4.1 第1课时 原电池的工作原理(PPT课件)-【满分思维】2026-2027学年高中化学选择性必修第一册配套课件（人教版）

第一节 原电池 1 学习目标 素养目标 1.以原电池为例认识化学 能可以转化为电能，从氧化还 原的角度分析、解释原电池的 工作原理。能列举常见的化学 电源，并能利用相关信息分析 化学电源的工作原理。 【宏观辨识与微观探析】 能从 能量转化的宏观角度分析原电池原 理并完成相应的符号表征；能归纳 比较不同种类化学电源的异同并完 成相应的符号表征。能从宏观与微 观结合的视角认识原电池体系。 2 学习目标 素养目标 2.通过原电池中电流形 成过程的探究，认识粒子运 动(导线中电子、溶液及盐桥 中阴阳离子的运动)和物质变 化(电极反应)的内在联系， 建构原电池的双液电池模 型。 【证据推理与模型认知】 能认 识到电极反应、电极材料、离子导 体、电子导体是电化学体系的基本要 素，建构原电池的系统认知模型，设 计不同情境下的原电池装置并分析解 释设计不同情境的新型电池。 续表 3 学习目标 素养目标 3.认识化学能与电能相 互转化的实际意义及其重要 应用，能设计简单的原电 池，如能应用电化学原理制 作简单的燃料电池，探究常 见的化学电源 【科学态度与社会责任】 具有 可持续发展意识和绿色化学观念，能 有意识地运用所学的知识或寻求相关 证据，参与社会性议题的讨论 (如讨论电池对环境造成的影响、讨 论电池工作原理、生产工艺和回收价 值等) 续表 4 第1课时 原电池的工作原理 5 学习任务一 原电池的工作原理 学习任务二 原电池原理的应用 ◆ 新课探究 ◆ 课堂评价 ◆ 课后习题 6 学习任务一 原电池的工作原理 【课前自主预习】 1.装置及工作原理(以锌铜原电池为例) 新 课 探 究 7 2.构成条件 负 电解质 闭合 氧化还原 新 课 探 究 8 ［问题思考］ (1)盐桥在原电池装置中的作用是什么？ 提示：盐桥一般装有含饱和溶液的琼脂。移向负极区， 移 向正极区，使两个半电池形成闭合回路(通路)，使氧化还原反应持续 进行，原电池得以不断地产生电流。所以，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。 (2)在原电池中，负极材料的活动性一定比正极材料强吗？ 提示：不一定。例如，、用导线连接放到 溶液中形成的原 电池，作负极，作正极，但的活动性比 强。 新 课 探 究 9 【核心知识讲解】 原电池的工作原理(以锌铜原电池为例) 新 课 探 究 10 电极名称 负极 正极 电极材料 电极反应 反应类型 氧化反应 还原反应 电子流向 (外电路) 由负极沿导线流向正极 新 课 探 究 11 离子流向 (内电路) 阴离子向负极移动，阳离子向正极移动；盐 桥(含饱和溶液)中离子流向： 移向正 极， 移向负极 电池反应 (离子方程式) 续表 新 课 探 究 12 两类装置的不同点 装置甲(单液原电池)还原剂 与氧化剂 直接接触，化学能既转化为电能，又转 化为热能，能量转化率低,电流、电压均不稳 定，造成能量损耗 装置乙(双液原电池)还原剂 与氧化剂 不直接接触，化学能仅转化为电能，避 免能量损耗，故电流、电压稳定，持续时间 长 续表 新 课 探 究 13 ［注意］盐桥原电池中半电池的构成条件：金属电极插入和其对应 的盐溶液。一般不能替换成其他阳离子盐溶液，否则可能影响效果。 盐桥中装有含饱和的<m></m>或<m></m>等溶液的琼脂。 新 课 探 究 14 【知识迁移应用】 例1 [2025·辽宁抚顺重点高中高二期末]现代生活离不开方便实用的 化学电源，下列装置能产生电流的是( ) A.&2& B.&3& C.&4& D.&5& √ 新 课 探 究 15 [解析] 没有形成闭合回路且不会发生氧化还原反应，A项不符合题意； 两电极未区分活动性，B项不符合题意； 如图装置有两个不同的电极，且形成闭合回路，可以发生氧化还原反 应，C项符合题意； 无水乙醇不是电解质溶液，D项不符合题意。 新 课 探 究 16 例2 在如图所示装置中，观察到图甲装置铜电极上产生大量无色气 泡，而图乙装置中铜电极上无气泡产生，铬电极上产生大量有色气 泡。下列叙述不正确的是( ) 新 课 探 究 17 A.图甲装置中电极上电极反应式是 B.图乙装置中电极上电极反应式为 C.图乙装置中 电极上电极反应式为 D.两个装置中，电子均由电极经导线流向 电极 √ 新 课 探 究 18 [解析] 观察到图甲装置铜电极上产生大量无色气泡，说明图甲中铬 为负极，铜为正极，正极上析出氢气，而图乙装置中铜电极上无气泡 产生，铬电极上产生大量有色气泡，说明铜被氧化，应为负极，正极 上应是硝酸被还原生成二氧化氮气体。图甲为原电池装置，铜为正极， 氢离子得电子生成氢气，电极反应式是， A正确； 新 课 探 究 19 [解析]图乙装置中铜为负极，铬电极为正极，负极电极反应式为 ， B正确； 图乙装置中铬电极为正极，正极上硝酸被还原生成二氧化氮气体，电极反应式为 ，C正确； 图甲中，电子由 经导线流向，图乙中电子由经导线流向 ，D不正确。 新 课 探 究 20 ［归纳提升］判断原电池正、负极的方法 新 课 探 究 21 学习任务二 原电池原理的应用 【课前自主预习】 1.加快化学反应速率 在锌与稀<m></m>反应时加入少量<m></m>溶液，<m></m>与锌发生置换反 应生成<m></m>，从而形成<m></m>微小原电池，加快产生<m></m>的速率。 新 课 探 究 22 2.金属活动性强弱比较 一般来说，作负极的金属的活动性强于正极金属。 如：有两种金属<m></m>和<m></m>，用导线连接后插入稀硫酸中，观察到<m></m>极溶 解，<m></m>极上有气泡产生。由此可判断出<m></m>是负极、<m></m>是正极，且金属活 动性：<m></m>。 新 课 探 究 23 3.设计原电池 从理论上讲，能自发进行的氧化还原反应均可以设计成原电池，实 际设计时应注意以下几点： (1)外电路 负极(________较强的物质) 正极(________较强的物质)。 还原性 氧化性 (2)内电路 将两电极浸入____________中，阴、阳离子作__________。 电解质溶液 定向运动 新 课 探 究 24 (3)闭合回路 负极 正极 新 课 探 究 25 ［问题思考］ 可自发进行，能否设计成原电池反应？ 提示： 不能设计成原电池反应，因原电 池反应为氧化还原反应。 新 课 探 究 26 【核心知识讲解】 设计原电池 新 课 探 究 27 实例：根据 设计电池。 新 课 探 究 28 【知识迁移应用】 例3 根据原电池原理将反应 设计为原电池，下 列组合正确的是( ) 选项 正极材料 负极材料 电解质溶液 A C 溶液 B C 溶液 C 溶液 D 溶液 √ 新 课 探 究 29 [解析] 与硫酸亚铁不反应，不能构成原电池，A错误； 为负极，电解质溶液为 溶液，C为正极，可发生反应 ，B正确； 比活泼，构成原电池时 为负极，则与溶液反应， C错误； 与硫酸溶液反应生成硫酸亚铁和氢气，不能发生反应 ，D错误。 新 课 探 究 30 例4 某研究性学习小组为证明 为可逆反应 (即反应存在一定的限度)，设计如下两种实验方案。 实验用品：溶液、溶液、 (密度比水大)、溶液、 溶液、试管、烧杯、胶 头滴管、导线、石墨棒、电流表、盐桥等。 按要求回答下列问题。 新 课 探 究 31 (1)方案甲： 取溶液，滴加的 溶液，再 继续加入 ，充分振荡，静置、分层，再取上层清液，滴加 溶液。该方案中能证明该反应为可逆反应的现象是__________ ___________________________________________________________。 下层 层溶液呈紫红色，上层清液中滴加溶液后，溶液呈红色 [解析] 方案甲的实验目的就是证明和发生反应，且 过量时 仍有的存在，证明反应为可逆反应，故实验现象为下层层 溶液呈紫红色，上层清液中滴加 溶液后，溶液呈红色。 新 课 探 究 32 (2)方案乙： 利用和 发生的氧化还原反应设计原电池装置，画出装置示意 图(部分已画出，按要求补充完整，标出电解质溶液)。 解： 新 课 探 究 33 [解析] 根据电子移动方向可知，甲池为负极池，乙池为正极池，则 两电极均为石墨棒，甲池中盛有 溶液，乙池中盛有 溶液。 新 课 探 究 34 ［归纳总结］ (1)活泼性强的金属不一定作负极，对于某些原电池，如镁、铝和 <m></m>溶液组成的原电池，<m></m>作负极，<m></m>作正极。原电池的正极和负 极与电极材料的性质有关，也与电解质溶液有关，但负极一定发生 氧化反应。 (2)电子不能通过电解质溶液，溶液中的离子不能通过盐桥和导线 (即电子不下水，离子不上岸)。 新 课 探 究 35 (3)负极失去电子总数一定等于正极得到电子总数。 (4)原电池原理的应用 ①加快氧化还原反应速率 在锌与稀硫酸反应时加入少量溶液，与 发生置换反应 生成，从而形成微小原电池，加快产生 的速率。 ②比较金属的活动性强弱 新 课 探 究 36 1.判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)。 (1)原电池是把化学能转化为电能的一种装置( ) √ (2)太阳能电池在航天器中应用广泛,它不属于原电池( ) √ (3)不能自发进行的氧化还原反应，通过原电池装置可以实现 ( ) × [解析] 原电池基于自发进行的氧化还原反应。 (4)碳棒不能用来作原电池的电极 ( ) × 课 堂 评 价 37 (5) 是放热反应,可设计成原电池( ) × [解析] 该反应不是氧化还原反应,不能设计成原电池。 (6)反应 能以原电池的形式来实现( ) √ 课 堂 评 价 38 2.利用如图所示装置可观察到与铜导线 连接的电流表指针明显偏转，烧杯 中裸 露线头周边溶液蓝色逐渐加深。下列说 法错误的是( ) A.烧杯 中导线与硫酸铜浓溶液构成负极区，发生氧化反应 B.若向烧杯中滴加几滴稀溶液，降低溶液中 浓度，则有 利于电极反应进行 C.当两侧溶液中 浓度相等时，电流表指针停止偏转 D.盐桥中的阴离子向烧杯 移动 √ 课 堂 评 价 39 [解析] 烧杯 中裸露线头周边溶液蓝色逐渐加深， 说明 浓度增大，发生反应， 烧杯 中导线与硫酸铜稀溶液构成负极区，烧杯 中 导线与硫酸铜浓溶液构成正极区，发生还原反应，故A错误； 若向烧杯 中滴加几滴稀溶液，与硫酸铜反应生成沉淀， 浓度减小， 两极电势差变大，有利于负极反应 进行，故B正确； 当两侧溶液中 浓度相等时，不存在浓度差，没有电流产生，电流表指针停止 偏转，故C正确； 盐桥中的阴离子向负极移动，烧杯 为负极区，故D正确。 课 堂 评 价 40 3.高铁电池的总反应为 。高铁电池的模拟实验装置如图所示，下列说法 不正确的是( ) 课 堂 评 价 41 A.该电池放电时正极的电极反应式为 B.被氧化，转移 电子 C.放电过程中负极附近溶液的 减小 D.盐桥中盛有饱和 溶液，此盐桥中氯离子向右移动 √ 课 堂 评 价 42 [解析] 由高铁电池的总反应为 可知，正极区 得 到电子生成 ，根据得失电子守恒和电荷守恒配平电极反应式为 ，A正确； 正极区 得到电子生成， 被还原，B错误； 课 堂 评 价 43 [解析] 为负极，发生失去电子的氧化反应，则负极反应式为 ，反应过程中浓度减小， 减小， C正确； C为正极，为负极，盐桥中盛有饱和 溶液，此盐桥中氯离子向 负极移动，D正确。 课 堂 评 价 44 课后习题 45 学习任务一 原电池的工作原理 1.[2026·河北保定示范高中高二联考]下列装置能构成原电池的是 ( ) A.&8& B.&9& C.&10& D.&11& √ 课 后 习 题 1 2 3 4 5 6 7 46 [解析] 装置中有(活泼金属)和 (较不活泼金属)两种活泼性不同的电极，插入 电解质溶液中，且通过导线和电流计形成闭合回路，能与 自发发 生氧化还原反应 ，满足原电池构成条件，A正确； 装置中和电极虽插入 溶液，但未用导线连接，未形成闭合回路，无法 构成原电池，B错误； 装置中电解质溶液为 (乙醇)，乙醇是非电解质，不导电，且、 与乙醇 均不发生自发的氧化还原反应，不能构成原电池，C错误； 装置中和电极分别在 、 溶液中，但两溶液未通过盐桥连接，无法 形成离子通路，未构成闭合回路，不能构成原电池，D错误。 课 后 习 题 1 2 3 4 5 6 7 47 2.某原电池装置如图所示。下列有关叙述中正确的是( ) A.电池工作时，盐桥中的 向负极移动 B.负极反应式： C.工作一段时间后，两烧杯中溶液 均不变 D. 作正极，发生氧化反应 √ 课 后 习 题 1 2 3 4 5 6 7 48 [解析] 根据原电池工作原理，阳离子向正极移动， 阴离子向负极移动，盐桥的作用是构成闭合回路和 平衡两烧杯中的电荷，所以 向负极移动，故A正确； 铁作负极： ，正极反应式为 ，故B错误； 左侧烧杯中 基本不变，右侧烧杯中消耗，减小， 增大， 故C错误； 电池总反应式为 ，铁作负极，发生氧化反应， 故D错误。 课 后 习 题 1 2 3 4 5 6 7 49 3.两种电化学装置如图所示。 已知金属活泼性： 。 回答下列问题： 课 后 习 题 1 2 3 4 5 6 7 50 (1)从能量的角度分析，装置B将______能转化为____能。 化学 电 [解析] 由图可知，装置B为原电池，可以把化学能转化为电能。 课 后 习 题 1 2 3 4 5 6 7 51 (2)①装置A工作时， 电极为______(填“正极”或“负极”)，电极反应 式为__________________。 正极 [解析] 由锰的金属性强于锌可知，电池A工作时，锰作原电池的负 极，失去电子发生氧化反应生成锰离子，锌极为正极，电极反应式 为 。 课 后 习 题 1 2 3 4 5 6 7 52 ②利用装置A进行实验，发现锌片、锰片质量均减轻，说明装置中除 了发生电化学反应，还发生非电化学反应，该反应的离子方程式为 ________________________。实验结束时测得电解质溶液质量增加 ，电流表中通过电子，则锌溶解了____ 。 6.5 课 后 习 题 1 2 3 4 5 6 7 53 [解析] 利用装置A进行实验，发现锌片、锰片质量均减轻，说明装置中除了发生 电化学反应，还发生非电化学反应，即正极材料与稀硫酸接触反应，该反应的 离子方程式为 。电流表中通过电子， 失电子 发生电化学反应使溶液质量增加 ，则发生反应 ，溶液质量增加， ， ，则锌溶解了 。 课 后 习 题 1 2 3 4 5 6 7 54 (3)装置B工作时盐桥中的流向_______(填“”或“ ”)溶液。 [解析] 装置B是原电池，在原电池中阳离子向正极移动，在装置B中 锌电极为正极，故流向 溶液。 课 后 习 题 1 2 3 4 5 6 7 55 学习任务二 原电池原理的应用 4.现有、、、四种金属，已知： ； 、用导线连接放入稀硫酸中，表面有大量气泡逸出； 、 用导线连接放入的硫酸盐溶液中，电极反应为 , 。则这四种金属的还原性由强到弱的顺序是( ) A. B. C. D. √ 课 后 习 题 1 2 3 4 5 6 7 56 [解析] ，所以还原性：；、 用 导线连接放入稀硫酸中，表面有大量气泡逸出，则为正极， 为 负极，还原性：；、用导线连接放入 的硫酸盐溶液中， 电极反应为,，则为负极， 为正极， 还原性：；所以金属的还原性： ，A正确。 课 后 习 题 1 2 3 4 5 6 7 57 5.已知氧化性: 。 现有如图所示的电化学装置,下列叙述中正确的是( ) A.若为,则 极的电极反应式可能是 B.若为,则可以选或 C.若为,则 极的电极反应式可能是 D.若为 ,则左侧烧杯溶液中阴离子数会减少 √ 课 后 习 题 1 2 3 4 5 6 7 58 [解析] 根据装置图可知, 极是负极, 失去电 子发生氧化反应, 极是正极, 得到电子发生 还原反应。若为 , 由于 极是正极,应得到 电子发生还原反应,A不正确; 若为,则 的金属性需要弱于的金属性,和的金属性均强于的 金属性,则不能选或,可以选择或 等,B不正确; 课 后 习 题 1 2 3 4 5 6 7 59 [解析]若为,由于极是负极,则的金属性要强于,可以选择 , 因此 负极反应式可能是,C正确; 若为 , 由于 极是负极,失去电子,发生氧化反应,盐桥中阴离子会移向 左侧烧杯溶液，因此左侧烧杯溶液中阴离子数会增加,D不正确。 课 后 习 题 1 2 3 4 5 6 7 6.[2026·河北衡水高二期中]通过原电池实验比较、 的氧化性，装置如图所示。下列说法错误的是( ) A.图中盐桥中的电解质可用 B.闭合 ，电流表指针偏转，石墨2作负极 C.指针归零后，向右侧烧杯中滴加 溶液或向左侧烧杯中滴加 溶液，指针均有偏转，说明(或 )浓度越大，溶液的氧化性(或 还原性)越强 D.已知的，当等体积等浓度的和 溶液混合后，溶液中 和很小，的氧化性和 的还原性很弱，二者直接接触，不发生氧化 还原反应 √ 课 后 习 题 1 2 3 4 5 6 7 61 [解析] 盐桥中电解质需不与两侧溶液反应， 的和均不与中的 或中的 反 应，可作盐桥电解质，A正确； 闭合后，氧化性强于 ，在石墨2(右侧， 溶液)发生还原反应，为正极，石墨1 (左侧， 溶液)中 发生氧化反应 ，为负极，故石墨2作正极， B错误； 课 后 习 题 1 2 3 4 5 6 7 62 [解析] 指针归零达平衡后，右侧滴加溶液(增大 浓度) 使 正极电势升高，或左侧滴加溶液(增大 浓度)使负极电势降低，均 导致电势差重新产生，指针偏转，说明浓度影响氧化性或还原性，C正确； 等体积等浓度和溶液混合生成 沉淀， ，浓度极低导致的氧化性和 的还原性极弱，无法发生氧 化还原反应，D正确。 课 后 习 题 1 2 3 4 5 6 7 63 7.有甲、乙两位同学均想利用原电池反应检测金属的活动性强弱，两 人均使用镁片与铝片作电极，但甲同学将电极放入 的 溶液中，乙同学将电极放入的 溶液中，如图 所示。 课 后 习 题 1 2 3 4 5 6 7 64 [解析] 原电池中首先考虑自发进行的氧化还原反应，再分析两极反 应：负极发生失电子的氧化反应，正极发生得电子的还原反应。 课 后 习 题 1 2 3 4 5 6 7 65 (1)写出甲池中负极的电极反应式：__________________。 课 后 习 题 1 2 3 4 5 6 7 66 [解析] 甲池中自发进行的氧化还原反应为， 镁易失电子作负极、 作正极，负极上镁发生氧化反应、正极上氢 离子发生还原反应，负极反应为 。 课 后 习 题 1 2 3 4 5 6 7 (2)写出乙池中负极的电极材料和总反应的离子方程式。负极材料： ___(填化学式)；总反应的离子方程式：_________________________ _________________。 课 后 习 题 1 2 3 4 5 6 7 68 [解析] 乙池中铝能与氢氧化钠溶液反应，铝失电子作负极，负极反 应为 ，镁作正极，正极发生还原反 应，总反应的离子方程式为 。 课 后 习 题 1 2 3 4 5 6 7 69 (3)甲池溶液中阳离子移向______(填“铝片”或“镁片”)。乙池外电路中 电子的流动方向是______________。甲池中产生气泡的电极是_____； 乙池外电路中电流的方向是______________。 铝片 铝片流向镁片 铝片 镁片流向铝片 课 后 习 题 1 2 3 4 5 6 7 70 [解析] 甲池溶液中作负极、 作正极，阳离子的移动方向是移向 铝片；乙池中作正极、 作负极，电子从负极经外电路流向正极， 外电路中电子的流动方向是由铝片流向镁片；甲池中 作正极，氢 离子得电子生成氢气，产生气泡的电极是铝片；外电路中，电流从 正极流向负极，乙池外电路中电流的方向是由镁片流向铝片。 课 后 习 题 1 2 3 4 5 6 7 71 (4)若甲同学与乙同学均认为“构成原电池的电极材料如果都是金属， 则负极材料的金属应比正极材料的金属活泼”，则甲会判断出____金 属活动性更强，而乙会判断出___金属活动性更强。(填化学式) 课 后 习 题 1 2 3 4 5 6 7 72 [解析] 甲中镁作负极、乙中铝作负极，根据作负极的金属活动性强 判断，则甲会判断出活动性更强，而乙会判断出 活动性更强。 课 后 习 题 1 2 3 4 5 6 7 73 (5)由此实验，可得到如下哪些正确结论？_____(填字母)。 A.利用原电池反应判断金属活动性顺序时应注意选择合适的介质 B.镁的金属性不一定比铝的金属性强 C.该实验说明金属活动性顺序已过时，已没有实用价值 D.该实验说明化学研究对象复杂，反应受条件的影响较大，因此应 具体问题具体分析 AD 课 后 习 题 1 2 3 4 5 6 7 74 [解析] 根据甲、乙中电极反应式知，原电池正负极与电解质溶液有关，A正确； 镁的金属性大于铝，但失电子难易程度与电解质溶液有关，B错误； 该实验说明电解质溶液性质影响电极的正负极，不能说明金属活动性顺序没有实 用价值，C错误； 该实验说明化学研究对象复杂，反应与条件有关，电极材料相同、反应条件不同， 导致其产物不同，因此应具体问题具体分析，D正确。 课 后 习 题 1 2 3 4 5 6 7 75 (6)丙同学依据甲、乙同学的思路，设计如下实验：将铝片和铜片用 导线相连，一组插入浓硝酸中，一组插入稀 溶液中，分别形成 了原电池，在这两个原电池中，负极分别为___(填字母)。 A.铝片、铜片 B.铜片、铝片 C.铝片、铝片 D.铜片、铜片 B 课 后 习 题 1 2 3 4 5 6 7 76 [解析] 将铝片和铜片用导线相连，插入浓硝酸中，铝片发生钝化， 铜片作负极；二者插入稀 溶液中，铝失电子，作负极。 课 后 习 题 1 2 3 4 5 6 7 77 $