2025年高考化学复习教案：原电池的工作原理及常见电池

第六章化学反应与能量变化

第3讲原电池的工作原理及常见电池

（教师尊享•命题分析

课标要求核心考点五年考情核心素养对接

1.知道化学反应可以实现2023广东，T6；

证据推理与模型认知：理

化学能与其他能量形式的2023海南，T8；

解原电池的构造及工作原

转化，以原电池为例认识2022全国甲，T10；

理；能建立氧化还原反应

化学能可以转化为电能，原电池2021山东，T10；

与原电池的关联；能建立

从氧化还原反应的角度初的工作2021广东，T9；

电化学原理与装置间的关

步认识原电池的工作原原理及2021重庆,T13；

联；能解释实际电池的工

理。其应用2021上海，T18；

作原理；能判断装置是否

2.体会提高燃料的燃烧效2020山东,T10；

产生电流；能判断电流方

率、开发高能清洁燃料和2020海南，T11；

向和离子移动方向，预测

研制新型电池的重要性。2019江苏，T11

电极反应及现象，书写陌

3.学生必做实验：化学能常见化2019年4月浙江，

生电极反应式

转化成电能学电源T12

1.近年高考关于原电池的考查一直是常考常新，设题背景

新、设问角度新。常以选择题的形式考查原电池的工作原理

及其应用，非选择题中常结合元素化合物等知识考查电极反

命题分析预测应式的书写以及利用得失电子守恒进行相关计算。

2.预计2025年高考仍会考查原电池的工作原理及其应用、电

极反应式的书写及正误判断、溶液中离子的迁移方向及浓度

变化、二次电池的充放电过程分析等

（教师尊享•学科观点与视角:

1.宏观与微观结合视角

物质变化能量变化

宏观氧化还原反应能量转换

微观电子得失离子（或电子）克服（或依靠）电场力做功

2.跨学科（融合）视角

内电路阳离子移外电路电子移向

微粒运动

向电势高的正极电势高的正极

力与功克服电场力做功依靠电场力做功

「机械能（电动机）

止兴,能■出能1,其他形式

能量转换

I化字能,A|电能1,A能量热能（电饭煲）

-光能（电灯）

内电路产生电能外电路消耗电能

3.思维观点

守恒观（1）得失电子守恒；（2）能量转换守恒

（1）物质变化过程中伴随着能量变化。

（2）物质变化是能量变化的基础，决定着能量变化的大小和形式。

［说明：同样的一个自发进行的氧化还原反应，若是直接在烧杯中进行，则化学

变化观

能不可能转化为电能；若是在“不可逆”的原电池装置（实际情形）中进行，

化学能部分转化为电能；若是在“可逆”的原电池装置（理想情形）中进行,

则化学能可完全转化为电能］

注：这里的“可逆”并不是指充电、放电那种含义，而是物理化学中的名词。

［知识导图

rfWl—化学能转化为电能的装置

「①能自发进行的氧化还原反应

口构成条件卜②两个导电电极

L③两电极插入离子导体中形成闭合回路

原电池U「①W镒干电池）

-翻锌电池卜次电池

U常见电池卜-③铅酸蓄电池—二次电池

-④氢氧燃料电池

L总甲标燃料由池

考点1原电池的工作原理及其应用

---------------------，教材帮）读透教材融会贯通-------------------------------、

I知识整合

1.原电池

（1）定义：将「11化学能转化为「21电能的装置。

（2）原电池的构成条件

d负极反应物h「I正极反应物卜1

1离子导体|一

I负极材料pq正极材料口

电子导体

①能自发进行的⑶氧化还原反应。

②一般有两个活动性不同的电极（燃料电池的两个电极可以相同）。

③形成F4I闭合回路，需满足三个条件：a.存在离子导体（电解质）；b.两电极直接或

间接接触；c.两电极插入离子导体中。

注意离子导体既可以是电解质的水溶液，也可以是能传导离子的固体电解质或熔融电解

质，还可以是有机电解质溶液等。

2.原电池的工作原理（以Zn—Cu原电池为例）

电极名称负极正极

电极材料ZnCu

电极反应［5］Zn—2e—Zi?+⑹CF+Ze-Cu

反应类型反氧化反应⑻还原反应

电子流动方向：负极—导线—正极;

电子、电流

（电子不下水，离子不上岸）

方向

电流方向：正极T导线一负极

乙装置的盐桥中的电解质若为KN03,则K+移向［9］右池（填“左”或

“右”，下同），NO,移向ri。］左池。

问题

乙装置的盐桥中的电解质能为Na2s和BaCb吗？为什么？［11］不能。因

为S2一与Zi?+、Cu2+形成沉淀，Ba2+与SO；一形成沉淀

【知识活用

1.易错辨析。

（1）在原电池中，电极反应为氧化反应的一极一定是负极。（Y）

（2）在锌铜原电池中，因为有电子通过电解质溶液形成闭合回路，所以有电流产生。

（X）

（3）两种活泼性不同的金属组成原电池的两极，活泼金属一定为负极。（X）

（4）某原电池反应为Cu+2AgNO3^Cu（NO3）2+2Ag,装置中的盐桥内可以是含KC1

饱和溶液的琼脂。（X）

（5）使用盐桥可以提高电池的能量转换效率。（Y）

2.（1）左侧甲装置与乙装置相比，乙装置的优点是避免Zn与C比04直接反应而产生能

量损耗。

(2)请简述左侧乙装置中盐桥的作用：①构成闭合回路；②盐桥中的离子定向移动保持

左、右两池正、负电荷平衡。

3.某科学探究小组用如下装置设计原电池，其中不能形成原电池的是①④(填标

号)，原因是①中酒精是非电解质；④中未形成闭合回路

1K;研透高考明确方向

命题点1原电池正、负极的判断

1.有下图所示的四个装置，回答相关问题:

空气

r^>ir<5)i

Mg||A1Mg||A1Fe||CuFe||CCu

K.-

二二■二■二二7ZC1.-Z.-ZL-ZCS.-:二li--

稀H2sosNaOH溶液浓HNQaNaCl溶液

①③④

(1)图①中，Mg作负极。

(2)图②中，Mg作正极,写出负极反应式：Al+4OH--3e-~［Al(OH)41

,正极反应式：2H?0+2^^20H+H2T,总反应的离子方程式：2A1+2OH-

+6氏0-2-A1(OH)I+3H2f。

(3)图③中，Fe作正极,写出负极反应式：Cu—2屋『Ci?+,正极反应式：—

2N0；+4H++2e^^2NO2T+2H2。，总反应的化学方程式：Cu+4HNCh(浓)

^Cu(NO3)2+2NO2T+2H2O。

(4)图④装置能否构成原电池？能(填“能”或“否”)，若能构成原电池，正极为

Cu,电极反应式为。2+4屋+2H2O^4OH」(若不能构成原电池，后两间不用回

答)。

2.［浙江高考］银锌电池是一种常见化学电源，其反应原理：Zn+Ag2O+H2O^Zn(OH)2

+2Ag»其工作示意图如图所示。下列说法不正确的是(D)

Zn电极电极

溶液

A.Zn电极是负极

B.Ag2O电极发生还原反应

-

C.Zn电极的电极反应式：Zn-2e+2OH^Zn(OH)2

D.放电前后电解质溶液的pH保持不变

解析根据电池总反应Zn+AgzO+HzO^Zn(OH)2+2Ag可知，Zn从0价变为+2

价,化合价升高，失去电子，则Zn电极为负极，在碱性条件下，Zi?+与OJT结合生成Zn

(OH)2,故Zn电极反应式为Zn—2e—+2OH-^Zn(OH)2,A、C项正确；AaO电极

为正极，发生还原反应，B项正确；根据总反应知，放电过程中不断消耗水，故放电后电

解质溶液的pH增大，D项错误。

技巧点拨

判断原电池正、负极的方法

判断方法负极正极

电极材料活泼金属较不活泼金属或非金属

通入物质通入还原剂的电极通入氧化剂的电极

电极反应类型发生氧化反应的电极发生还原反应的电极

电子流向电子流出的电极电子流入的电极

(或电流方向)(或电流流入的电极)(或电流流出的电极)

离子移向阴离子移向的电极阳离子移向的电极

电极现象电极不断溶解，质量减少电极增重或质量不变

注意电池在工作过程中，负极质量不一定减少，如常见的铅酸蓄电池(总反应为Pb+

PbO2+2H2SO4^2PbSO4+2H2O),电池工作一段时间后，正极与负极质量均增大。

命题点2原电池的设计

3.某化学学习小组同学利用Fe3+与「发生的氧化还原反应设计一个原电池，并进行有关实

验探究。请回答相关问题：

(1)画出简单的示意图，并标明所使用的用品。要求：右池中电极上发生氧化反应。

供选择的实验用品：KC1溶液，FeCb溶液，FeCb溶液，KI溶液，铜片，锌片，铁片，石

墨，烧杯，盐桥，导线，灵敏电流计。

（2）利用（1）中设计好的装置，控制适合的条件对反应2Fe3++2「U2Fe2++b进行实验

探究：

①反应开始时，右池电极反应式为2「一21—I2,盐桥中的阴（填“阳”或

“阴”）离子向右池移动。

②电流计指针不发生偏转时，反应达到化学平衡状态，在左池中加入FeCb固体，右池的

电极作正（填“正”或“负”）极。

解析（2）①由图示结合原电池原理分析可知，左池石墨电极上Fe3+得电子变成Fe2+,

被还原，电极反应式为Fe3++e「^Fe2+,右池石墨电极上「失去电子变成L,被氧化，

电极反应式为2「一2^^卜。盐桥中阴离子移向负极，阳离子移向正极。②电流计指针

不发生偏转，反应达到平衡状态后，在左池中加入FeCb固体，平衡2Fe3++2「U2Fe2++b

向左移动，L被还原为「，右池中石墨为正极。

技巧点拨

原电池的设计

1.拆分反应：将氧化还原反应分成两个半反应。

2.选择电极材料：将还原剂（一般为较活泼金属）作负极，活动性比负极弱的金属或非金

属导体作正极。

3.构成闭合回路：用导线将确定好的正负极连接，插入离子导体（电解质溶液等）中形成

闭合回路。如果两个半反应分别在两个容器中进行，中间连接盐桥。

4.画出装置图：结合要求及反应特点，画出原电池装置图，标出电极材料的名称、正负

极、电解质溶液等。

命题点3原电池原理的应用

4.［比较不同金属的活动性］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:

if@7a

实验

装置

稀疏酸

CuSO.溶液稀硫酸稀疏酸

部分实a极质量减少；bb极有气体产d极溶解；c极有电流从a极流向d

验现象极质量增加生；c极无变化气体产生极

由此可判断这四种金属的活动性顺序是（C）

A.a>b>c>dB.b>c>d>a

C.d>a>b>cD.a>b>d>c

解析把四个实验从左到右分别编号为①②③④，则由实验①现象可知，a为负极，b为正

极，金属活动性a>b;由实验②现象可知，b可与稀硫酸反应产生H2,c不与稀硫酸反

应，则金属活动性b>c;由实验③现象可知，d为负极，c为正极，则金属活动性d>c;

由实验④现象可知，d为负极，a为正极，则金属活动性d>a。综上所述可知金属活动性d

>a>b>Co

技巧点拨

原电池原理的应用

1.比较金属的活动性强弱：原电池中，负极一般是活动性较强的金属，正极一般是活动性

较弱的金属或能导电的非金属。

2.加快化学反应速率：氧化还原反应形成原电池时，反应速率加快。例如在锌与稀硫酸制

H2的溶液中，滴加少量硫酸铜溶液，发生置换反应Zn+Cu2+^Zn2++Cu,构成Zn—Cu

一稀H2SO4原电池，加快反应速率。

3.用于金属的防护：金属制品作原电池的正极而得到保护。

考点2常见化学电源

（--------------------------［教材帮:，读透教材融会:

庭n城:蓊教材读厚।

1.常见化学电源类型

类型装置工作原理

碱性锌锦电池负极反应：[1]Zn—2e—+20IT—Zn(OH)2。

-

正极反应：MnO2+e+H2O^MnO(OH)+OHo

•的混合物

电池反应：Zn+2MnO2+2H2O^=2MnO(OH)+Zn

一次(OH)2

电池银锌（纽扣）电池

负极反应：⑵Zn—2e—+2OIT^ZnO+H2。。

-

正极反应：Ag2O+2e~+H2O^2Ag+2OH0

电池反应：Zn+Ag2O^=ZnO+2Ag

放电时：

铅酸蓄电池

负极反应为「+；；

二次Pb—2eS0-^PbSO4

电池+

正极反应为PbO2+2r+S0：+4H—PbSO4+2H2O；

电池反应为⑶Pb+PbCh+ZHzSCU—2PbSC)4+2H2O

2.燃料电池

类型装置工作原理

负极反应：⑷反一2晨^2口。正极反应：O2+

-+

4e+4H^=2H20o

氢氧

电池反应：2H2+C)2^2H2O

燃料

电池负极反应：⑸%一21+2011-^2H2。。

--

正极反应：O2+4e+2H2O^4OH0

电池反应：2H2+O2^=2H2。

氢氧负极反应：⑹反一2e+02^^/01

-2

燃料正极反应：O2+4e^=2O^o

电池电池反应：2H2+O22H2。

负极反应：F71CH4~8e+10QH=C0^+

惰性电%|"®"@[jt性电极

甲烷

uiw

7H2OQ

燃料

正极反应：O2+4e~+2H2O^4OH-o

电池

_

电池反应：CH4+2OH+202^COJ+3H2O

[知识活用教材读活

1.易错辨析。

(1)碱性锌镒电池是一次电池，其中MnCh是催化剂，可使碱性锌镒电池的比能量高、可

储存时间长。(X)

(2)铅酸蓄电池放电时，正极与负极质量均增加。(4)

(3)燃料电池工作时燃料在电池中燃烧，热能转化为电能。(X)

2.(1)铅酸蓄电池在放电过程中溶液的pH逐渐增大(填“增大”或“减小”)，充

电时阳极反应为PbSO4+2H2O—2e-^PbO2+S0:+44，阴极反应为PbSC>4+

2e-^Pb+SO>,总反应为2Pbsc)4+2H2O^=Pb+PbC)2+2H2so4。

(2)你能发现二次电池放电时的电极反应与充电时的电极反应之间的关系吗？

二次电池充电时的阴极反应是放电时的负极反应的“逆反应”；充电时的阳极反应是放电

时正极反应的“逆反应”。

3.北京冬奥会期间使用氢燃料清洁能源汽车，其氢氧燃料电池工作示意图如图所示。

驱动汽车

KCH潇海

（1）电极a为电池的负（填“正”或“负”）极。

（2）电极b表面的反应为。2+4屋+2H2O^4OH-。

（3）电池工作过程中OH一向电极」^（填"a”或"b”）移动。

4.甲烷作燃料电池的负极反应物时，其电极反应式在不同的介质中有不同的写法。

（1）强酸作介质CH4—8屋+2H2O^CO2+8H'。

（2）导。2-固体作介质CHt—8屋+4。2一^。。2+2压0。

（3）熔融碳酸盐作介质CH4—8e-+4c0、^5co2+2H2O。

高考帮研透高考明确方向-----------------------------

f---------------------1

命题点1原电池电极反应式的书写

“运用“公式法”书写］全机电池以惰性材料作电极，电解质溶液显酸性，电池总反应为

2++2+3+

V0：（黄色）+V（紫色）+2H—V0（蓝色）+H2O+V（绿色）。下列说法错

误的是（C）

负载

:一二•I

voy\;o2+—三生三三：：：：：里！一v"/v2

+2+

A.正极反应为VO；+2H+e-^VO+H2O

B.负极附近的溶液由紫色逐渐变为绿色

C.每生成1molH2O转移电子的物质的量为0.5mol

D.放电过程中溶液的pH逐渐增大

解析由题图和电池总反应VO：+V2++2H+-VO2++H2O+V3+可知，正极反应为

VO：+2H++e^^=VO2++H,0,负极反应为丫2+—5^=丫3+,所以负极附近溶液的颜色

H

由紫色逐渐变为绿色，A、B项正确。由电极反应VO2+2才+^^VO2++H2O可知，

反应每生成1molH2O转移电子的物质的量为1mol,C项错误。由电池总反应可知，放电

过程中H+不断被消耗，所以溶液的pH逐渐增大，D项正确。

2.［运用“加减法”书写］［2022全国乙］Li—Ch电池比能量高，在汽车、航天等领域具有良好

应用前景。近年来，科学家研究了一种光照充电Li—Ch电池（如图所示）。光照时，光催

化电极产生电子（1）和空穴（h+）,驱动阴极反应（Li++e「=Li）和阳极反应

++

（Li2O2+2h^=2Li+O?）对电池进行充电。下列叙述错误的是（C）

u

/

\

1光

金诚充充放、催

属独7电电电化

锂

/

、,电

U

.。

*极

辆祁2质

/施瞳

离孑

+。2

2口

。2^

应口2

总反

池的

，电

电时

A.充

关

量有

空穴

子和

的电

产生

光照

率与

电效

B.充

移

极迁

向负

换膜

子交

过离

极穿

卡从正

，Li

电时

C.放

。2

^口2

+2屋

2口+

应。2+

生反

极发

，正

电时

D.放

则根

应，

极反

和阴

反应

阳极

时的

充电

给出

干中

，题

电池

二次

置为

该装

知，

图可

由题

解析

得

法”

加减

据“

+。2

2Li+

+2h+

小。？

反应

阳极

^Li

e-=^

i,+

L

反应

+阴极

2L