高二化学（人教版）教学课件 选择性必修一 第四章 第一节 第1课时 原电池的工作原理

第四章化学反应与电能第一节原电池学习目标重点难点1.以锌铜原电池为例，从宏观和微观的角度，分析理解原电池的工作原理，能正确判断原电池的正极和负极，会书写其电极反应式。2.通过对常见化学电源的分析，建立对原电池过程系统认识的思维模型。重点1.原电池的工作原理。2.电极反应的分析与表征。难点原电池思维模型的构建第1课时原电池的工作原理新知探究(一)

原电池的工作原理新知探究(二)原电池工作原理的

应用课时跟踪检测目录新知探究(三)原电池电极反应式

的书写新知探究(一)

原电池的工作原理1.原电池的构成条件(1)具有两个活泼性不同的电极。

(2)合适的电解质溶液。

(3)形成闭合回路(两电极用导线相连或互相接触并插入电解质溶液中)。(4)能自发地发生

反应。

氧化还原2.实验探究原电池工作原理(以锌铜原电池为例)装置示意图注:盐桥中装有含KCl饱和溶液的琼脂现象锌片

，铜片上

，电流表指针发生_____微观探析在硫酸锌溶液中，负极一端的Zn失去电子变成

进入溶液；在硫酸铜溶液中，正极一端的Cu2+获得电子变成

沉积在铜片上逐渐溶解有红色物质生成偏转Zn2+Cu电子或离子移动方向电子:负极流向正极盐桥:Cl-移向ZnSO4溶液，K+移向CuSO4溶液电极反应式负极:Zn-2e-==Zn2+(氧化反应)正极:Cu2++2e-==Cu(还原反应)总反应:____________________续表[微点拨]

原电池中盐桥的作用形成闭合回路；平衡两侧的电荷，使溶液呈电中性；将两个半电池完全隔开，使副反应减至最低程度，可以获得单纯的电极反应，有利于最大限度地将化学能转化为电能。Zn+Cu2+==Zn2++Cu3.原电池中电子、离子的移动(1)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。(2)若有盐桥，盐桥中的阴离子移向负极区，阳离子移向正极区。(3)若有交换膜，离子可选择性通过交换膜，如阳离子交换膜，阳离子可通过交换膜移向正极。4.判断原电池正、负极的5种方法[微点拨]

原电池正负极判断的特殊情况

电极的正负除与金属的活动性有关外，还与电解质溶液有关。活泼金属一般作负极，但不是活泼金属一定作负极，如Mg⁃Al⁃H2SO4溶液构成的原电池中，Mg为负极，而在Mg⁃Al⁃NaOH溶液构成的原电池中，Al为负极，因为Al可与NaOH溶液反应，而Mg不与NaOH溶液反应。应用化学水果电池是利用水果中的酸性物质和金属片发生反应产生电能的一种电池。(1)电池在工作中发现Y极上有气泡产生，推测该气体是什么?(2)该水果电池在工作中电流方向如何?(3)若Y是铜片，则X可能是什么金属?列举两例。提示:(1)氢气。(2)从Y极沿导线流向X极。(3)理论上来讲，比铜活泼且常温下不与水反应的金属均可，如锌、铁等。[题点多维训练]√1.如图装置能构成原电池的是(

)A.只有甲B.只有乙C.只有丙D.除乙外均可以解析:没有用导线连接形成闭合回路，所以不能构成原电池，故A错误；两电极材料相同，所以不能构成原电池，故B错误；有两个活泼性不同的电极，且两电极插入电解质溶液中，两电极间构成闭合回路，能自发地进行氧化还原反应，所以该装置能构成原电池，故C正确；乙醇是非电解质，且电极和乙醇不能自发地进行氧化还原反应，所以不能构成原电池，故D错误。√2.(2025·乌鲁木齐高二期末)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ABCD正极石墨棒石墨棒铁棒铜棒负极铁棒铝棒铜棒铁棒电解质溶液CuCl2溶液CuCl2溶液FeSO4溶液FeSO4溶液解析:铁比石墨活泼，Fe作负极，石墨作正极，电池反应为Fe+Cu2+==Fe2++Cu，故A正确；铝比石墨活泼，Al作负极，石墨作正极，电池反应为2Al+3Cu2+==2Al3++3Cu，故B错误；铁比铜活泼，Fe作负极，Cu作正极，故C错误；铁比铜活泼，但铁与硫酸亚铁不反应，不能形成原电池，故D错误。3.(2025·福建三校联考)某小组为研究原电池原理，设计如图装置，下列叙述正确的是(

)A.若X为Fe，Y为Cu，铁为正极B.若X为Fe，Y为Cu，电子由铜片流向铁片C.若X为Fe，Y为碳棒，碳棒上有红色固体析出D.若X为Cu，Y为Zn，锌片发生还原反应解析:Fe比Cu活泼，Fe作负极，故A错误；Fe比Cu活泼，Fe作负极，电子从Fe流向Cu，故B错误；若X为Fe，Y为碳棒，电解质溶液为硫酸铜，则正极碳棒上析出Cu，故C正确；Zn比Cu活泼，Zn作负极发生氧化反应，故D错误。√4.下列有关装置1和装置2说法不正确的是(

)A.电子都是由Zn电极通过导线移向Cu电极B.装置2中盐桥中的电子向ZnSO4溶液移动C.正极Cu片都发生:2H++2e-==H2↑，有气体产生D.装置1中Zn片也有气体产生，原电池的工作效率低解析:装置1和2均形成原电池，Zn比Cu活泼，Zn作负极，Cu作正极，电子都是由Zn电极通过导线移向Cu电极，故A正确；装置2中电子由Zn电极通过导线移向Cu电极，盐桥和溶液中无电子通过，故B错误；Cu作正极，电极反应式为2H++2e-==H2↑，有气体生成，故C正确；装置1

Zn与稀硫酸接触反应，Zn片也有气体产生，原电池的工作效率低，故D正确。√|思维建模|原电池工作原理示意图新知探究(二)原电池工作原理

的应用典例导学[典例]

有a、b、c、d四个金属电极，有关的实验装置及部分实验现象如下:实验装置部分现象a极质量减小；b极质量增加b极有气体产生；c极无变化d极溶解，c极有气体产生电流从a极流向d极由此可判断这四种金属的活动性顺序是(

)A.a>b>c>d B.b>c>d>aC.d>a>b>c D.a>b>d>c√[解析]

由第一个装置a极溶解，可知a极是负极，金属活动性:a>b；对于第二个装置，依据还原性规律知，金属活动性:b>c；第三个装置的金属活动性:d>c；由第四个装置电流从a→d，则电子从d→a，故金属活动性:d>a。总之，金属活动性顺序是d>a>b>c。1.加快化学反应速率[系统融通知能]原理在形成的原电池中，氧化反应和还原反应分别在两个电极上发生，溶液中的离子运动时相互干扰减小，电解质溶液中离子的运动更快，使化学反应速率加快举例在锌与稀H2SO4反应时加入少量CuSO4溶液，CuSO4与锌发生置换反应生成Cu，从而形成微小Cu-Zn原电池，加快产生H2的速率2.比较金属的活动性强弱原理:一般来说，负极金属的活动性强于正极金属。根据现象判断出原电池的正、负极，金属的活动性:负极强于正极。3.设计原电池(1)理论上，自发的氧化还原反应可以设计成原电池。构成原电池的基本条件也是设计原电池的基本依据。(2)设计原电池的思路示例以2FeCl3+Cu==2FeCl2+CuCl2为例[题点多维训练]√1.等质量的两份锌粉a、b，分别加入过量的稀H2SO4

溶液中，同时向a中滴入少量的CuSO4溶液，下列表示产生H2的体积(V)与时间(t)的关系图像中正确的是(

)解析:a中Zn与CuSO4溶液反应置换出Cu，Zn的量减少，产生H2的量减少，但Zn、Cu和稀H2SO4溶液形成原电池，反应速率加快，D项图示符合要求。√2.①②③④四种金属片两两相连浸入稀硫酸中都可构成原电池。①②相连时，外电路电流从②流向①；①③相连时，③为正极；②④相连时，②上有气泡逸出；③④相连时，③的质量减少。据此判断这四种金属活动性由大到小的顺序是(

)A.①③②④ B.①③④②C.③④②① D.③①②④解析:电流方向与电子流向相反，①②相连时，电流由②流向①，则金属性:①>②；①③相连时，③为正极，则金属性:①>③；②④相连时，②上有气泡，则金属性:④>②；③④相连时，③的质量减少，则金属性:③>④；综上分析，可得金属活动性顺序为①>③>④>②。3.设计原电池Zn+2Fe3+==Zn2++2Fe2+，画出能形成稳定电流的原电池形式的装置图(标出电极材料、电解质溶液)。负极:

，电极反应:

；

正极:

，电极反应:

。

解析:分析元素化合价的变化可知，Zn为负极，比Zn活泼性差的金属或非金属(石墨等)为正极，选择与电极材料有相同离子的溶液作电解质溶液。ZnZn-2e-==Zn2+Pt或CFe3++e-==Fe2+新知探究(三)原电池电极反应式

的书写导学设计由于金属锂的化学性质非常活泼，使得金属锂在加工、保存、使用等环节要求很高，所以锂电池长期没有得到广泛应用，随着电子技术的发展，在科学家的努力下锂离子电池进入了大规模的实用阶段。某种锂电池的总反应方程式为Li+MnO2==

LiMnO2。1.你能依据总反应方程式书写该电池的正极、负极电极反应式吗?提示:负极反应式为Li-e-==Li+，正极反应式为MnO2+

e-+Li+==LiMnO2。2.有人用原电池原理除去银器皿表面的黑色硫化银，其处理方法:将一定浓度的食盐溶液放入一铝制容器中，再将变黑的银器皿浸入溶液中，放置一段时间后，有臭鸡蛋气味的气体放出，银器皿表面的黑色会褪去而银不会损失。你能否依据信息材料书写其电池总反应式、电极反应式?提示:“黑色褪去而银不会损失”，必然发生变化:Ag2S→Ag，显然这是原电池的正极反应:3Ag2S+6e-==6Ag+3S2-，负极反应应为活泼金属发生氧化反应:Al-3e-==Al3+，正极生成的S2-和负极生成的Al3+在溶液中都能水解且相互促进:2Al3++3S2-+6H2O==2Al(OH)3↓+3H2S↑，有臭鸡蛋气味的硫化氢气体产生。原电池的总反应为上述三个反应式的加合:3Ag2S+2Al+6H2O==6Ag+2Al(OH)3+3H2S↑。1.一般电极反应式的书写方法[系统融通知能]定电极，标得失按照负极发生氧化反应，正极发生还原反应，判断出电极反应产物，找出得失电子的数量看环境，配守恒电极产物在电解质溶液中应能稳定存在，如碱性介质中生成的H+应让其结合OH-生成水。电极反应式要依据电荷守恒和质量守恒、得失电子守恒等加以配平两式加，验总式两电极反应式相加，与总反应方程式对照验证2.已知总反应式，书写电极反应式(1)分析化合价，确定正极、负极的反应物与反应产物。(2)在电极反应式的左边写出得失电子数，使得失电子守恒。(3)根据元素守恒配平电极反应式。(4)复杂电极反应式=总反应式-简单的电极反应式。题点(一)

基础原电池1.(1)Mg(A)-Al(B)-盐酸(C)负极:

；正极:

；总反应:

。(2)Mg(A)-Al(B)-NaOH溶液(C)负极:Al-3e-+4OH-==[Al(OH)4]-；正极:

；总反应:2Al+2OH-+6H2O==2[Al(OH)4]-+3H2↑。[题点多维训练]Mg-2e-==Mg2+2H++2e-==H2↑Mg+2H+==Mg2++H2↑2H2O+2e-==H2↑+2OH-

Fe-2e-==Fe2+Fe3++e-==Fe2+Fe+2Fe3+==3Fe2+Fe-3e-==Fe3+题点(二)

带盐桥的原电池2.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，写出电极名称及电极反应:Al片(

)

；

Cu片(

)

。解析:若X是AlCl3溶液，Y是稀硫酸，实际上是由Al、稀硫酸、Cu组成的原电池，Al比Cu活泼，所以Al作负极，Al失电子被氧化为Al3+，Cu作正极，溶液中的H+得电子被还原为H2。负极Al-3e-==Al3+正极2H++2e-==H2↑

题点(二)

带盐桥的原电池2.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。(2)若X是浓硝酸，Y是NaCl溶液，写出电极名称及电极反应:Al片(

)

；Cu片(

)

。解析:若X是浓硝酸，Y是NaCl溶液，实际上是由Al、浓硝酸、Cu组成的原电池，常温下Al遇浓硝酸钝化，故Al作正极，Cu作负极，Cu失电子被氧化为Cu2+。正极

负极Cu-2e-==Cu2+课时跟踪检测123456789101113√12

一、选择题1.下列关于原电池的叙述中，错误的是(

)A.原电池能将化学能转变为电能B.原电池的负极得电子，发生还原反应C.原电池工作时，其负极不断产生电子并经外电路流向正极D.原电池的构成条件之一是形成闭合回路1514解析:原电池是将化学能转变为电能的装置，故A正确；原电池的负极发生失电子的氧化反应，故B错误；原电池在工作时，负极不断产生电子并经外电路流向正极，故C正确；要形成原电池，必须形成闭合回路，电路中才能产生电流，才能对外提供电能，故D正确。√124567891011121332.西红柿中含有矿物盐、有机酸等，某同学利用如图所示装置探究原电池原理。下列说法正确的是(

)A.Zn电极是该电池的正极B.Cu电极表面产生的气体是H2C.电子经导线由Cu电极流入Zn电极D.该装置可将电能转化为化学能1514解析:Zn比Cu活泼，Zn作负极，故A错误；Cu作正极，H+在正极得到电子生成H2，故B正确；Zn作负极，Cu作正极，电子经导线由Zn电极流向Cu电极，故C错误；该装置是原电池，可将化学能转化为电能，故D错误。√124567891011121333.如图为锌铜原电池，盐桥中装有含KCl饱和溶液的琼脂，下列说法错误的是(

)A.铜片作正极B.盐桥中K+移向CuSO4溶液C.锌片不断溶解D.电子从铜片经外电路流向锌片1514解析:由金属活动性顺序可知，Zn片作负极，铜片作正极，故A正确；盐桥中的Cl-会移向ZnSO4溶液，盐桥中的K+移向CuSO4溶液，故B正确；锌片失去电子发生氧化反应，不断溶解，故C正确；锌作负极，铜作正极，电子从锌片经外电路流向铜片，故D错误。√12456789101112133

1514解析:随着电子的流入，铜电极即正极质量不变，故A错误；随反应进行，负极金属锌溶解，溶液中锌离子浓度逐渐增大，故B正确；随着反应进行，氢离子在正极放电，溶液中的氢离子浓度逐渐减小，故C错误；反应和硫酸根离子无关，故其浓度不变，故D错误。√124567891011121335.某电池总反应为Fe+2Fe3+==3Fe2+，下列与此电池总反应不符的原电池是(

)A.铜片、铁片、FeCl3溶液组成的原电池B.石墨、铁片、Fe(NO3)3溶液组成的原电池C.铁片、锌片、Fe2(SO4)3溶液组成的原电池D.银片、铁片、Fe(NO3)3溶液组成的原电池1514解析:由总反应可知，负极应为铁，被氧化，电解质溶液应为含有Fe3+的溶液，题中A、B、D铁都为负极，但C中铁片、锌片、Fe2(SO4)3溶液组成的原电池中锌片为负极，铁片为正极，原电池反应为Zn+2Fe3+==2Fe2++Zn2+。√124567891011121336.如图是学生搭建的两套装置图，下列说法正确的是(

)A.两套装置都可将化学能转化为电能B.电池工作时，锌作正极，电极反应式为Zn-2e-==Zn2+C.电池工作时，电子由锌片流出经过外电路流向铜D.电池工作时，H+移向锌片1514解析:左侧装置没有形成闭合回路，无法形成原电池，不能将化学能转化为电能，故A错误；右侧装置能形成原电池，Zn比Cu活泼，Zn作负极，电极反应式为Zn-2e-==Zn2+，故B错误；电池工作时，电子由锌片(负极)流出经外电路流向铜(正极)，故C正确；电池工作时，H+移向铜(正极)，故D错误。√12456789101211133

1514实验装置甲乙丙现象A不断溶解C的质量增加A上有气体产生12456789101211133解析:装置甲中，A金属不断溶解，所以A极为负极，发生氧化反应，A错误；装置乙中，活泼金属与硫酸铜发生置换反应，置换出铜单质，吸附在正极上，C的质量增加，故C电极为正极，电流的流向为C→B，B错误；丙装置中，氢离子得电子，发生还原反应，所以产生氢气的一极为正极，A为正极，溶液中阴离子移向负极，C错误；在甲装置中，A电极为负极，B电极为正极，A的活动性强于B，在乙装置中，C电极为正极，B电极为负极，所以B的金属活动性强于C，在丙装置中，A电极为正极，D电极为负极，所以D的金属活动性强于A，故得出四者的金属活泼性顺序为D>A>B>C，D正确。1514√124567891011121338.根据图可判断出下列离子方程式中错误的是(

)A.2Ag(s)+Cd2+(aq)==2Ag+(aq)+Cd(s)B.Co2+(aq)+Cd(s)==Co(s)+Cd2+(aq)C.2Ag+(aq)+Cd(s)==2Ag(s)+Cd2+(aq)D.2Ag+(aq)+Co(s)==2Ag(s)+Co2+(aq)1514解析:结合原电池装置中的正极和负极，可判断金属活动性:Cd>Co>Ag。由于Cd金属性强于Ag，则A项反应不可能发生；根据金属活动性，可知B、C、D三个离子反应均能发生。√12456789101112133

151412456789101112133

151412456789101112133√10.如图将锌片和铜片用导线连接插入一定浓度的硫酸铜溶液中，组成一个原电池模型，观察到电流表指针偏转，且锌片和铜片表面均有红色物质析出，待实验结束时，测得锌片质量减少了4.58g，铜片质量增加了4.48g，则该原电池工作效率η的值为(用参加原电池反应的锌占锌反应总量的百分率表示)(

)A.40%B.60% C.70% D.75%1514

1245678910111213311.(2025·杭州高二月考)实验a:将铜片、锌片和稀硫酸组成单液原电池，铜片、锌片表面均产生气泡。实验b:将锌片在稀HgCl2溶液中浸泡几分钟，锌片表面形成锌汞合金，再与铜片、稀硫酸组成单液原电池，只有铜片表面产生气泡。下列有关说法不正确的是(

)A.实验a中锌片表面产生气泡对应的能量转化形式是化学能转化为电能B.实验b中铜片表面产生气泡对应的能量转化形式是化学能转化为电能C.实验a、b中原电池总反应的离子方程式:Zn+2H+==Zn2++H2↑D.锌片经HgCl2溶液处理后，有利于更多的化学能转化为电能1514√12456789101112133解析:

实验a中锌片表面产生气泡是因为锌片和稀硫酸发生氧化还原反应生成氢气，对应的能量转换形式是化学能转化为热能，A错误；实验b中铜片表面产生气泡是因为形成原电池，对应的能量转化形式是化学能转化为电能，B正确；实验a、b中形成原电池，锌片作负极，电极反应为Zn-2e-==Zn2+，铜片作正极，电极反应为2H++2e-==H2↑，总反应为Zn+2H+==Zn2++H2↑，C正确；将锌片在稀HgCl2溶液中浸泡几分钟，锌片表面形成锌汞合金，阻止锌与稀硫酸直接反应，从而有利于更多的化学能转化为电能，D正确。151412√12456789101113312.(2023·广东卷)负载有Pt和Ag的活性炭，可选择性去除Cl-实现废酸的纯化，其工作原理如图。下列说法正确的是(

)A.Ag作原电池正极B.电子由Ag经活性炭流向PtC.Pt表面发生的电极反应:O2+2H2O+4e-==4OH-D.每消耗标准状况下11.2L的O2，最多去除1molCl-1514解析:O2在Pt极得电子发生还原反应，Pt为正极，Ag电极失去电子发生氧化反应生成Ag+，再与Cl-结合，Ag为负极。由分析可知，Ag为负极，A错误；电子由负极Ag经活性炭流向正极Pt，B正确；溶液为酸性，故Pt表面发生的电极反应为O2+4H++4e-==2H2O，C错误；每消耗标准状况下11.2

L的O2，转移电子2

mol，故最多去除2

mol

Cl-，D错误。

1245678910111213313.杠杆AB两端通过导线分别挂有体积相同、质量相等的空心铜球和空心铁球，调节杠杆并使其在水中保持平衡(如图)，小心地向烧杯中央滴入浓CuSO4溶液，并反应一段时间。下列判断正确的是(不考虑实验过程中导线的反应及两球浮力的变化)(

)1514选项杠杆材料杠杆偏向A绝缘体A端高B端低B绝缘体两边一样高C导体A端高B端低D导体A端低B端高√12456789101112133解析:杠杆材料为绝缘体时，Fe与硫酸铜反应生成硫酸亚铁和铜，铜球质量不变，铁球质量增加，A端低B端高，故A、B错误；杠杆材料为导体时，形成原电池，Fe比Cu活泼，Fe作负极，电极反应式为Fe-2e-==Fe2+，铁球质量减轻，Cu作正极，电极反应式为Cu2++2e-==Cu，铜球质量增加，A端高B端低，故C正确，D错误。15141245678910111213314.某化学兴趣小组为了探索铝电极在原电池中的作用，设计并进行了以下一系列实验，实验结果记录如下:以下说法正确的是(

)A.实验1、2中Al电极的作用相同B.实验3中正极反应式为Al-3e-==Al3+C.实验4中Al电极为正极，反应过程中表面冒气泡D.由以上实验可知，在原电池中相对活泼的金属作正极还是负极受到多种因素影响1415实验编号电极材料电解质溶液电流表指针偏转方向1Mg、Al稀盐酸偏向