原电池及其应用（含答案）-2026届高三化学一轮复习学案

第18讲原电池及其应用

备再导航

1.知道原电池工作原理，能写出常见电池的总反应式和电极反应式。

复习

2.了解常见的化学电源，认识化学能与电能相互转化的实际意义及应用。

目标

3.认识金属腐蚀的危害，了解电化学腐蚀的原因，能利用原电池知识防止金属腐蚀。

一［化学电源）

熟记

|形成条件｝■

网络

［电极反应）——［金属的腐蚀与防护］

1.判断正误（正确的打“『'，错误的打"X”）。

（1）原电池是化学能转化为电能的装置，其反应是自发的（）

⑵Cu-硫酸-Zn原电池中，电子由Zn出发经溶液移动到Cu（）

（3）右图是锌铜原电池，盐桥中的K+向Zn电极移动（）

领盐桥（装有

琼脂与饱和

KC1溶液）

ZnO

Zn/溶液CuSO：溶液

课前⑷（2019・江苏卷）常温常压下，氢氧燃料电池放电过程

自测中消耗11.2LH2，转移电子的数目约为6.02X1023（）

（5）钢铁水闸可用牺牲阳极法防止其腐蚀（）

2.完成下列填空。

（6）（2019•江苏卷）碱性氢氧燃料电池的负极反应式：

（7）碱性电解质中，苯-氧气燃料电池的负极反应式:

（8）（2022.江苏卷）铅酸蓄电池放电时的负极反应式：

育点翻析

考点1原电池工作原理

知识梳理

知识U原电池定义和反应实质

原电池是将转变为的装置，其反应实质是自发进行的氧化还原反应。

知识旧原电池工作原理（以锌铜原电池为例）

构成①两种不同活性的电极（燃料电池两极都为石墨电极）；②电解质溶液或熔融电解质；③形成闭合

条件回路

1.电极反应式（图2装置）

负极（氧化反应）：；

正极（还原反应）：o

工作总反应：«

原理2.盐桥（装有琼脂凝胶，内含KC1）作用及离子移向

（1）连接内电路形成闭合回路。

（2）平衡电荷，盐桥中K+向—极移动，C「向—极移动。

（3）减少能量损耗。

3.三个流向

工作（1）外电路电子的流向：电子由负极出发经导线流向正极（电子不入水）。

原理（2）溶液中离子的流向（正正负负）：阳离子向正极迁移；阴离子向负极迁移。

（3）电流流向：电流由正极出发经导线流向负极，再由负极出发经溶液流向正极，形成闭合回路

［及时巩固］

（1）下列装置能将化学能转化为电能的是_（填序号）。

©②③④⑤

CX-----J]C；uZnX-----IZnZnl-----ICu£由Fei-----1C

£野字阳段:辛盘J

H?SO：溶液Cusd溶液

4酒精H：SO,溶液稀硫酸

（2）写出装置⑤对应的电极反应式和三个流向。

负极：,

正极：>

+2+

总反应：Fe+2H=H2t+Fe«

电子流向：o

电流流向：o

H+迁移方向：O

（3）（2024.江苏卷）在AgCl沉淀中埋入铁圈并压实，加入足量0.5mol/L盐酸后静置，充分反应得到Ago

不与铁圈直接接触的AgCl也能转化为Ag的原因是__________________________________________________

解疑释惑25

原电池正、负极的判断

1.依据电子流向：电子由负极出发经导线流向正极（溶液中无电子流动）。

2.依据电流流向：电流由正极出发经导线流向负极，正极的电势高，负极的电势低。

3.依据离子迁移方向（正正负负）：阳离子向正极迁移；阴离子向负极迁移。

4.依据两极材料：一般活泼金属作负极，活动性较弱的金属或惰性电极作正极。

特例：Al-NaOH溶液-Mg原电池中，虽然Mg比A1活泼，但是Mg不与NaOH溶液反应，故A1作负

极，Mg作正极。Fe（Al）-浓硝酸-Cu原电池中，虽然Fe、Al比Cu活泼，但是Fe、Al会在浓硝酸中钝化，

故钝化后，Cu作负极，Fe或A1作正极。

5.依据电极现象：一般，电极逐渐溶解的为负极，电极增重或有气体放出的为正极。

6.依据电极反应：失去电子发生氧化反应的一极是负极，得到电子发生还原反应的一极是正极。

7.依据电解质溶液：能与电解质溶液反应的一极作负极，不能与电解质溶液反应的一极作正极。

典题悟法

类型II原电池工作原理

gT（2024・宝应中学）利用电化学原理消除污染，还可获得电能，一种处理垃圾渗透液的装置工作

A.X极的电极反应式为2NH；—6e-+6OJr=N2t+6H2O

B.Y是正极，NO*发生还原反应

C.当电路中通过51noi电子，正极区有14g气体放出

D.盐桥内C广移向X电极

类型日原电池原理的应用

阿丽2有a、b、c、d四种金属，当a、b组成原电池时，电子流动方向a-b；当a、d组成原电池时,

a为正极；b与c构成原电池时，电极反应式为c?++2e-^=c、1>一2-==b?+,则a、b、c、d的金属性由

强到弱的顺序为（）

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

C.d>c>a>bD.d>a>b>c

画曲（2024•南京二模）为探究铜离子浓度对Cr（VI）去除率的影响，向1000mL某浓度酸性废水中加

入2.0g铁粉，随着Cu2+浓度由0升高至15mg/L,测得废水中Cr（VI）的去除率增大，其可能原因为

深度指津

原电池的应用与设计

1.原电池原理的应用

(1)比较金属活动性强弱

原电池的两极为两种金属时，一般作负极的金属比作正极的金属活泼(注意电解质溶液的种类)。(2)加

快化学反应速率

有原电池的反应比没有原电池的反应速率快。如Zn与稀硫酸反应制氢气时，可向溶液中滴加几滴

溶液，形成，产生氢气的速率(填“加快”或“减慢”)。

(3)用于金属的防护

将需要保护的金属制品作原电池的正极而受到保护。如在轮船船体四周镶嵌锌块，保护船体不受腐蚀。

2.设计化学电源

(1)首先将氧化还原反应分成两个半反应。

(2)根据原电池反应的特点，结合两个半反应找出正、负极材料和电解质溶液。

(3)如氧化还原反应：2FeCb+Fe=3FeC12可以设计成原电池。

考点2燃料电池

知识梳理

知识U氢氧燃料电池

常考归纳:

酸性电池中，用H+平衡电荷，不允许出现0H，碱性电池中，用OIT平衡电荷，不允许出现H+。

知识旧常见燃料电池电极反应式的书写

1.几种燃料电池分别在酸性、碱性溶液中电极反应式的比较。

燃料电极酸性溶液(如H2s04溶液)碱性溶液(如KOH溶液)

负极反应式

甲烷正极反应式

总反应

负极反应式

乙醇正极反应式

总反应

负极反应式

苯正极反应式

总反应

历常考归纳.

(1)如何判断有机物中C元素化合价：有机物中H元素一般定义为+1价，O元素一般定义为一2价,

C元素算平均价态。如：CH3OH、CH3cH20H中的C元素一般认定为一2价，C6H6中的C元素一般认定

为一1价，HC00H中的C元素一般认定为+2价。

(2)有机物在酸性电池中的含碳产物为CO2，一个电极消耗H+,另一个电极产生H+；在碱性电池中

的含碳产物为C0V，一个电极消耗0H,另一个电极产生OH,

2.电解质为熔融碳酸盐或熔融氧化物的电极反应式的书写。

(1)CH4熔融碳酸盐燃料电池

负极反应式：0

(2)CH4熔融氧化物燃料电池

负极反应式：o

典题悟法

类型U电解质溶液燃料电池

国的一种助燃料电池的工作原理如图所示，电池工作过程中会有少量N2H4在电极表面发生自分解

反应生成NH3、N2、H2逸出。下列说法正确的是()

A,电池工作时，化学能完全转化为电能

B,放电过程中，负极区溶液pH增大

C.负极的电极反应式为N2H4—4屋=N2+4H+

D.电池工作时，负极区消耗的NaOH与正极区生成的NaOH物质的量相等

类型日熔融碳酸盐燃料电池

画的一种熔融碳酸盐燃料电池的工作原理如图所示。下列有关该电池的说法正确的是()

电极A电极B

阳

c。

pco：

HNK

1NT

co,、/

X3-1

H20

A.电极B是该电池的负极

B.电池工作时，CO歹向电极A移动

C.电极B上发生的电极反应为O2—4e-^=2O2-

-

D.H2参与的电极反应为H2+2OH-2e-=2H2O

类型©微生物燃料电池

me(2024.海安中学)微生物电池具有高效、清洁、环保等优点。某微生物电池工作原理如图所示。

下列说法正确的是()

A.电极a为该电池的正极

B.放电过程中电极a附近溶液pH增大

C.电极b的电极反应式为[Fe(CN)6]L—e--[Fe(CN)6p-

D.每消耗23gCH3cH2OH,理论上会有6moiH+通过质子交换膜移向电极b

考点3常见的化学电源

知识梳理

知识常见的化学电源

名称装置图电极材料及电极反应式

负极材料：Zn；正极材料：MnO2

-石墨棒

(1)普通锌锦—MnO?糊负极反应式：________________________________________________

-NHC糊

干电池一锌筒正极反应式：______________________________________________

总反应：Zn+2MnO+2NHCl=Zn(NH)2C12+2Mn0(0H)

1243

负极材料：Zn；正极材料：MnO?

碱性锌镒锌粉和KOH负极反应式：_______________________________________________

(2)■1-----的混合物

1—MnO:

干电池1,:』金属夕浇正极反应式：_______________________________________________

总反应：Zn+2MnO2+2H2O=2MnO(OH)+Zn(OH)2

负极材料：______;正极材料：____________

/—一一、一金属外壳

(3)纽扣式锌靠KOH负极反应式：_______________________________________________

i溶液的隔板

银电池A&O正极正极反应式：_______________________________________________

总反应：Zn+Ag2O=ZnO+2Ag

①放电(如图1)是原电池原理

负极材料：;正极材料：

负极反应式：______________________________________________

正极反应式:________________________________________________

总反应：Pb+PbO2+2H2SO4=2PbSO4+2H2O

(4)铅酸蓄电池

②充电(如图2)是电解池原理，是原电池的逆反应

阴极反应式：_______________________________________________

阳极反应式：_______________________________________________

总反应：2Pbsc)4+2H2O=^=Pb+PbO2+2H2SO4

典题悟法

类型11如何判断装置是原电池

国而下列装置不属于原电池装置的是()

类型日常见的化学电池

酶监（2024・江苏卷）碱性锌锦电池的总反应为Zn+2MnO2+H2O=2MnOOH+ZnO,电池构造示意

图如图所示。下列有关说法正确的是（）

-----锌粉和KOH

—MnCh和KOH

J隔膜

A,电池工作时，MnO?发生氧化反应

B.电池工作时，OJT通过隔膜向正极移动

C.环境温度过低，不利于电池放电

D,反应中每生成1molMnOOH,转移电子数约为2X6.02义1（）23

画的铅酸蓄电池工作时的反应为Pb+PbO+4H++2SOF*由2PbS0+2H0o某状态下测得

2允用42

两电极的质量都增加。在该状态下，下列说法正确的是（）

30%H,SO,

A.a极为铅酸蓄电池的正极

B.铅酸蓄电池正在充电

C.一段时间后，溶液的pH减小

+

D.b极反应式为PbO2+4H+SOr+2e=PbSO4+2H2O

类型£］新型海水电池

鹤丽（2023-淮安期末）我国成功研制出新型“海水电池”。电池反应为4A1+302+

6H2O=4A1（OH）3O下列关于该电池的说法正确的是（）

A.铝片作正极

B.海水作为电解质溶液

C.电池工作时02失去电子

D,电池工作时实现了电能向化学能的转化

深度指津

海水淡化装置分析

微生物脱盐池是在微生物燃料电池的基础上发展而来的新兴生物电化学系统，示意图如下，判断隔膜

1、2分别是什么类型的离子交换膜。

考点4金属的腐蚀

知识梳理

知识11金属腐蚀

［化学腐蚀

金属腐蚀;________腐蚀（酸性环境）

1电化学腐蚀］腐蚀（中性或弱

酸性环境）

用常考归纳.

钢铁的腐蚀主要是吸氧腐蚀。

知识旧析氢腐蚀与吸氧腐蚀（以Fe为例）

1.析氢腐蚀

条件：溶液呈酸性

负极反应式：________________________________________

正极反应式：_______________________________________

2.吸氧腐蚀

F声乐赢班"^而

图2钢铁的吸氧腐蚀示意图

条件：中性或弱酸性

负极反应式：________________________________________

正极反应式：_______________________________________________________

电池反应：2Fe+O2+2H2O=2Fe(OH)2

Fe(0H)2进一步被O2氧化：

4Fe(OH)2+O2+2H2O=4Fe(OH)3

2Fe(OH)3=Fe2O3-xH2O+(3-x)H2O

典题悟法

隰淅！(2023•江苏各地模拟重组)下列有关说法正确的是()

A.中性环境微生物介导的铁循环过程，其部分过程见图：画4叵，此环境下主要发生析氢

腐蚀

B.钢铁制品在潮湿空气中发生电化学腐蚀的负极反应式：Fe-3e-=Fe3+

C.以Zn、Fe为电极，以酸化的3%NaCl溶液作电解质溶液，连接成原电池装置，过一段时间，从

Fe电极区域取少量溶液于试管中，再向试管中滴入2滴K3[Fe(CN)6]溶液，观察现象，探究金

属的电化学保护法

D.将中间裹有锌皮的铁钉放在滴有酚髓的饱和NaCl溶液中，一段时间后观察铁钉周围溶液颜色变化,

探究铁钉能发生吸氧腐蚀

质量评/

1.一种锌-空气电池工作原理如图所示，放电时Zn转化为ZnO。下列说法正确的是()

A.空气中的氧气在石墨电极上发生氧化反应

B.该电池的负极反应为Zn—2「+2OJT=ZnO+H2。

C.该电池放电时，溶液中的OIT向石墨电极移动

D.该电池工作一段时间后，溶液pH明显增大

2.（2023・连云港）下列有关金属的保护方法的说法正确的是（)

A.常使用的快餐杯表面有一层搪瓷，搪瓷层破损后仍能起到防止铁生锈的作用

B.白铁（镀锌铁）镀层破损后，铁皮的腐蚀仍很慢

C.轮船的船壳水线以下常装有一些锌块，利用的是牺牲阴极法

D.钢铁制造的暖气管道外常涂有一层沥青，利用的是钢铁的电化学保护法

3.（1）（2024.无锡锡东高级中学）如右图所示装置—（填“能”或“不能”）用于验证铁钉的吸氧腐蚀。

连接压强

传感器

斤，铁钉

乩浸食盐水的棉团

（2）（2024•苏锡常镇5月）用氨气研发燃料电池反应为4NH3+3O2=2N2+6H2O,使用1mol/LKOH溶

液作电解质溶液,请写出通入NH3气体一极的电极反应式:

第18讲原电池及其应用

［备考导航］

1.(1)V(2)x(3)x(4)x(5)V

-

2.(6)H2-2e-+2OH=2H2O

(7)C6H6—301+42OJT=6CO歹+24氏0

⑻Pb-2e+SOF=PbSO4

考点1

［知识梳理］

知识1化学能电能

知识21.Zn—2e^^=Zn2+Cu2++2e^^=Cu

Zn+Cu2+=Cu+Zn2+2.(2)正负

［及时巩固］

+-

⑴⑤（2）Fe—2e-=Fe2+2H+2e=H2t由Fe电极经外电路流向C电极由C电极出发经导

线流向Fe电极，再由Fe电极出发经溶液流向正极，形成闭合回路向C电极（正极）迁移（3）形成了

以Fe为负极，AgCl为正极，盐酸为电解质溶液的原电池，正极AgCl得到电子，电极反应式为AgCl+1

=Ag+CF,生成Ag

［典题悟法］

典例1A【解析】X电极上NH1转化为冲，X电极为负极，负极反应式为2NH：—6鼠=用t+

8H+,A错误；Y电极上NO,转化为N2,NO,发生还原反应，B正确；Y电极为正极，正极反应式为2NO,

-+

+10e+12H=N2f+6H2O,即每产生1mol2会转移10mol电子，当电路中通过51noi电子时正极区

产生0.5mol氮气，质量为14g,C正确；阳离子移向正极，阴离子移向负极，即盐桥内C1移向X极，D

正确。

典例2D【解析】当a、b组成原电池时，电子流动方向a-b,则金属性：a>b；当a、d组成原

电池时，a为正极，则金属性：d>a；b与c构成原电池时，电极反应式：。2++2―=c、b—2e=b2+,b

失去电子，则金属性：b>c；综上所述，金属性：d>a>b>c,D正确。

典例3铁粉置换出铜形成Fe-Cu原电池，增加了c(Fe2+),Cr(VI)去除率增大

［深度指津］1.(2)CuSO4铜锌原电池加快

考点2

［知识梳理］

知识1

+

H2~2e=2HH2+2OH——2e—=2H2。

-+--

O2+4e+4H=2H2OO2+4e+2H2O=4OH

知识2

+

1.CH4-8e~+2H2O=CO2+8H

CH4-8e"+10OH-=COr+7H2O

-+

O2+4e+4H=2H2O

O2+4e-+2H2O=4OH^

CH4+202=82+2H2O

CH4+2O2+2KoH=K2cO3+3H2O

+

C2H5OH-12e-+3H2O=2CO2t+12H

C2H5OH-12e~+16OH~=2COF+HH2O

+

O2+4e-+4H=2H2O

O2+4e-+2H2O=4OH~

C2H50H+3O2=2CO2+3H2。

C2H5OH+3O2+4KOH=2K2CO3+5H2O

+

C6H6-30e-+12H2O=6CO2t+30H

C6H6—301+420H一=6C0F+24H2O

-+

O2+4e+4H=2H2O

O2+4屋+2H2O=4OH

2c6H6+1502=12co2+6H2O

2c6H6+15O2+24KOH=12K2CO3+18H2O

2.(1)CH4-8e~+4COr=5CO2+2H2O

-2

(2)CH4-8e+4O"=CO2+2H2O

［典题悟法］

典例4D【解析】任何实用电池都不可能将化学能完全转化为电能，A错误；通入N2H4的一极

是负极，由图可知，放电时负极反应消耗OH,pH减小，B错误；负极反应式为N2H厂4屋+40JT=用

+4H2O,C错误；总反应为N2H4+O2=N2+2H2O,反应前后NaOH的物质的量不变，即负极消耗的NaOH

与正极生成的NaOH的物质的量相等，D正确。

典例5B【解析】电极B通入的是。2、CO2,则电极B为正极，电极A为负极，负极反应式为

-

H2+COr-2e~=H2O+CO2>CO+COj-2e=2CO2,正极反应式为。2+4屋+2co2=2CO1，A、C、

D错误；原电池工作时，阴离子(CO/)向负极(电极A)移动，B正确。

典例6D【解析】该微生物电池中乙醇转化为CO2，电极a为该电池的负极，A错误；电极a的

电极反应式为CH3cH2OH—121+3H2O=2CO2t+124，其附近pH降低，B错误；电极b的电极反应

式为［Fe(CN)6：T+屋=［Fe(CN)6「一，C错误；每消耗23gCH3cH20H(即0.5mol),根据电极a的电极反应

式，产生6moiH*,6moiH卡通过质子交换膜移向b极即移向正极，D正确。

考点3

［知识梳理］

知识⑴Zn—2e-+2NH3=［Zn(NH3)2p+

MnO2+e-+NH：=MnO(OH)+NH3

-

(2)Zn+20H-2e^=Zn(OH)2

-

MnO2+H2O+e^=MnO(OH)+OH

(3)ZnAg2OZn+2OHT—2e-=ZnO+H2。

Ag2。+H?0+2e-^=2Ag+20H

-

⑷①PbPbO2Pb-2e+SOF=PbSO4

+

PbO2+2e-+SOr+4H=PbSO4+2H2O

-

@PbSO4+2e=Pb+SOF

+

PbSO4+2H2O-2e^=PbO2+SOr+4H

［典题悟法］

典例7D【解析】D项装置中含有外接电源，属于电解池，D符合题意。

典例8C【解析】碱性锌铳电池的总反应为Zn+2MnO2+H2O=ZnO+2MnO(OH),负极为锌，

正极为MnCh。电池工作时，正极MnCh发生还原反