第四章化學反應與電能第一節(jié)原電池第1課時原電池的工作原理【學習目標】

1.認識化學能轉(zhuǎn)化為電能的實際意義及其重要應用。2.能分析原電池

的工作原理，能設(shè)計簡單的原電池。3.能列舉常見的化學電源，并能利用相關(guān)信息分

析化學電源的工作原理。一、原電池的工作原理

1.

實驗探究含鹽橋的鋅銅原電池的工作原理（1）實驗現(xiàn)象：鋅片

，銅片上

，電流表的指針發(fā)

生

?。（2）實驗結(jié)論：兩種裝置均能構(gòu)成原電池，兩種電池均產(chǎn)生電流，將化學能轉(zhuǎn)化成

電能。逐漸溶解有紅色物質(zhì)生成偏轉(zhuǎn)（3）分析上述原電池的工作原理負極正極電極材料

?

?電極反應

?

?反應類型

?反應

?反應電池總反應電子流向由

極通過導線流向

?極離子移向陽離子移向

極，陰離子移向

?極鋅片銅片

氧化還原鋅銅正負①鹽橋（裝有含KCl飽和溶液的瓊脂）中離子移動方向：

移向ZnSO4溶

液，

移向CuSO4溶液。鹽橋在原電池裝置中的作用是

?

?。②對比圖Ⅰ與圖Ⅱ兩種裝置，能更有效地將化學能轉(zhuǎn)化為電能的是

，其原因

是

?。Cl－

K＋

形成閉合電路，平衡

電荷，產(chǎn)生穩(wěn)定電流圖Ⅱ

圖Ⅰ中負極直接與CuSO4溶液接觸導致部分化學能轉(zhuǎn)化為熱能（4）根據(jù)以上實驗探究回答下列問題：2.

原電池的構(gòu)成條件（1）原電池定義：能把化學能轉(zhuǎn)化為

的裝置。（2）構(gòu)成條件電能【特別提醒】（1）構(gòu)成原電池的兩個電極的電極材料不一定都是金屬，正極材料可以為導電的非

金屬，例如石墨。兩個電極可能參與反應，也可能不參與反應。（2）兩個活動性不同的金屬電極用導線連接，共同插入電解質(zhì)溶液中不一定構(gòu)成原

電池，必須有一個能夠自發(fā)進行的氧化還原反應。（3）在判斷原電池正、負極時，既要考慮金屬活動性的強弱，也要考慮電解質(zhì)溶液

的性質(zhì)。如Mg－Al－HCl溶液構(gòu)成的原電池中，負極為Mg；但是Mg－Al－NaOH溶

液構(gòu)成的原電池中，負極為Al，正極為Mg。3.

工作原理（以鋅銅原電池為例）【判斷】（1）原電池是把化學能轉(zhuǎn)化為電能的一種裝置。

（

√

）（2）原電池正極發(fā)生氧化反應，負極發(fā)生還原反應。

（

×

）（3）不能自發(fā)進行的氧化還原反應，通過原電池裝置可以實現(xiàn)。

（

×

）（4）石墨棒不能用來作原電池的電極。

（

×

）

（7）Zn－Cu－稀硫酸原電池中，正極“半電池”可為Cu－稀硫酸，負極“半電池”

可為Zn－ZnSO4溶液。

（

√

）√×××√×√

1.

鋅銅原電池裝置如圖所示，其中陽離子交換膜只允許陽離子和水分子通過，下列

有關(guān)敘述正確的是（

C

）A.

銅電極上發(fā)生氧化反應C.

原電池工作一段時間后，乙池溶液的總質(zhì)量增加D.

陰、陽離子分別通過交換膜向負極和正極移動，保持溶液

中電荷平衡C

2.

有如圖所示的三個裝置，回答相關(guān)問題：（1）圖①中，Mg作

極。（2）圖②中，Mg作

極，寫出負極反應式：

?

?，正極反應式：

?，總反應的離子方程式：

?。負正

2[Al（OH）4]－

正

3.

如圖是某同學設(shè)計的原電池裝置：（1）電極Ⅰ上發(fā)生

（填反應類型），作

（填電極名

稱）。（2）電極Ⅱ的電極反應式為

?。（3）該原電池的總反應式為

?。（4）鹽橋中裝有含氯化鉀飽和溶液的瓊膠，其作用是

?

?。還原反應原電池的正極

形成閉合回路、平衡電荷

（答案合理即可）題后歸納

1.

原電池的工作原理簡圖

2.原電池中正、負極的判斷方法二、原電池工作原理的應用

1.

增大化學反應速率（1）原理：在形成的原電池中，氧化反應和還原反應分別在兩個電極上發(fā)生，

溶液中的離子運動時相互干擾減小，電解質(zhì)溶液中離子運動的更快，使化學反

應速率增大。（2）舉例：在鋅與稀硫酸反應時加入少量CuSO4溶液，CuSO4與鋅發(fā)生置換反應生成

Cu，從而形成微小Cu－Zn－稀H2SO4原電池，增大產(chǎn)生H2的速率。2.

比較金屬的活動性強弱原理：一般來說，負極金屬的活動性強于正極金屬的。根據(jù)現(xiàn)象判斷出原電池的正、

負極，金屬的活動性：負極強于正極。3.

設(shè)計原電池（1）理論上，

反應可以設(shè)計成原電池。構(gòu)成原電池的基本條件

也是設(shè)計原電池的基本依據(jù)。自發(fā)的氧化還原

【判斷】（1）只有放熱的氧化還原反應才能設(shè)計成原電池。

（

×

）

（4）增大電解質(zhì)溶液的濃度，一定能增大原電池的反應速率。

（

×

）××××

1.

有a、b、c、d四個金屬電極，有關(guān)的實驗裝置及部分實驗現(xiàn)象如下：實驗裝置

部分實驗現(xiàn)象a極質(zhì)量減小；b極質(zhì)量增加b極有氣體產(chǎn)生；c極無變化d極溶解；c極有氣體產(chǎn)生電流從a極流

向d極由此可判斷這四種金屬的活動性順序是（

C

）A.a＞b＞c＞dB.b＞c＞d＞aC.d＞a＞b＞cD.a＞b＞d＞cC解析：第一個裝置中，a極質(zhì)量減小，可知a極是負極，金屬活動性a＞b；第二個裝置

中，依據(jù)還原性規(guī)律知，金屬活動性b＞c；第三個裝置中，d極溶解，則金屬活動性d

＞c；第四個裝置中，電流從a→d，則電子從d→a，故金屬活動性d＞a。綜上分析知

四種金屬的活動性順序為d＞a＞b＞c。2.

選擇合適的圖像填空：（1）將等質(zhì)量的兩份鋅粉a、b分別加入過量的稀硫酸中，同時向a中加入少量的

CuSO4溶液，產(chǎn)生H2的體積V（L）與時間t（min）的關(guān)系是

?。解析：加入CuSO4溶液，Zn可置換出Cu，形成Cu－Zn－稀H2SO4原電池，增大反應速

率。（1）a中Zn先與加入的CuSO4反應，Zn減少，生成的H2的體積減小，但a的反應

速率大于b的反應速率，所以A圖符合題意。A

（2）將過量的兩份鋅粉a、b分別加入定量的稀硫酸，同時向a中加入少量的CuSO4溶

液，產(chǎn)生H2的體積V（L）與時間t（min）的關(guān)系是

?。解析：加入CuSO4溶液，Zn可置換出Cu，形成Cu－Zn－稀H2SO4原電池，增大反應速

率。（2）由于H2SO4定量，產(chǎn)生H2的體積一樣多，a的反應速率大于b的，所以B圖符

合題意。B

（3）將（1）中的CuSO4溶液改成CH3COONa溶液，其他條件不變，則圖像

是

?。

C

3.

設(shè)計原電池裝置證明Fe3＋的氧化性比Cu2＋的強。（1）寫出能說明氧化性Fe3＋大于Cu2＋的離子方程式：

?。（2）若要將上述反應設(shè)計成原電池，電極反應式分別是：①負極

?；②正極

?。

（3）在表中畫出裝置圖，指出電極材料和電解質(zhì)溶液：①不含鹽橋②含鹽橋

題后歸納設(shè)計原電池時電解質(zhì)溶液和電極材料的選擇（1）電解質(zhì)溶液一般要能夠與負極材料發(fā)生反應。但若是兩個半反應分別在兩

個燒杯中進行，則左右兩個燒杯中的電解質(zhì)溶液應與電極材料具有相同的陽離子。（2）電池的電極材料必須能導電。①活動性不同的兩種金屬。如鋅銅原電池，鋅作負極，銅作正極。②金屬和非金屬。如鋅作負極，石墨棒作正極。③金屬和化合物。如鉛酸蓄電池，鉛塊作負極，PbO2作正極。④惰性電極。如氫氧燃料電池中，正負電極均可用Pt。課堂強研習合作學習精研重難課時作業(yè)（二十六）原電池的工作原理[對點訓練]題組一

原電池的工作原理1.

下列關(guān)于原電池的敘述中，正確的是（

B

）①構(gòu)成原電池的正極和負極必須是兩種金屬②原電池是化學能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿难b置

③在原電池中，電子流入的一極是正極，該電極上發(fā)生還原反應④在原電池中，電

流從負極經(jīng)導線流向正極⑤在原電池中，電解質(zhì)溶液或熔融電解質(zhì)中的陽離子向負

極移動A.

①②⑤B.

②③C.

④⑤D.

③⑤B123456789101112解析：構(gòu)成原電池的某一極電極材料也可以是能導電的非金屬材料，如石墨，①錯

誤；原電池是把化學能轉(zhuǎn)化為電能的裝置，②正確；在原電池中，電子從負極流出，

流入正極，正極上得電子發(fā)生還原反應，③正確；在原電池中，電流從正極經(jīng)導線流

向負極，④錯誤；在原電池中，電解質(zhì)溶液或熔融電解質(zhì)中的陽離子向正極移動，⑤錯誤；故選B。123456789101112

A.

甲燒杯的溶液中發(fā)生還原反應C.

外電路的電流方向是從b到aC123456789101112

1234567891011123.

某同學為研究原電池原理，設(shè)計了如圖所示的兩種裝置，溶液A、溶液B均為硫酸

鹽溶液，閉合開關(guān)K1、K2后，裝置①和裝置②中小燈泡均可以發(fā)光。下列有關(guān)說法錯

誤的是（

B

）BA.Zn電極的電勢低于Cu電極的D.

消耗相同質(zhì)量的金屬Zn，裝置②產(chǎn)生的電能比裝置①的更多123456789101112

123456789101112

A.

通入氧氣的電極為負極B.

電池工作時，溶液中Na＋由負極移向正極D.

當參加反應的O2為0.01

mol時，流經(jīng)電解液的電子為

0.04

molC123456789101112

123456789101112

A.P＞M＞N＞EB.E＞N＞M＞PC.P＞N＞M＞ED.E＞P＞M＞N解析：由①知，金屬活動性：M＞N；M、P用導線連接放入硫酸氫鈉溶液中，M表面

有大量氣泡逸出，即H＋在M極上得電子生成H2，說明M作原電池的正極，故金屬活

動性：P＞M；N、E構(gòu)成的原電池中，N作負極，故金屬活動性：N＞E。綜合可知，

金屬的還原性由強到弱的順序是P＞M＞N＞E，A正確。A1234567891011126.

（2025·大慶高二期中）100

mL

0.1

mol/L的稀鹽酸與足量鐵粉反應，若想減小此反

應速率而不改變H2的產(chǎn)量，可以使用如下方法中的（

B

）①加入少量NaHSO4固體②加H2O

③加CH3COONa固體④滴入幾滴CuSO4溶液

⑤加NaCl固體⑥適當降溫⑦加KNO3溶液⑧改用100

mL

0.01

mol/L鹽酸A.

②⑤⑧B.

②③⑥C.

④⑤⑦D.

①④⑦B123456789101112解析：①加入少量NaHSO4固體，氫離子的濃度和物質(zhì)的量都增大，反應速率增

大，生成氫氣的量增加，不符合題意；②加H2O，溶液中氫離子的濃度減小，反

應速率減小，生成氫氣的量不變，符合題意；③加CH3COONa固體，醋酸鈉與

鹽酸反應生成CH3COOH和氯化鈉，溶液中氫離子的濃度減小，反應速率減小，

但是生成氫氣的量不變，符合題意；④滴入幾滴CuSO4溶液，F(xiàn)e與硫酸銅溶液反

應生成的Cu與Fe構(gòu)成原電池，反應速率增大，但是由于Fe足量生成氫氣的量不

變，不符合題意；⑤加NaCl固體，溶液中氫離子的濃度不變，反應速率不變，

生成氫氣的量不變，不符合題意；⑥適當降溫，反應速率減小，生成氫氣的量

不變，符合題意；⑦加KNO3溶液，酸性條件下硝酸根離子與Fe反應生成一氧化

氮，不能生成氫氣，不符合題意；⑧改用100

mL

0.01

mol/L鹽酸，溶液中氫離

子濃度減小，體積不變，氫離子的物質(zhì)的量減小，反應速率減小，生成氫氣量

減小，不符合題意；綜上所述，符合題意的為②③⑥，故選B。1234567891011127.

圖甲和圖乙均是雙液原電池裝置。下列說法不正確的是（

C

）C.

鹽橋中裝有含氯化鉀的瓊脂，其作用是傳遞電子D.

乙中有1

mol電子通過外電路時，正極有108

g

Ag析出C123456789101112

123456789101112[綜合強化]

B.

放電過程中，Li＋向正極移動C.

每轉(zhuǎn)移0.2

mol電子，理論上生成20.7

g

PbD.

常溫時，在正、負極間接上電流表或檢流計，指針偏轉(zhuǎn)D123456789101112

1234567891011129.

（2025·四川高二階段練習）中國科學院長春應用化學研究所提出了一種基于

H2O/H2O2/O2自循環(huán)的生物雜化光電化學池（BPEC），通過在單室內(nèi)協(xié)同耦合光電化

學H2O2生成和生物電化學H2O2消耗，實現(xiàn)了直接和可持續(xù)的“太陽能—燃料—電

能”轉(zhuǎn)化，如圖。下列有關(guān)電池放電的敘述正確的是（

C

）A.b電極為正極B.

電子由a極經(jīng)外電路流向b極D.a電極1

mol

O2完全反應時，向負極遷移的質(zhì)子數(shù)為4NA（設(shè)NA為阿伏加德羅常數(shù)的值）C123456789101112解析：如圖所示，根據(jù)物質(zhì)轉(zhuǎn)化可知，a極上氧氣得電子依次被還原為H2O2、H2O，a

極為正極；b極上水失電子依次被氧化為H2O2、O2，b極為負極，A項錯誤；放電時電

子由負極經(jīng)外電路流向正極，即由b極經(jīng)外電路流向a極，B項錯誤；水失去電子分兩

步反應，H2O2是中間產(chǎn)物，C項正確；a極上O2反應的還原產(chǎn)物可能是H2O2、H2O，

所以1

mol

O2完全反應時，向正極遷移的質(zhì)子數(shù)應大于等于2

NA、小于等于4

NA，D項

錯誤。123456789101112

A.Ag2O作負極，發(fā)生氧化反應B.

電池工作時，Na＋向Cu電極移動C.

電子從Cu電極經(jīng)導線流向Ag2O/Ag電極再經(jīng)過溶液回到Cu電極

D12345678910111211.

如圖為銅鋅原電池的裝置示意圖，其中鹽橋內(nèi)裝有瓊脂—飽和KCl溶液。請回答

下列問題。（1）Zn電極為電池的

（填“正極”或“負極”）。解析：（1）題圖裝置是原電池，Zn失去電子作負極。負極123456789101112（2）寫出電極反應式：

（3）鹽橋中向CuSO4溶液中遷移的離子是

?。解析：（3）原電池工作時，陰離子向負極移動，陽離子向正極移動，鹽橋中向

CuSO4溶液中遷移的離子應是陽離子，則是K＋。

K＋

123456789101112（4）若保持原電池的總反應不變，下列替換不可行的是

（填字母）。A.

用石墨替換Cu電極B.

用NaCl溶液替換ZnSO4溶液C.

用稀硫酸替換CuSO4溶液

C

123456789101112

設(shè)計思路負極負極材料

?負極反應物

?正極正極材料

?正極反應物

?電子導體

?離子導體

?石