2027步步高大一轮复习化学鲁琼版第十章　第35讲　原电池　常见化学电源

第十章

第35讲

原电池常见化学电源1.理解原电池的工作原理。2.了解常见化学电源的种类及其工作原理。3.能够书写常见化学电源的电极反应式和总反应方程式。复习目标考点一原电池的构成及工作原理考点二常见化学电源内容索引课时精练练真题

明考向原电池的构成及工作原理考点一1.原电池的概念原电池是将_____能转化为____能的装置，其反应的实质是自发进行的氧化还原反应。2.原电池构成条件下列装置不能构成原电池的是_______(填序号)。①③④化学电(1)原电池构成的四大基本要素：电极反应、电极材料、离子导体、电子导体。(2)原电池构成条件：①两极的电势不同(存在电势差)，有能自发的氧化还原反应。②形成闭合回路ⅰ.外电路：电极材料用导线连接或相接触。ⅱ.内电路(电解质溶液、熔融电解质、固态离子导体)：提供能使阴、阳离子迁移的环境。归纳总结3.原电池的工作原理(1)原电池模型(2)以铜锌双液原电池为例分析工作原理(图见2⑤)，完成表格。电极名称负极正极电极材料锌片铜片电极反应____________________________反应类型__________________电子流向由Zn片沿_____流向Cu片盐桥中离子移向盐桥中装有含饱和KCl溶液的琼脂，K+移向____极，Cl-移向____极Zn-2e-===Zn2+Cu2++2e-===Cu氧化反应还原反应正负导线电极名称负极正极盐桥作用①连接内电路，形成闭合回路；②_________，使原电池不断产生电流工作效率装置②中有部分Zn与Cu2+_________，使电池效率降低；装置⑤中使Zn与Cu2+_____，电池效率提高，电流稳定平衡电荷直接反应隔离4.原电池原理的应用(1)比较金属的活动性，在原电池中，一般较活泼的金属作负极(注意电解质溶液对电极反应的影响)。(2)加快化学反应速率，创造多个微电池反应环境，可加快反应(腐蚀)速率。(3)应用于金属防护。(4)设计原电池。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。根据反应2FeCl3+Cu===2FeCl2+CuCl2设计原电池，在方框中画出装置图，指出电极材料和电解质溶液，写出电极反应式：应用举例①不含盐桥②含盐桥

负极：____________________________________正极：____________________________________答案①不含盐桥②含盐桥

负极：Cu-2e-===Cu2+正极：Fe3++e-===Fe2+1.原电池内部电解质中的阴离子一定移向负极，阳离子一定移向正极(

)2.原电池中负极失去电子的总数一定等于正极得到电子的总数(

)3.图1能验证锌与硫酸铜反应过程中有电子转移(

)4.图2能实现Cu+H2SO4===CuSO4+H2↑(

)√易错辨析√√×一、原电池的构成及电极判断1.下列属于原电池装置的是

。对于原电池装置，分别指出各电极的名称：

。ABC答案A装置：Zn是负极，Ag2O是正极B装置：Pt(a)是负极，Pt(b)是正极C装置：Li是负极，FeS2是正极二、原电池工作原理与电极反应式书写2.控制合适的条件，可使反应2Fe3++2I-⥫⥬2Fe2++I2向不同的方向进行，改变电极反应。(1)反应开始时，乙中石墨电极的名称：

，反应类型：

；甲池中发生

(填“氧化”或“还原”)反应，电极反应式为

。(2)一段时间后，电流表读数为零，在甲中加入FeCl2固体，则乙中的石墨作

(填“正”或“负”)极，该电极的电极反应式为

。负极氧化反应还原Fe3++e-===Fe2+正I2+2e-===2I-3.有如图所示的四个装置，回答相关问题：(1)图①中，Mg作

极。(2)图②中，Mg作

极，写出负极反应式：

，正极反应式：

，总反应的离子方程式：_______

。负正Al+4OH--3e-===[Al(OH)4]-2H2O+2e-===2OH-+H2↑2Al+2OH-+6H2O===2[Al(OH)4]-+3H2↑(3)图③中，Fe作

极，写出负极反应式：

，正极反应式：

，总反应的化学方程式：_________

。(4)图④装置能否构成原电池？

(填“能”或“否”)，若能构成原电池，正极为

，电极反应式为

(若不能构成原电池，后两问不用回答)。正Cu-2e-===Cu2+

Cu+4HNO3(浓)===Cu(NO3)2+2NO2↑+2H2O能CuO2+4e-+2H2O===4OH-电极反应式书写的一般方法归纳总结返回常见化学电源考点二1.一次电池(干电池)

负极反应式：______________________；正极反应式：_____________________________；总反应：Zn+2MnO2+2H2O===2MnO(OH)+Zn(OH)2

负极反应式：________________________；正极反应式：__________________________；总反应：Zn+Ag2O===ZnO+2AgZn+2OH--2e-===Zn(OH)2MnO2+H2O+e-===MnO(OH)+OH-Zn+2OH--2e-===ZnO+H2OAg2O+H2O+2e-===2Ag+2OH-2.二次电池铅酸蓄电池是一种常见的二次电池，总反应：Pb+PbO2+2H2SO4

2PbSO4+2H2O。(1)放电时：负极反应式：______________________；正极反应式：_________________________________。放电时，当外电路上有2mole-通过时，溶液中消耗H2SO4____mol。(2)充电时：阴极反应式：_____________________；阳极反应式：_________________________________。充电一段时间电解质溶液的pH_____(填“增大”“减小”或“不变”)。提醒

充电时电极的连接：负接负作阴极，正接正作阳极。

2

减小3.燃料电池燃料电池的种类很多。现以氢氧燃料电池(如图)为例来说明其工作原理。完成下表：介质酸性碱性负极反应式_______________________________正极反应式________________________________________电池总反应式2H2+O2===2H2O注意

燃料电池的电极不参加电极反应，通入的燃料在负极上发生氧化反应，O2在正极上发生还原反应。H2-2e-===2H+H2+2OH--2e-===2H2OO2+4H++4e-===2H2OO2+2H2O+4e-===4OH-1.可根据电池内的电解质不同将干电池分为酸性电池和碱性电池(

)2.铅酸蓄电池放电时，正极与负极质量均增加(

)3.二次电池充电时，阴极连接电源的负极，发生还原反应(

)4.铅酸蓄电池放电时的负极和充电时的阳极均发生还原反应(

)5.在原电池中，正极本身一定不参与电极反应，负极本身一定发生氧化反应(

)√√√易错辨析××一、二次电池电极反应式的书写1.已知镍镉二次电池(电解质溶液为KOH溶液)的总反应为Cd+2NiO(OH)+2H2O

Cd(OH)2+2Ni(OH)2。则放电时负极反应式为__________________________，正极反应式为____________________________________；充电时阳极反应式为____________________________________。Cd+2OH--2e-===Cd(OH)22NiO(OH)+2H2O+2e-===2Ni(OH)2+2OH-2Ni(OH)2+2OH--2e-===2NiO(OH)+2H2O2.“超钠F1”二次电池的工作原理是2NaxCy+xMn[Fe(CN)6]xNa2Mn[Fe(CN)6]+2Cy，该二次电池的电极材料为Na2Mn[Fe(CN)6](普鲁士白)和NaxCy(嵌钠硬碳)。(1)写出放电时的电极反应式：正极________________________________________________、负极________________________。xMn[Fe(CN)6]+2xe-+2xNa+===xNa2Mn[Fe(CN)6]2NaxCy-2xe-===2Cy+2xNa+

NaxCy表示嵌入了Na的碳材料，所以Na的化合价为0价。Na失电子后变为Na+，从碳材料中脱嵌。在充、放电过程中，Na+在两个电极之间往返嵌入和脱嵌，利用Na+所带的电荷总数，反推电极反应得失的电子总数。根据题干所给的工作原理信息可知，放电时嵌钠硬碳为原电池负极，Na失电子发生氧化反应，负极电极反应式为2NaxCy-2xe-===2Cy+2xNa+。Mn[Fe(CN)6]为原电池正极，得电子并结合由负极移动至正极的Na+，转化为Na2Mn[Fe(CN)6]，因此正极的电极反应式为xMn[Fe(CN)6]+2xe-+2xNa+===xNa2Mn[Fe(CN)6]。(2)写出充电时的电极反应式：阳极____________________________________________、阴极________________________。xNa2Mn[Fe(CN)6]-2xe-===xMn[Fe(CN)6]2Cy+2xNa++2xe-===2NaxCy+2xNa+

根据题干所给的工作原理信息可知，充电是放电的逆反应，放电时正极的逆反应为充电时阳极的电极反应，放电时负极的逆反应为充电时阴极的电极反应。二次电池电极反应式的书写方法(1)将放电时正极电极反应式的反应物与生成物对调，“+ne-”改为“-ne-”，即可写出充电时阳极的电极反应式。(2)将放电时负极电极反应式的反应物与生成物对调，“-ne-”改为“+ne-”，即可写出充电时阴极的电极反应式。(3)若已知充电时阳极(或阴极)的电极反应式，也可以同理推出放电时正极(或负极)的电极反应式。练后反思二、燃料电池电极反应式的书写3.以甲醇为燃料，写出下列介质中的电极反应式。(1)酸性溶液(或含质子交换膜)正极：___________________，负极：__________________________。(2)碱性溶液正极：____________________，负极：______________________________。O2+4e-+4H+===2H2OCH3OH-6e-+H2O===CO2+6H+O2+4e-+2H2O===4OH-

O2+4e-===2O2-CH3OH-6e-+3O2-===CO2+2H2O

已知总反应式的电极反应式的书写方法若已知总反应式时，可先写出较易书写的一极的电极反应式，然后在电子守恒的基础上，总反应式减去较易写出的一极的电极反应式，即得到较难写出的另一极的电极反应式。练后反思

√

5.一种水性电解液Zn⁃MnO2可充电电池如图所示。下列叙述错误的是A.放电时，M电极是正极B.放电时，N电极反应式为Zn-2e-+4OH-

===[Zn(OH)4]2-C.充电时，Ⅱ区中K2SO4溶液的浓度增大D.充电时，转移0.2mole-，Ⅲ区溶液质量

减少6.5g√√

6.如图所示是一种以液态肼(N2H4)为燃料，氧气为氧化剂，某固体氧化物为电解质的新型燃料电池。该固体氧化物电解质的工作温度在700~900℃时，O2-可在该固体氧化物电解质中自由移动，反应产物均为无毒无害的物质。下列说法正确的是A.电池内的O2-由电极乙移向电极甲B.电池总反应为N2H4+2O2===2NO+2H2OC.当电极甲上有1molN2H4消耗时，电极乙上有

22.4LO2参与反应D.电池外电路的电子由电极乙移向电极甲√

该装置中电极甲为负极，电极乙为正极，原电池工作时，阴离子移向负极，A项正确；电池的总反应为N2H4+O2===N2+2H2O，B项错误；当电极甲上消耗1

mol

N2H4时，电极乙上就有1

mol

O2参与反应，但题目中没有指明是否处于标准状况，C项错误；在外电路中，电子由负极(电极甲)移向正极(电极乙)，D项错误。7.利用金属Al、海水及其中的溶解氧可组成电池，如图所示。下列说法正确的是A.b电极为电池正极B.电池工作时，海水中的Na+向a电极移动C.电池工作时，紧邻a电极区域的海水呈酸性D.每消耗1kgAl，电池最多向外提供37mol电子的电量√√

返回精练真题练真题明考向1.(2024·江苏，8)碱性锌锰电池的总反应为Zn+2MnO2+H2O===ZnO+2MnOOH，电池构造示意图如图所示。下列有关说法正确的是A.电池工作时，MnO2发生氧化反应B.电池工作时，OH-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，转移电子数为

2×6.02×1023√

电池工作时，Zn为负极，MnO2为正极，MnO2得到电子，发生还原反应，A错误；电池工作时，OH-通过隔膜向负极移动，B错误；环境温度过低，化学反应速率下降，不利于电池放电，C正确；由电极反应式MnO2+e-+H2O===MnOOH+OH-可知，反应中每生成1

mol

MnOOH，转移1

mol(即6.02×1023个)电子，D错误。

√

3.(2022·山东，15)Cu2-xSe是一种钠离子电池正极材料，充放电过程中正极材料立方晶胞(示意图)的组成变化如图所示，晶胞内未标出因放电产生的0价Cu原子。下列说法正确的是A.每个Cu2-xSe晶胞中Cu2+个数为xB.每个Na2Se晶胞完全转化为Cu2-xSe晶胞，

转移电子数为8C.每个NaCuSe晶胞中0价Cu原子个数为1-xD.当NayCu2-xSe转化为NaCuSe时，每转移

(1-y)mol电子，产生(1-x)molCu原子√√

由题意可知，NayCu2-xSe转化为NaCuSe的电极反应式为NayCu2-xSe+(1-y)e-+(1-y)Na+===NaCuSe+(1-x)Cu，所以每转移(1-y)mol电子，产生(1-x)mol

Cu原子，故D正确。返回精练高频考点提升关键能力课时精练对一对题号12345678答案DBABCDABC题号910答案CAD答案12345678910111211.

答案12345678910111212.

答案123456789101112

√123456789101112答案一、选择题：每小题只有一个选项符合题意。

酸性锌锰干电池，锌筒为负极，石墨棒为正极，A错误；原电池工作时，阳离子向正极(石墨棒电极)方向移动，B错误；MnO2发生还原反应，C错误；锌筒为负极，负极发生氧化反应：Zn-2e-===Zn2+，D正确。123456789101112答案2.某原电池装置如图所示，下列有关叙述正确的是A.Fe作正极，发生氧化反应B.工作一段时间后，NaCl溶液中c(Cl-)增大C.负极反应：2H++2e-===H2↑D.工作一段时间后，两烧杯中溶液pH均不变√123456789101112答案

由题图可知，铁电极为原电池的负极，电极反应式为Fe-2e-===Fe2+，石墨电极是正极，电极反应式为2H++2e-===H2↑，A、C错误；原电池工作时，盐桥中的钾离子向正极移动，氯离子向负极移动，则氯化钠溶液中氯离子浓度增大，B正确；铁电极为原电池的负极，铁失去电子生成的亚铁离子水解使溶液呈酸性，溶液pH减小，石墨电极是正极，放电消耗氢离子，溶液pH增大，D错误。123456789101112答案3.铅酸蓄电池是汽车常用的蓄电池，其构造如图所示。下列说法不正确的是A.电池放电时，负极质量减轻B.电池放电时，c(H+)减小C.电池充电时总反应为2PbSO4+2H2O

Pb+

PbO2+2H2SO4D.铅酸蓄电池的缺点是笨重、比能量低√123456789101112答案

放电时，负极Pb失去电子转化为PbSO4，负极质量增加，A项错误；放电过程中消耗H2SO4，溶液中c(H+)减小，B项正确。4.火星大气中含有大量CO2，一种有CO2参加反应的新型全固态电池有望为火星探测器供电。该电池以金属钠为负极，碳纳米管为正极，放电时A.负极上发生还原反应B.CO2在正极上得电子C.阳离子由正极移向负极D.将电能转化为化学能√123456789101112答案

根据题干信息可知，放电时总反应为4Na+3CO2===2Na2CO3+C。放电时负极上Na失去电子发生氧化反应生成Na+，故A错误；放电时正极上CO2得到电子生成C，故B正确；放电时阳离子移向正极，故C错误；放电时该装置为原电池，将化学能转化为电能，故D错误。123456789101112答案

√123456789101112答案

123456789101112答案

√123456789101112答案

123456789101112答案

√123456789101112答案二、选择题：每小题有一个或两个选项符合题意。√

123456789101112答案8.(2024·全国甲卷，12)科学家使用δ⁃MnO2研制了一种MnO2⁃Zn可充电电池(如图所示)。电池工作一段时间后，MnO2电极上检测到MnOOH和少量ZnMn2O4。下列叙述正确的是A.充电时，Zn2+向阳极方向迁移B.充电时，会发生反应：Zn+2MnO2===ZnMn2O4C.放电时，正极反应有MnO2+H2O+e-===MnOOH

+OH-D.放电时，Zn电极质量减少0.65g，MnO2电极生成了0.020molMnOOH√123456789101112答案

123456789101112答案123456789101112答案9.(2024·新课标卷，12)一种可植入体内的微型电池工作原理如图所示，通过CuO催化消耗血糖发电，从而控制血糖浓度。当传感器检测到血糖浓度高于标准，电池启动。血糖浓度下降至标准，电池停止工作。(血糖浓度以葡萄糖浓度计)电池工作时，下列叙述错误的是A.电池总反应为2C6H12O6+O2===2C6H12O7B.b电极上CuO通过Cu(Ⅱ)和Cu(Ⅰ)相互转

变起催化作用C.消耗18mg葡萄糖，理论上a电极有0.4mmol电子流入D.两电极间血液中的Na+在电场驱动下的迁移方向为b→a√123456789101112答案

该装置为原电池，a为正极，电极反应为O2+4e-+2H2O===4OH-，b为负极，发生反应：Cu2O-2e-+2OH-===2CuO+H2O，在负极区，葡萄糖被CuO氧化为葡萄糖酸：C6H12O6+2CuO===C6H12O7+Cu2O；电池的总反应为2C6H12O6+O2===2C6H12O7，A正确；CuO将葡萄糖氧化为葡萄糖酸，自身被还原为Cu2O，Cu2O在b电极上失电子转化成CuO，因此，CuO通过Cu(Ⅱ)和Cu(Ⅰ)相互转变起催化作用，B正确；由反应2C6H12O6+O2===2C6H12O7可知，1

mol

C6H12O6参加反应时转移2

mol电子，消耗18

mg(0.1

mmol)葡萄糖时，理论上a电极有0.2

mmol电子流入，C错误；原电池中阳离子从负极向正极迁移，故Na+迁移方向为b→a，D正确。

√123456789101112答案√

N2在光催化剂表面转化为NH3，碱性介质条件下，NH3转化为N2，化合价升高，发生氧化反应，则电极X为负极，电极反应式为2NH3+6OH--6e-===N2+6H2O；H2O转化为H2，化合价降低，发生还原反应，则电极Y为正极，电极反应式为2H2O+2e-===H2+2OH-，据此分析回答。由分析可知，电极X为负极、Y为正极，则X极电势低于Y极电势，A错误；光催化剂表面H2O转化为O2，发生反应为2H2O+4h+===4H+