：一般是活泼性不同的两电极。 （3）三看是否形成闭合回路，形成闭合回路需三个条件：①电解质溶液；②两电极直接或间接接触；③两电极插入电解质溶液中。 3.原电池的工作原理示意图 用锌片、铜片、CuSO4溶液、ZnSO4溶液及装有KCl饱和溶液的盐桥组成下面甲、乙两套装置，观察到甲、乙两装置中的电流表的指针均发生了偏转。 【交流讨论】 1.装置甲中观察到锌片逐渐溶解，表面有少量红色固体析出，该红色固体的成分是　　，装置甲的最大缺点是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 提示：铜；装置甲中Zn片与CuSO4溶液直接接触发生反应，造成一部分负极材料Zn的损耗，故装置甲中产生的电量少 2.装置乙由两个半电池组成，请指出原电池的正、负极，并写出电极反应式。 提示：Zn电极为负极，电极反应式为Zn－2e－Zn2＋；Cu电极为正极，电极反应式为Cu2＋＋2e－Cu。 3.装置乙中电子在导线中的移动方向是　　，盐桥中的K＋、Cl－的移动方向是　　。 提示：Zn（负极）→电流表→Cu（正极）　Cl－移向负极，K＋移向正极 4.装置乙中取出盐桥，电流表的指针的变化是　　，出现这种现象的原因是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　，由此总结盐桥的作用是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　。 提示：不再发生偏转　取出盐桥后，不能形成闭合回路，不能形成原电池，故电流表指针停止偏转　①形成闭合回路；②保持溶液中电荷守恒，使电池反应能持续发生 归纳总结 1.原电池中导电微粒的移动方向 电子移动方向 从负极流出沿导线流入正极，电子不能通过电解质溶液 离子移动方向 阴离子向负极移动，阳离子向正极移动，离子只能在电解质溶液中移动，不能在导线上移动 若有盐桥 盐桥中的阴离子移向负极区，阳离子移向正极区 若有交换膜 离子可选择性通过交换膜，如阳离子可通过阳离子交换膜移向正极 提醒：（1）电子只能在导线中流动而不能在溶液中流动；离子只能在溶液中移动而不能在导线中移动。原电池中的内电路和外电路分别通过离子的移动和电子的流动而形成闭合回路，可形象地描述为“电子不下水，离子不上岸”。 （2）带盐桥的原电池装置中，负极半电池：还原性强的材料作负极，失去电子被氧化；正极半电池：电解质溶液中氧化性强的离子在正极得到电子被还原，其中盐桥不能用导线代替。 2.带盐桥原电池中盐桥的组成和作用 （1）盐桥中通常是装有含KCl饱和溶液的琼脂，离子在盐桥中能移动。 （2）盐桥的作用：①连接内电路，形成闭合回路；②平衡电荷，使原电池不断产生电流。 1.某同学为研究原电池原理，设计了如图所示的两种装置，溶液A、溶液B均为硫酸盐溶液，闭合开关K1、K2后，装置①和装置②中小灯泡均可以发光。下列有关说法错误的是（　　） A.Zn电极的电势低于Cu电极 B.②中Cu电极区的电极反应式可能为2H＋＋2e－H2↑ C.①中S向Zn电极迁移，②中盐桥中的K＋向Cu电极迁移 D.消耗相同质量的金属Zn，装置②产生的电能比装置①更多 解析：B　在两种原电池装置中，Zn为负极，Cu为正极，Zn电极的电势低于Cu电极，A正确；Cu电极区中的溶液B为硫酸铜溶液，电极反应中Cu2＋得电子，B错误；①中Zn电极为负极，S向Zn电极迁移；②中Cu电极为正极，盐桥中的K＋向Cu电极迁移，C正确；装置②中，Zn不与CuSO4溶液接触，装置①中，Zn与CuSO4溶液接触会消耗部分Zn，因此装置②产生的电能比装置①更多，D正确。 2.在盛有稀硫酸的烧杯中放入用导线连接的电极X、Y，外电路中电子流向如图所示，关于该装置的下列说法正确的是（　　） A.外电路的电流方向为X→外电路→Y B.若两电极分别为铁棒和碳棒，则铁棒上进行的电极反应为2H＋＋2e－H2↑ C.X极上发生的是还原反应，Y极上发生的是氧化反应 D.若两电极都是金属，则它们的活动性顺序是X＞Y 解析：D　该装置是原电池，外电路中电子从X电极流向Y电极，电流的流向与此相反，即Y→外电路→X，A项错误；若两电极分别为铁棒和碳棒，则铁棒是负极，发生氧化反应：Fe－2e－Fe2＋，B项错误；X是负极，负极上发生氧化反应，Y是正极，正极上发生还原反应，C项错误；原电池中较活泼的金属作负极，较不活泼的金属或导电的非金属作正极，该原电池中X是负极，Y是正极，所以若两极都是金属，则它们的活动性顺序为X＞Y，D项正确。 知识点二　原电池原理的应用 1.加快化学反应的进行 （1）原理：在原电池中，氧化反应和还原反应分别在两极进行，溶液中的粒子运动时相互间的干扰小，使化学反应加快。 （2）应用：实验室中用Zn与稀硫酸反应制取H2时，通常滴入几滴CuSO4溶液。这样做的目的是使Zn与置换出的Cu、稀硫酸构成原电池，加快反应的进行。 2.比较金属的活动性强弱 （1）原理：一般在原电池中活动性较强的金属作负极，活动性较弱的金属作正极。 （2）应用：A、B两种金属用导线连接后插入稀硫酸中，若A极溶解，B极上有气泡冒出，则金属活动性：A＞B。 3.利用原电池原理设计原电池 原电池装置的设计思路是“两极一液一连线”。 【教材挖掘】 　教材中学习了原电池的设计。已知2Fe3＋＋Zn2Fe2＋＋Zn2＋，如何设计成原电池装置？ 提示：根据氧化还原反应分析，Zn被氧化，为原电池的负极，则正极可为惰性电极或不如Zn活泼的金属，电解质溶液一定含Fe3＋。 1.利用反应：Cu＋2FeCl3CuCl2＋2FeCl2，设计成如图所示的原电池，回答下列问题： ①写出电极反应式。正极：　　；负极：　　。 ②图中X溶液的溶质是　　　 　（填化学式，下同），Y溶液的溶质是　　　 　。 ③原电池工作时，盐桥中的　　　 　（填“阳”或“阴”）离子向X溶液方向移动。 提示：①2Fe3＋＋2e－2Fe2＋　Cu－2e－Cu2＋ ②FeCl3　CuCl2　③阳 2.控制合适的条件将反应2Fe3＋＋2I－2Fe2＋＋I2设计成如图所示的原电池。请回答下列问题： ①反应开始时，乙中石墨电极上发生　　　 　（填“氧化”或“还原”）反应，电极反应式为　　。甲中石墨电极上发生　　　 　（填“氧化”或“还原”）反应，电极反应式为　　。 ②电流计读数为0时，反应达到平衡状态，此时在甲中加入FeCl2固体，则乙中的石墨作　　　 　（填“正”或“负”）极，该电极的电极反应式为　　。 提示：①氧化　2I－－2e－I2　还原　2Fe3＋＋2e－2Fe2＋　②正　I2＋2e－2I－ 归纳总结 原电池设计的一般步骤 1.某兴趣小组同学利用氧化还原反应2KMnO4＋10FeSO4＋8H2SO42MnSO4＋5Fe2（SO4）3＋K2SO4＋8H2O设计如图原电池，盐桥中装有饱和K2SO4溶液。下列说法正确的是（　　） A.b电极上发生还原反应 B.外电路中电子的流向是从a到b C.电池工作时，盐桥中的S移向甲烧杯 D.a电极上发生的反应为Mn＋8H＋＋5e－Mn2＋＋4H2O 解析：D　由题干反应的化学方程式知FeSO4失去电子，故b电极上发生氧化反应，A错误；分析可知，a电极为正极，电子由负极流向正极，即从b流向a，B错误；原电池中阴离子向负极移动，则盐桥中的S移向乙烧杯，C错误。 2.由A、B、C、D四种金属按下表中装置图进行实验。 装置 现象 二价金属A不断溶解　 C的质量增加 A上有气体产生 根据实验现象回答下列问题： （1）装置甲中负极的电极反应式是　A－2e－A2＋　。 （2）装置乙中正极的电极反应式是　Cu2＋＋2e－Cu　。 （3）装置丙中溶液的pH　变大　（填“变大”“变小”或“不变”）。 （4）四种金属活泼性由强到弱的顺序是　D＞A＞B＞C　。 解析：甲、乙、丙均为原电池装置，依据原电池原理，甲中A不断溶解，则A为负极、B为正极，活泼性：A＞B；乙中C极增重，即析出Cu，则B为负极，活泼性：B＞C；丙中A上有气体（即有H2）产生，则A为正极，活泼性：D＞A，随着H＋的消耗，溶液的pH变大。 知识点三　原电池电极反应式的书写 实例分析一般步骤（以Zn—石墨—稀硝酸原电池为例） 1.分析总反应确定正、负极 总反应是Zn与稀硝酸反应，Zn被氧化作负极，石墨作正极，N被还原。 2.列出两极反应物、生成物，各自相对应 负极：ZnZn2＋ 正极：NNO↑ 3.用得失电子平衡化合价 负极：Zn－2e－Zn2＋ 正极：N＋3e－NO 4.用溶液中的离子平衡电荷（负极已平衡） 负极：Zn－2e－Zn2＋ 正极：N＋3e－＋4H＋NO 5.根据原子守恒补充物质（负极已平衡） 负极：Zn－2e－Zn2＋ 正极：N＋3e－＋4H＋NO↑＋2H2O 正、负极反应相加，抵消电子，可得电池总反应式。 1.基础原电池。 （1）Mg—Al—NaOH溶液 负极反应：　2Al－6e－＋8OH－2[Al（OH）4]－　； 正极反应：　6H2O＋6e－3H2↑＋6OH－　； 总反应：2Al＋2OH－＋6H2O2[Al（OH）4]－＋3H2↑。 （2）铁—石墨—稀硝酸 负极反应：　Fe－3e－Fe3＋　； 正极反应：　N＋4H＋＋3e－NO↑＋2H2O　； 总反应：　Fe＋N＋4H＋Fe3＋＋NO↑＋2H2O　。 2.带盐桥的原电池。 某兴趣小组为了提高电池的效率设计了如图所示的原电池。请回答下列问题： （1）若X是AlCl3溶液，Y是稀硫酸，写出电极名称及对应的电极反应式： Al片（　负极　）　2Al－6e－2Al3＋　， Cu片（　正极　）　6H＋＋6e－3H2↑　。 （2）若X是浓硝酸，Y是NaCl溶液，写出电极名称及对应的电极反应式： Al片（　正极　）　2N＋2e－＋4H＋2NO2↑＋2H2O　， Cu片（　负极　）　Cu－2e－Cu2＋　。 解析：（1）该原电池中，Al易失电子发生氧化反应而作负极、Cu作正极；负极上Al失电子生成铝离子进入溶液，所以负极的电极反应式为2Al－6e－2Al3＋，正极是氢离子得电子产生氢气，电极反应式为6H＋＋6e－3H2↑。 （2）Al和浓硝酸发生钝化现象，Cu和浓硝酸的反应是自发的放热的氧化还原反应，所以能构成原电池，Cu失电子作负极、Al作正极，正极上硝酸根离子得电子发生还原反应，电极反应式为2N＋2e－＋4H＋2NO2↑＋2H2O，负极的电极反应式为Cu－2e－Cu2＋。 能力培养　原电池能量转化效率的实验探究 设计两种类型的原电池，探究其能量转化效率。 限选材料：ZnSO4（aq），FeSO4（aq），CuSO4（aq），铜片，铁片，锌片和导线。 （1）完成原电池甲的装置示意图，并作相应标注。 要求：在同一烧杯中，电极材料与电解质溶液含相同的金属元素。 提示： （2）铜片为电极之一，CuSO4（aq）为电解质溶液，只在一个烧杯中组装原电池乙，工作一段时间后，可观察到负极有什么现象？ 提示：电极逐渐溶解。 （3）甲、乙两种原电池中可更有效地将化学能转化为电能的是　　，其原因是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　。 提示：甲　乙池的负极可与CuSO4溶液直接发生反应，导致部分化学能转化为热能；甲池的负极不与所接触的电解质溶液发生化学反应，化学能在转化为电能时损耗较小 查阅资料：利用数字化传感器测双液电池的电流，发现电流虽然稳定，但是电流较低，原因是使用盐桥：①离子运动的距离长，长度L大，②离子运动的通道窄，横截面积S小。因此可以通过缩短盐桥的长度及增大盐桥的横截面积的方法进行改进，又设计了如图装置： 装置中间是交换膜，常见的交换膜有阳离子交换膜（只允许阳离子通过）、阴离子交换膜（只允许阴离子通过）、质子交换膜（只允许H＋通过）。 （1）离子交换膜的作用是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 提示：隔开溶液，允许某些离子通过，起到导电作用，并构成闭合回路 （2）上述装置中的交换膜若是阴离子交换膜，当外电路中通过0.2 mol电子时，有　　　mol S通过交换膜，CuSO4溶液的质量变化是　　。 提示：0.1　减少16 g 当外电路中通过0.2 mol电子时，CuSO4溶液中有0.1 mol Cu2＋（即6.4 g）得电子析出，有0.1 mol S（即9.6 g）迁移到左侧，故CuSO4溶液的质量减少16 g。 规律方法 1.单池原电池中由于负极与电解质溶液直接接触，导致部分化学能转化为热能，故单池原电池中化学能转化为电能的效率低于双池原电池，使用交换膜使原电池更具有实用性。 2.原电池中的正、负极不能只依据金属的活动性判断，还要考虑电解质溶液与电极的反应。 【迁移应用】 1.探究化学反应中的能量转化，实验装置（装置中的试剂及用量完全相同）及实验数据如下（注：50 mL注射器用于收集气体并读取气体体积）。 　　　项目 时间/min　　 装置① 装置② 气体体积/mL 溶液温度/℃ 气体体积/mL 溶液温度/℃ 0 0 22.0 0 22.0 8.5 30 24.8 50 23.8 10.5 50 26.0 － － 下列说法不正确的是（　　 ） A.装置①中的Cu表面无气泡产生，而装置②中的Cu表面有气泡 B.装置①和②中发生反应的离子方程式都为Zn＋2H＋Zn2＋＋H2↑ C.原电池反应能加快化学反应速率，导致装置①中反应的平均速率比装置②中的小 D.由实验数据可知，原电池的化学能全部转化为电能 解析：D　A项，装置②中的Cu表面有气泡产生，Cu是原电池的正极，而装置①中的Cu表面无气泡，Zn表面有气泡，正确；B项，装置①为锌与稀硫酸的反应，离子方程式为Zn＋2H＋Zn2＋＋H2↑；装置②为Zn、Cu与稀硫酸形成的原电池，总反应式为Zn＋2H＋Zn2＋＋H2↑，正确；C项，基于表格数据信息的推理可知，收集相同体积的气体，装置②需要的时间更短，故原电池反应能加快化学反应速率，正确；D项，基于表格数据信息推理可知，化学能有一部分转化为热能，而不是全部转化为电能，错误。 2.铜锌原电池装置如图所示，其中阳离子交换膜只允许阳离子和水分子通过，下列有关叙述正确的是（　　） A.铜电极上发生氧化反应 B.电池工作一段时间后，甲池的c（S）减小 C.电池工作一段时间后，乙池溶液的总质量增加 D.阴、阳离子分别通过交换膜向负极和正极移动，保持溶液中电荷平衡 解析：C　由铜锌原电池原理可知，锌电极为负极，失去电子，发生氧化反应，铜电极为正极，得到电子，发生还原反应，A项错误；阳离子交换膜只允许阳离子和水分子通过，两池中c（S）不变，B项错误；电池工作过程中Zn2＋由甲池通过阳离子交换膜进入乙池，乙池铜电极上发生反应：Cu2＋＋2e－Cu，乙池溶液中的离子转换为Cu2＋→Zn2＋，摩尔质量M（Cu2＋）＜M（Zn2＋），乙池溶液的总质量增加，C项正确；阳离子交换膜只允许阳离子和水分子通过，电池工作过程中Zn2＋由甲池通过阳离子交换膜进入乙池保持溶液的电荷平衡，阴离子并不通过交换膜，D项错误。 1.下列有关电化学知识的描述正确的是（　　） A.Cu＋H2SO4CuSO4＋H2↑这个反应可设计成原电池 B.利用Cu＋2FeCl3CuCl2＋2FeCl2，可设计如图所示原电池装置，盐桥内K＋向FeCl3溶液移动 C.因为铁的活动性强于铜，所以将铁、铜用导线连接后放入浓硝酸中组成原电池，铁作负极，铜作正极，其负极反应式为Fe－2e－Fe2＋ D.由Al、Mg与氢氧化钠溶液组成的原电池，其负极反应式为Mg－2e－＋2OH－Mg（OH）2 解析：B　该反应不是自发进行的氧化还原反应，不能设计成原电池，A错误；根据电池总反应式Cu＋2FeCl3CuCl2＋2FeCl2，可知Cu失电子作负极，正极上Fe3＋得电子生成Fe2＋，原电池工作时，盐桥中的阳离子向正极移动，故盐桥内K＋向FeCl3溶液移动，B正确；铁遇到浓硝酸会钝化，铜作负极，负极反应式为Cu－2e－Cu2＋，C错误；由Al、Mg与氢氧化钠溶液组成的原电池反应是Al与氢氧化钠溶液之间的反应，其负极反应式为Al－3e－＋4OH－[Al（OH）4]－，D错误。 2.（人教版习题改编）有A、B、C、D四种金属。将A与B用导线连接起来，浸入电解质溶液中，B不易被腐蚀。将A、D分别投入等浓度的盐酸中，D比A反应剧烈。将铜浸入B的盐溶液里，无明显变化。把铜浸入C的盐溶液里，有金属C析出。据此判断它们的活动性由强到弱的顺序是（　　） A.D＞C＞A＞B B.D＞A＞B＞C C.D＞B＞A＞C D.B＞A＞D＞C 解析：B　①原电池中较活泼的金属作负极，负极上金属失电子生成金属阳离子进入溶液而被腐蚀，较不活泼的金属作正极而不易被腐蚀，所以金属活动性：A＞B；②金属和酸反应，较活泼的金属与酸反应较剧烈，D比A反应剧烈，所以金属活动性：D＞A；③金属之间的置换反应中，较活泼的金属能置换出较不活泼的金属，所以金属活动性：B＞Cu、Cu＞C。所以活动性顺序是D＞A＞B＞C。 3.图甲和图乙是双液原电池装置。由图可判断下列说法中错误的是（　　） A.图甲电池反应的离子方程式为Cd（s）＋Co2＋（aq）Co（s）＋Cd2＋（aq） B.反应2Ag（s）＋Cd2＋（aq）Cd（s）＋2Ag＋（aq）能够发生 C.盐桥的作用是形成闭合回路，并使两边溶液保持电中性 D.当图乙中有1 mol电子通过外电路时，正极有108 g Ag析出 解析：B　根据图甲可知，原电池中Cd为负极，Co2＋得到电子，所以甲电池反应的离子方程式为 Cd（s）＋Co2＋（aq）Co（s）＋Cd2＋（aq），金属活动性：Cd＞Co，A正确；根据图乙可知，原电池中Co为负极，Ag＋得到电子，所以乙电池反应的离子方程式为Co（s）＋2Ag＋（aq）2Ag（s）＋Co2＋（aq），金属活动性：Co＞Ag，则金属活动性：Cd＞Co＞Ag，因此反应2Ag（s）＋Cd2＋（aq）Cd（s）＋2Ag＋（aq）不能发生，B错误；原电池放电时，盐桥中的阴、阳离子定向移动使原电池内部形成通路，从而形成闭合回路，且盐桥可以使两个烧杯中的溶液保持电中性，C正确；根据 Co（s）＋2Ag＋（aq）2Ag（s）＋Co2＋（aq）可知，图乙电池中有1 mol电子通过外电路时，正极有108 g Ag析出，D正确。 4.某大学开发出纸一样薄的可生物降解锌电池，一化学兴趣小组受到启发，设计出如图所示装置用于探究原电池构成条件。回答下列问题： （1）甲同学设计了下列实验探究原电池的构成条件。 实验编号 M极材料 N极材料 滤纸浸泡物质 电流计指针是否偏转 1 铝箔 铜箔 稀硫酸 是 2 铝箔 铜箔 乙醇 否 3 铝箔 铜箔 蔗糖溶液 否 4 铝箔 铜箔 番茄汁（pH≈4） 是 ①实验1中电流计指针发生偏转的原因为　AC　（填字母）。 A.铝与铜的活泼性不同 B.稀硫酸为电解质 C.整个装置形成了闭合回路 D.铜不与稀硫酸反应 ②实验1中电流计指针发生偏转的原因之一是溶液中有自由移动的　离子　（填“分子”“离子”或“电子”）；实验4中，原电池的负极为　铝箔　（填“铝箔”或“铜箔”）。 （2）乙同学设计了下列实验探究原电池的构成条件。 实验编号 M极材料 N极材料 滤纸浸泡物质 电流计指针是否偏转及偏转方向 5 铝箔 铜箔 稀硫酸 偏向铝箔 6 铝箔 铝箔 稀硫酸 不偏转 7 铜箔 铝箔 未知溶液 偏向铜箔 ①实验5、6中，所用稀硫酸的物质的量浓度相同，N极均观察到有气泡产生，产生气泡较快的是实验　5　（填“5”或“6”），原因是　实验5形成了原电池，原电池可以加快反应速率　。 ②实验7中的未知溶液可能为　b　（填字母）。 a.浓盐酸 b.浓硝酸 c.NaOH溶液 d.稀硫酸 （3）丙同学按下列材料设计了一个原电池，该电池工作时，Cl－移向　M　（填“M”或“N”）极，该电池的正极表面发生的电极反应为　Fe3＋＋e－Fe2＋　。 M极材料 N极材料 滤纸浸泡物质 铁箔 铜箔 FeCl3稀溶液 解析：（1）①实验1中电流计指针发生偏转说明有电流通过，铝、铜和稀硫酸构成原电池，铝作负极，铜作正极，原因为铝与铜的活泼性不同、整个装置形成了闭合回路，选A、C；②实验1中电流计指针发生偏转的原因之一是溶液中有自由移动的离子，实验4中，番茄汁呈酸性，含大量氢离子，铝的金属活泼性比铜强，则原电池的负极为铝箔。（2）①实验5形成原电池，实验6只是普通的化学反应，原电池装置能加快反应速率，则其他条件相同时，产生气泡较快的是实验5；②实验7中电流计指针偏向铜箔，说明铜作负极，铝作正极，未知溶液可能是浓硝酸，选b。（3）该原电池原理是铁和FeCl3稀溶液反应生成FeCl2，M极为负极，N极为正极，原电池中阴离子移向负极，则Cl－移向M极，正极的电极反应式为Fe3＋＋e－Fe2＋。 题组一　原电池的工作原理 1.（2026·河北唐县一中开学考）下列有关如图所示装置的叙述正确的是（该装置工作时）（　　） A.稀硫酸的电离方程式为H2SO42H＋＋2 B.H＋往锌电极迁移，且铜电极上无气泡产生 C.铜电极上的电极反应式为O2＋2H2O＋4e－4OH－ D.一段时间后，电解质溶液的质量较反应前有所增加 解析：D　稀硫酸的电离方程式应为H2SO42H＋＋，选项中书写错误，A错误；原电池中阳离子向正极迁移，铜为正极， H＋应向铜电极迁移，且H＋在铜电极得电子生成H2，铜电极有气泡产生，B错误；电解质为稀硫酸，铜电极（正极）的电极反应式为H2↑，C错误；负极锌溶解：Zn－2e－Zn2＋，正极生成H2逸出：2H＋＋2e－H2↑，每溶解65 g Zn生成2 g H2，溶液质量增加，D正确。 2.下列关于实验现象的描述错误的是（　　 ） A.把铜片和铁片紧靠在一起浸入稀硫酸中，铜片表面出现气泡 B.用锌片作负极，铜片作正极，在CuSO4溶液中，铜片质量增加 C.把锌粒放入盛有盐酸的试管中，加入几滴氯化铜溶液，气泡放出速率加快 D.把铜片插入三氯化铁溶液中，在铜片表面出现一层铁 解析：D　铜片和铁片紧靠并浸入稀硫酸中，铜片上H＋获得由铁片传递过来的电子：2H＋＋2e－H2↑，所以可观察到铜片表面出现气泡，A正确；锌片作负极，铜片作正极，发生反应：Zn＋Cu2＋Zn2＋＋Cu，生成的Cu在铜片上析出使其质量增加，B正确；把锌粒放入盛有盐酸的试管中，加入几滴氯化铜溶液，发生反应：Zn＋Cu2＋Zn2＋＋Cu，置换出的Cu与剩余的Zn接触，在盐酸中构成了原电池，加速2H＋＋2e－H2↑反应，可观察到气泡放出的速率加快，C正确；铜片插入FeCl3溶液中，发生的反应是Cu＋2Fe3＋Cu2＋＋2Fe2＋，并没有单质铁析出，D错误。 题组二　原电池工作原理的应用 3.（2026·南京五校联盟调研） 由A、B、C、D四种金属按下表中装置进行实验。 装置 现象 A上有气体产生 B的质量增加 二价金属A不断溶解 根据实验现象判断下列说法错误的是（　　） A.装置甲中正极的电极反应式是：2H＋＋2e－H2↑ B.四种金属的活泼性强弱顺序为：C＞B＞A＞D C.装置乙中B为负极 D.装置丙中负极电极反应式为A－2e－A2＋ 解析：C　装置甲中A电极电极反应式为2H＋＋2e－H2↑，则A极是正极，B极是负极，说明金属活泼性B＞A。装置乙中，B的质量增加，B极反应式为Cu2＋＋2e－Cu，说明B是正极，C是负极，金属活泼性C＞B。装置丙中二价金属A不断溶解于稀硫酸，说明A作负极，电极反应式为A－2e－A2＋，D为正极，则金属活泼性A＞D；则活泼性强弱顺序为C＞B＞A＞D，C错误。 4.某同学根据化学反应：Fe＋Cu2＋Fe2＋＋Cu，并利用实验室材料制作原电池。下列关于该原电池组成的说法正确的是（　　） 选项 A B C D 正极 石墨棒 石墨棒 铁棒 铜棒 负极 铁棒 铜棒 铜棒 铁棒 电解质溶液 CuCl2溶液 CuCl2溶液 FeSO4溶液 FeSO4溶液 解析：A　根据反应Fe＋Cu2＋Fe2＋＋Cu，可知该原电池中Fe为负极，正极选用比铁不活泼的金属或石墨棒，电解液为含Cu2＋的溶液。Fe为负极，不能为铜棒，B错误；铁和铜作原电池电极，铁更活泼，应为负极，C错误；电解液为含Cu2＋的溶液，D错误。 题组三　原电池电极反应式的书写 5.原电池的电极反应式不仅与电极材料的性质有关，也与电解质溶液有关。下列说法错误的是（　　） A.由Fe、Cu、FeCl3溶液组成的原电池，负极的电极反应式为Fe－2e－Fe2＋ B.由Al、Cu、稀硫酸组成的原电池，负极的电极反应式为Al－3e－Al3＋ C.由Al、Mg、NaOH溶液组成的原电池，负极的电极反应式为Al＋4OH－－3e－[Al（OH）4]－ D.由Al、Cu、浓硝酸组成的原电池，负极的电极反应式为Al－3e－Al3＋ 解析：D　铁比铜活泼，铁作负极，负极的电极反应式为Fe－2e－Fe2＋，A正确；铝比铜活泼，铝作负极，负极的电极反应式为Al－3e－Al3＋，B正确；虽然镁比铝活泼，但镁不与氢氧化钠溶液反应，因此铝作负极，负极的电极反应式为Al＋4OH－－3e－[Al（OH）4]－，C正确；Al遇浓硝酸发生钝化，则铜作负极，负极的电极反应式为Cu－2e－Cu2＋，D错误。 6.（2026·扬州红桥中学月考）实验发现，298 K时，在氯化铁酸性溶液中加入少量锌粒后，Fe3＋立即被还原成Fe2＋。某夏令营兴趣小组根据该实验事实设计了如图所示原电池装置。下列有关说法正确的是（　　） A.左烧杯中溶液的血红色逐渐褪去 B.该原电池的正极反应是Zn－2e－Zn2＋ C.该电池铂电极上立即有气泡出现 D.该电池总反应为3Zn＋2Fe3＋2Fe＋3Zn2＋ 解析：A　由题意可知：加入少量锌粒后，Fe3＋立即被还原成Fe2＋，故Pt电极作原电池正极，电极反应方程式为Fe3＋＋e－Fe2＋，Zn作负极，电极反应方程式为Zn－2e－Zn2＋，A正确，B、C错误；负极Zn失去电子变为Zn2＋，正极Fe3＋获得电子变为Fe2＋，故该电池总反应为Zn＋2Fe3＋2Fe2＋＋Zn2＋，D错误。 7.（2025·连云港东海高级中学）下列关于如图所示原电池的说法正确的是（　　） A.当a为Cu，b为含有碳杂质的Al，c为稀硫酸时，b极上观察不到气泡产生 B.当a为石墨，b为Fe，c为浓硫酸时，不能产生连续的稳定电流 C.当a为Mg，b为Al，c为NaOH溶液时，根据现象可推知Al的活动性强于Mg的 D.当a为石墨，b为Cu，c为FeCl3溶液时，a、b之间没有电流通过 解析：B　A项，a为正极，b为负极，铜上有气泡产生，因b为含有碳杂质的Al，自身构成原电池，碳为正极，铝为负极，b极上可观察到气泡产生，错误；B项，铁与浓硫酸反应生成致密的氧化物保护膜，发生钝化现象，不能产生连续的稳定电流，正确；C项，Mg、Al在NaOH溶液中可以构成原电池，Al作原电池的负极，但是Mg的活泼性强于Al，错误；D项，当a为石墨，b为Cu，c为FeCl3溶液时，b为负极，a为正极，a、b之间有电流通过，错误。 8.（2026·苏州第十中学段考）为探究AgNO3与KI溶液能否发生氧化还原反应，设计了如图所示的原电池装置，闭合开关K一段时间后，观察到Y电极表面有银白色物质析出，左侧烧杯中溶液变蓝。下列说法正确的是（　　） A.该装置实现了电能向化学能的转化 B.X电极为正极 C.盐桥中的移向右侧烧杯 D.该原电池总反应为2AgNO3＋2KI2Ag＋I2＋2KNO3 解析：D　根据题目信息和装置可知，该装置为原电池，闭合开关K一段时间后，观察到Y电极表面有银白色物质析出，则Y电极是正极，电极反应式是Ag＋＋e－Ag，X电极是负极，电极反应式为2I－－2e－I2，A、B错误；原电池中，阴离子移向负极，盐桥中的移向左侧烧杯，C错误；结合两极反应式，该原电池总反应为2AgNO3＋2KI2Ag＋I2＋2KNO3，D正确。 9.（2026·苏州桃坞高级中学月考）根据反应KMnO4＋FeSO4＋H2SO4MnSO4＋Fe2＋K2SO4＋H2O（未配平）设计如下原电池，其中甲、乙两烧杯中各物质的物质的量浓度均为1 mol·L－1，溶液的体积均为200 mL，盐桥中装有饱和K2SO4溶液。下列说法不正确的是（　　） A.石墨b是原电池的负极，发生氧化反应 B.甲烧杯中的电极反应式：＋5e－＋8H＋Mn2＋＋4H2O C.电池工作时，盐桥中的阴离子向乙烧杯中移动，阳离子向甲烧杯中移动，保持溶液中的电荷平衡 D.忽略溶液体积变化，Fe2浓度变为1.5 mol·L－1，则反应中转移的电子为0.1 mol 解析：D　乙烧杯中Fe2＋发生氧化反应生成Fe3＋，石墨b为负极，发生氧化反应，A正确；甲烧杯为正极区，在酸性条件下得电子被还原为Mn2＋，电极反应式正确，B正确；电池工作时，盐桥中的阴离子向负极（乙）移动，阳离子向正极（甲）移动，C正确；乙烧杯溶液体积0.2 L，Fe2（SO4）3浓度从1 mol·L－1增至1.5 mol·L－1，生成0.1 mol Fe2（SO4）3，对应0.2 mol Fe2＋被氧化，转移0.2 mol电子，D错误。 10.（2025·淮安段考）已知：质子交换膜只允许H＋通过。科学家利用氨硼烷设计成原电池装置如图所示，该电池在常温下即可工作，总反应为NH3·BH3＋3H2O2NH4BO2＋4H2O。 （1）b室为该原电池的　正　极区。 （2）放电过程中，H＋通过质子交换膜的移动方向为　由a室向b室　。 （3）当有6 mol电子转移时，理论上消耗的H2O2为　3　mol。 解析：由总反应方程式可知，a室为原电池的负极区，电极反应式为NH3·BH3＋2H2O－6e－N＋B＋6H＋，b室为原电池的正极区，电极反应式为3H2O2＋6H＋＋6e－6H2O。（1）b室为原电池的正极区。（2）原电池中阳离子移向正极，电池工作时，氢离子通过质子交换膜向正极移动，即由a室移向b室。（3）b室电极反应式为H2O2＋2H＋＋2e－2H2O，当有6 mol电子转移时，理论上消耗3 mol H2O2。 11.Ⅰ.常温下，将除去表面氧化膜的Al、Cu片插入电解质A的稀溶液中组成原电池，如图1所示： （1）若A为HCl，则Al片作　负　极。 （2）若A为NaOH，则Al片作　负　极，该电极的电极反应式为　Al＋4OH－－3e－[Al（OH）4]－　。 （3）若A为HNO3，则Cu片作　正　极，该电极的电极反应式为　N＋3e－＋4H＋NO↑＋2H2O　。 Ⅱ.某学生利用图2实验装置探究盐桥式原电池的工作原理。 按照实验步骤依次回答下列问题： （4）若装置中铜电极的质量增加0.64 g，则导线中转移的电子数目为　1.204×1022（或0.02NA）　。 （5）若ZnSO4溶液中含有杂质Cu2＋，会加速Zn电极的腐蚀，还可能导致电流在较短时间内衰减。欲除去Cu2＋，最好选用下列试剂中的　B　（填字母）。 A.NaOH　 　B.Zn　 　C.Fe　 　D.H2SO4 解析：Ⅰ.（1）Cu不能和盐酸反应，Cu—Al—盐酸构成原电池时，Al失去电子，作负极。（2）Al—Cu—NaOH溶液构成原电池时，Al作负极，电极反应式为Al＋4OH－－3e－[Al（OH）4]－。（3）Al和Cu都能和稀硝酸反应，Al比Cu活泼，Al片作负极，Cu片作正极，该电极上N在酸性条件下得电子生成NO和H2O，该电极反应式为N＋3e－＋4H＋NO↑＋2H2O。Ⅱ.（4）0.64 g铜的物质的量为0.01 mol，由电极反应式Cu2＋＋2e －Cu可知，生成1 mol铜，转移2 mol电子，故生成0.01 mol铜，导线中转移0.02 mol电子，电子数目为1.204×1022或0.02NA。（5）除去Cu2＋，A、C项物质会引入杂质，D项物质不能除去Cu2＋，并且会在正极上生成H2，只有B项物质符合题意。 1 / 2 学科网（北京）股份有限公司 $