4.1 第1课时 原电池的工作原理(Word讲义)-【满分思维】2026-2027学年高中化学选择性必修第一册学生用书（人教版）

第四章　化学反应与电能 第一节　原电池 第1课时　原电池的工作原理 【新课探究】 学习任务一 课前自主预习 2.负　电解质　闭合　氧化还原 [问题思考] (1)提示:盐桥一般装有含KCl饱和溶液的琼脂。Cl-移向负极区,K+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)提示:不一定。例如,Mg、Al用导线连接放到NaOH溶液中形成的原电池,Al作负极,Mg作正极,但Mg的活动性比Al强。 知识迁移应用 例1　C　[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。 例2　D　[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2H++2e-H2↑,A正确;图乙装置中铜为负极,铬电极为正极,负极电极反应式为Cu-2e-Cu2+,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N+e-+2H+NO2↑+H2O,C正确;图甲中,电子由Cr经导线流向Cu,图乙中电子由Cu经导线流向Cr,D不正确。 学习任务二 课前自主预习 3.(1)还原性　氧化性 (2)电解质溶液　定向运动 (3)负极　正极 [问题思考] 提示:NaOH+HClNaCl+H2O不能设计成原电池反应,因原电池反应为氧化还原反应。 知识迁移应用 例3　B　[解析] Fe与硫酸亚铁不反应,不能构成原电池,A错误;Fe为负极,电解质溶液为Fe2(SO4)3溶液,C为正极,可发生反应2Fe3++Fe3Fe2+,B正确;Mg比Fe活泼,构成原电池时Mg为负极,则Mg与Fe2(SO4)3溶液反应,C错误;Fe与硫酸溶液反应生成硫酸亚铁和氢气,不能发生反应2Fe3++Fe3Fe2+,D错误。 例4　(1)下层(CCl4层)溶液呈紫红色,上层清液中滴加KSCN溶液后,溶液呈红色 (2) [解析] (1)方案甲的实验目的就是证明Fe3+和I-发生反应,且I-过量时仍有Fe3+的存在,证明反应为可逆反应,故实验现象为下层(CCl4层)溶液呈紫红色,上层清液中滴加KSCN溶液后,溶液呈红色。 (2)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0.1 mol·L-1 KI溶液,乙池中盛有0.1 mol·L-1 FeCl3溶液。 【课堂评价】 1.(1)√　(2)√　(3)×　(4)×　(5)×　(6)√ [解析] (3)原电池基于自发进行的氧化还原反应。 (5)该反应不是氧化还原反应,不能设计成原电池。 2.A　[解析] 烧杯a中裸露线头周边溶液蓝色逐渐加深,说明Cu2+浓度增大,发生反应Cu-2e-Cu2+,烧杯a中导线与硫酸铜稀溶液构成负极区,烧杯b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a中滴加几滴稀NaOH溶液,NaOH与硫酸铜反应生成沉淀,Cu2+浓度减小,两极电势差变大,有利于负极反应Cu-2e-Cu2+进行,故B正确;当两侧溶液中Cu2+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a为负极区,故D正确。 3.B　[解析] 由高铁电池的总反应为3Zn+2K2FeO4+8H2O3Zn(OH)2+2Fe(OH)3+4KOH可知,正极区Fe得到电子生成Fe(OH)3,根据得失电子守恒和电荷守恒配平电极反应式为Fe+4H2O+3e-Fe(OH)3+5OH-,A正确;正极区Fe得到电子生成Fe(OH)3,K2FeO4被还原,B错误;Zn为负极,发生失去电子的氧化反应,则负极反应式为Zn-2e-+2OH-Zn(OH)2,反应过程中OH-浓度减小,pH减小,C正确;C为正极,Zn为负极,盐桥中盛有饱和KCl溶液,此盐桥中氯离子向负极移动,D正确。 学科网（北京）股份有限公司 $ 第四章　化学反应与电能 第一节　原电池 第1课时　原电池的工作原理 ◆ 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) 2.构成条件 [问题思考] (1)盐桥在原电池装置中的作用是什么? (2)在原电池中,负极材料的活动性一定比正极材料强吗? 【核心知识讲解】 原电池的工作原理(以锌铜原电池为例) 电极名称 负极 正极 电极材料 Zn Cu 电极反应 Zn-2e-Zn2+ Cu2++2e-Cu 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 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KCl溶液)中离子流向:K+移向正极,Cl-移向负极 电池反应 (离子方程式) Zn+Cu2+Zn2++Cu 两类装置 的不同点 装置甲(单液原电池):还原剂Zn与氧化剂Cu2+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Zn与氧化剂Cu2+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 [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KCl或KNO3等溶液的琼脂。 【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　　B C　　D 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 (　) A.图甲装置中Cu 电极上电极反应式是2H++2e-H2↑ B.图乙装置中 Cu 电极上电极反应式为Cu-2e-Cu2+ C.图乙装置中 Cr电极上电极反应式为N+e-+2H+NO2↑+H2O D.两个装置中,电子均由Cr电极经导线流向Cu电极 [归纳提升] 判断原电池正、负极的方法 ◆ 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H2SO4反应时加入少量CuSO4溶液,CuSO4与锌发生置换反应生成Cu,从而形成Cu-Zn微小原电池,加快产生H2的速率。 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a和b,用导线连接后插入稀硫酸中,观察到a极溶解,b极上有气泡产生。由此可判断出a是负极、b是正极,且金属活动性:a>b。 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)。  (2)内电路 将两电极浸入　　　　　　　中,阴、阳离子作　　　　　　。  (3)闭合回路 [问题思考] NaOH+HClNaCl+H2O可自发进行,能否设计成原电池反应? 【核心知识讲解】 设计原电池 实例:根据Cu+2Ag+Cu2++2Ag设计电池。 【知识迁移应用】 例3 根据原电池原理将反应2Fe3++Fe3Fe2+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 Fe C FeSO4溶液 B C Fe Fe2(SO4)3溶液 C Mg Fe Fe2(SO4)3溶液 D Ag Fe H2SO4溶液 例4 某研究性学习小组为证明2Fe3++2I-2Fe2++I2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:0.1 mol·L-1 KI溶液、0.1 mol·L-1 FeCl3溶液、CCl4(密度比水大)、KSCN溶液、1 mol·L-1 FeCl2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。 (1)方案甲: 取5 mL 0.1 mol·L-1 KI溶液,滴加2 mL 0.1 mol·L-1的FeCl3溶液,再继续加入2 mL CCl4,充分振荡,静置、分层,再取上层清液,滴加KSCN溶液。该方案中能证明该反应为可逆反应的现象是 　 。  (2)方案乙: 利用Fe3+和I-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)。 [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NaOH溶液组成的原电池,Al作负极,Mg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)。 (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CuSO4溶液,CuSO4与Zn发生置换反应生成Cu,从而形成Zn-Cu微小原电池,加快产生H2的速率。 ②比较金属的活动性强弱 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 (　) (4)碳棒不能用来作原电池的电极 (　) (5)CaO+H2OCa(OH)2是放热反应,可设计成原电池 (　) (6)反应Cu+2Ag+2Ag+Cu2+能以原电池的形式来实现 (　) 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a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b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a中滴加几滴稀NaOH溶液,降低溶液中Cu2+浓度,则有利于电极反应进行 C.当两侧溶液中Cu2+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a移动 3.高铁电池的总反应为3Zn+2K2FeO4+8H2O3Zn(OH)2+2Fe(OH)3+4KOH。高铁电池的模拟实验装置如图所示,下列说法不正确的是 (　) A.该电池放电时正极的电极反应式为Fe+4H2O+3e-Fe(OH)3+5OH- B.1 mol K2FeO4被氧化,转移3 mol电子 C.放电过程中负极附近溶液的pH减小 D.盐桥中盛有饱和KCl溶液,此盐桥中氯离子向右移动 学科网（北京）股份有限公司 $