第30讲　原电池　化学电源

第30讲原电池化学电源复习目标1.从氧化还原反应的角度认识原电池的工作原理，能设计简单的原电池。2.能列举常见的化学电源，并能利用相关信息分析化学电源的工作原理。

CONTENTS考点一原电池的工作原理及应用考点二常见化学电源真题演练课时跟踪检测考点一原电池的工作原理及应用

必备知识

一、原电池工作原理1.

原电池（1）概念：原电池是把化学能转化为电能的装置。（2）原电池的构成条件反应能自发进行的氧化还原反应（一般是活泼性强的金属与电解质

溶液反应）电极一般是活泼性不同的两电极（金属或石墨）介质电解质溶液或熔融电解质或某离子导体等闭合回路两电极连接或接触插入介质

在图中的8个装置中，属于原电池的是

，未构成原电池的装置请说

明原因。答案：属于原电池的是③⑤⑦；未构成原电池的原因分析：①⑧未构成闭

合回路；②中两极材料活动性相同；④中酒精是非电解质；⑥虽形似盐桥

原电池装置，但锌直接与硫酸铜溶液反应，铜离子不能在铜电极放电。所

以①②④⑥⑧均不构成原电池，③⑤⑦可构成原电池。2.

原电池的工作原理（1）示例——锌铜原电池①负极材料：

，发生

反应，电极反应式：

⁠

⁠；②正极材料：

，发生

反应，电极反应式：

⁠

⁠。Zn

氧化

Zn2＋

Cu

还原

Cu2＋＋2e－

提醒：盐桥的作用：①通过内部离子的迁移，维持两个半电池区域的电荷

平衡（电中性）；②构成完整的离子回路并防止溶液直接混合，确保氧化

还原反应持续稳定地进行。（2）原电池工作原理模型图①电子移动方向：负极→导线→正极。②电流方向：正极→导线→负极。③离子的迁移方向：电解质溶液中，阴离子向

极迁移，阳离子向

极迁移。提醒：“电子”只能在电极和导线上移动，“离子”只能在电解质中移

动，即“电子不下水，离子不上岸”。负

正

二、原电池原理的应用1.

设计制作化学电源（1）首先将氧化还原反应拆分成两个“半反应”——氧化反应和还原

反应。（2）根据原电池的反应特点，结合两个“半反应”，找出正、负极材料和电解质溶液。

＋

2.

原电池原理的其他应用用于金属的防护被保护的金属制品作原电池的

（阴极）而得到保

护，如在轮船外壳表面镶嵌锌块增大反应速率一个自发进行的氧化还原反应，形成原电池时会使反应速率

增大。如在Zn与稀硫酸反应时加入少量CuSO4溶液构成原电

池，反应速率

⁠正极

加快

比较金属的

活动性强弱原电池中，一般活泼性强的金属作

，而活泼性弱的

金属（或非金属导体）作

。如将锌棒和铜棒与

CuSO4溶液组成原电池，连通后锌棒逐渐溶解、变细，铜棒

逐渐覆盖上一层紫红色的、疏松的铜层，使铜棒变粗，则说

明Zn的金属性比Cu强负极

正极

易错辨析（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）构成原电池两极的电极材料一定是活泼性不同的金属。

（

×

）（3）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。

（

√

）√×√

×

关键能力

考向1原电池工作原理1.

关于原电池的下列说法不正确的是（

）A.

（2025·重庆八中期末）图1装置可构成铜锌双液原电池并持续供电B.

（2025·盐城东台一中期中）图2装置盐桥中阳离子向CuSO4溶液

中迁移

D.

（2025·云南师大附中月考）图4装置验证锌与硫酸铜反应过程中有电

子转移解析：A

左半电池中，电极材料锌与硫酸铜溶液接触发生氧化还原反

应，电路中无电流通过，无法构成双液原电池，A错误；该原电池，Zn为

原电池的负极，Cu为原电池的正极，故盐桥中阳离子向CuSO4溶液中迁

移，B正确；Cu可以和AgNO3溶液反应，依据该氧化还原反应可设计图示

原电池，C正确；锌和铜的活泼性不同，Zn作负极，Cu作正极，构成原电

池，可通过电流表的指针偏转来证明反应过程中有电子转移，D正确。2.

构成原电池的条件有很多，当电解质中某离子的浓度越大时其氧化性或

还原性越强。某化学实验小组用如图所示的装置实验，发现电流表指针发

生偏转。（1）电极A作

极，电极反应式为

⁠。（2）电极B作

极，电极反应式为

⁠。（3）硝酸根离子移向

（填“A”或“B”）极。负

正

A

（4）由此得出的结论是：原电池反应发生的条件不仅与电极材料和电解

质的性质有关，还与电解质的

有关。浓度

考向2原电池原理的应用3.

下列实验结论或说法正确的是（

）A.

（2025·江西赣州联考）用锌片、铜片、苹果等做成水果电池，点亮

发光二极管，该电能只来源于苹果B.

（2026·广东华南师大附中月考）用

图①装置比较金属活动性：Mg＞AlC.

（2025·河北新时代NT教育月考）利用铁能与柠檬汁中的酸性物质发

生氧化还原反应，用来制作Fe、C和柠檬为原料的水果电池D.

（2026·江西上饶开学考）图②原电池装置中铜片作负极√解析：

电能来源于苹果和金属锌的反应放出的能量，A错误；Al可以和

NaOH溶液反应，Mg不和NaOH溶液反应，该原电池中Al为负极，Mg为正

极，不能比较金属活动性：Mg＞Al，B错误；开始时，铁与浓硝酸反应生

成氧化膜，铁为负极，铁表面钝化之后，无法与浓硝酸继续反应，则铜再

与浓硝酸反应，此时铜为负极，D错误。4.

理论上任何自发的氧化还原反应都可以设计成原电池。下列能设计成原电池且b极质量增加的是（

）选项a极b极X溶液ACFe稀硫酸BCuAg酒精CZnCuFeCl3溶液DFeAgCuSO4溶液√解析：

铁与稀硫酸反应是氧化还原反应，但表现为b极的溶解，A不

选；铜和银插在酒精溶液中，不存在反应且未形成闭合回路，B不选；锌

与氯化铁发生氧化还原反应生成氯化锌和氯化亚铁，b极质量不会增加，C

不选；铁与硫酸铜发生置换反应，是氧化还原反应，且b极上铜离子得电

子生成铜单质从而使b极质量增加，D选。考点二常见化学电源

必备知识

1.

一次电池

（OH）2

（OH）＋OH－

H2O

2OH－

2.

二次电池放电后可以再充电而反复使用的电池，又称为可充电电池或蓄电池。铅酸蓄电池是最常见的二次电池，负极材料是

，正极材料

是

。总反应为Pb＋PbO2＋2H2SO4

2PbSO4＋2H2O。Pb

PbO2

（1）放电时

（2）充电时

提醒：充电时的电极反应与放电时的电极反应过程相反，充电时的阳

极反应与放电时的正极反应相反，充电时的阴极反应与放电时的负极

反应相反。

3.

燃料电池（1）特点：连续地将燃料和氧化剂的化学能直接转化为电能。常见燃料

有H2、烃、肼、烃的衍生物、NH3、煤气等。电能转化率超过80％。（2）氢氧燃料电池酸性（H＋）碱性（OH－）负极反应式

⁠

⁠正极反应式

⁠

⁠

⁠电池总反应式

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）

（2）碱性溶液

（3）固体氧化物（其中O2－可以在固体介质中自由移动）

〔人教选择性必修1〕锂离子电池锂离子电池种类繁多，教材资料卡片介绍的一种锂离子电池，其总反应为

LixCy＋Li1－xCoO2

LiCoO2＋Cy。

（2）正极材料为LiCoO2（钴酸锂），放电时，

Li＋嵌入其晶格结构，同

时从外电路得到电子，正极反应为

⁠

⁠。（3）电解液为有机电解液LiPF6（六氟磷酸锂）的碳酸酯溶液（无水）。

LiCoO2

易错辨析（1）手机、电脑中使用的锂离子电池属于一次电池。

（

×

）（2）镍镉电池不能随意丢弃的主要原因是镍、镉的资源有限，价格昂

贵。

（

×

）（3）铅酸蓄电池放电时，正极与负极质量均增加。

（

√

）（4）二次电池充电时，阴极连接电源的负极，发生还原反应。

（

√

）（5）燃料电池工作时燃料在电池中燃烧，然后热能转化为电能。

（

×

）××√√×

关键能力

考向1化学电源1.

〔教材习题改编〕锌银纽扣电池是生活中常见的一次电池，其构造示

意图如图。下列说法不正确的是（

）A.Zn作电池的负极B.

电池工作时，OH－向正极移动D.

金属外壳需具有良好的导电性和耐腐蚀性√

2.

（2026·云南师大附中月考）钠离子电池因原料和性能等方面比锂离子

电池更具优势，一种钠离子电池的结构如图所示。下列说法错误的是（

）A.

膜是阳离子交换膜B.

充电时，每转移1

mol电子，阳极的质量

增加23

gD.

由于未使用稀缺的锂元素，量产后钠离子电池的生产成本比锂离子电

池低√

3.

（2025·江西萍乡模拟）一种新型的铅锂电池的充、放电示意图如图所

示，下列说法错误的是（

）B.

充电时，LiMn2O4中Mn元素被氧化D.

充电时，每转移1

mol

e－，a极增重103.5

g√

二次电池原理分析的思维模型考向2电极反应式的书写4.

〔教材习题改编〕贮备电池具有下列特点：日常将电池的一种组成部分

（如电解质溶液）与其他部分隔离备用；使用时电池可迅速被激活并提供

足量电能。贮备电池主要用于应急救援和武器系统等。Mg-AgCl电池是一

种可被海水激活的贮备电池。下列叙述中错误的是（

）C.

电池放电时Mg2＋由正极向负极迁移√解析：

放电时，负极产生Mg2＋（正电荷增加），正极产生Cl－（负电

荷增加）。为维持电荷平衡，阳离子Mg2＋应向正极迁移，阴离子Cl－应

向负极迁移，C项错误。5.

有如图所示的四个装置，回答相关问题：（1）图①中，Mg作

极。负

（2）图②中，Mg作

极，写出负极反应式：

总反应的离子方程式：

⁠

⁠。正

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：

⁠

⁠。正

＋

2H2O

能

Cu

（1）电极反应式书写的一般方法（2）已知总反应式的复杂电极反应式的书写方法①首先写出较简单的电极反应式。②复杂电极反应式＝总反应式－简单电极反应式。③注意电荷守恒。真题演练1.

（2025·江苏高考8题）以稀硫酸为电解质溶液的光解水装置如图所

示，总反应为2H2O

2H2↑＋O2↑。下列说法正确的是（

）A.

电极a上发生氧化反应生成O2B.H＋通过质子交换膜从右室移向左室C.

光解前后，H2SO4溶液的pH不变D.

外电路每通过0.01

mol电子，电极b上产生0.01

mol

H2√

2.

（2025·重庆高考10题）Sb-AgCl二次电池的放电过程示意图如图所示。下列叙述正确的是（

）A.

放电时，M极为正极C.

充电时，消耗4

mol

Ag的同时消耗1

mol

Sb4O5Cl2√

3.

（2025·安徽高考13题）研究人员开发出一种锂—氢可充电电池（如图

所示），使用前需先充电，其固体电解质仅允许Li＋通过。下列说法正确

的是（

）A.

放电时电解质溶液质量减小C.

充电时Li＋移向惰性电极D.

充电时每转移1

mol电子，c（H＋）降低1

mol·L－1√

课时跟踪检测

1.

下列说法中正确的是（

）A.

原电池是把化学能转化为电能的装置B.

原电池中电子流出的一极是正极，发生氧化反应C.

原电池两极均发生氧化还原反应D.

原电池中电流从负极流出解析：

原电池是将化学能转化为电能的装置，A正确；原电池中电子流

出的一极是负极，负极发生氧化反应，B错误；原电池中负极发生氧化反

应，正极发生还原反应，C错误；原电池中电流从正极流出，D错误。1234567891011√2.

下列装置中既能产生电流又能验证Fe3＋与Cu2＋氧化性强弱的是（

）√1234567891011解析：

A项，该原电池中自发进行的反应为锌和铁离子反应生成锌离子

和亚铁离子，不能验证铁离子和铜离子的氧化性强弱，错误；B项，两个

相同的电极，不能形成原电池，错误；C项，铁遇到浓硝酸发生钝化，该

原电池负极为铜，正极为铁，不能验证铁离子和铜离子的氧化性强弱，错

误；D项，铜为负极，银为正极，形成原电池，自发进行的反应为铜和铁

离子反应生成铜离子和亚铁离子，可以验证铁离子和铜离子的氧化性强

弱，正确。1234567891011

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1

mol

MnOOH，转移电子数为

2×6.02×1023√1234567891011解析：

MnO2转化为MnOOH，Mn由＋4价降为＋3价，发生还原反应，

MnO2作氧化剂，A错误；电池工作时阴离子向负极移动，B错误；温度较

低时，反应速率会降低，C正确；MnO2转化为MnOOH，每生成1

mol

MnOOH转移电子数为1×6.02×1023，D错误。12345678910114.

（2025·山东名校模拟）二氧化硫—空气质子交换膜燃料电池实现了制

硫酸、发电、环保三位一体的结合，其装置示意图如图所示：下列说法错误的是（

）A.

电池工作时，质子由a极移向b极B.b为电池正极D.

理论上每吸收1

mol

SO2，b电极消耗的O2的体积为11.2

L（标准状况）√1234567891011

12345678910115.

（2025·湖北高考12题）某电池的正极材料为LiFePO4，负极材料为嵌

锂石墨。利用人工智能筛选出的补锂试剂LiSO2CF3，能使失活的电池再生

并延长寿命，且保持电池原结构。将LiSO2CF3注入电池后充电补锂，过程

中[SO2CF3]－转化为气体离去。下列有关充电补锂的说法错误的是

（

）A.

[SO2CF3]－在阳极失去电子B.

生成的气体中含有氟代烃C.

过程中铁元素的价态降低D.

[SO2CF3]－反应并离去是该电池保持原结构的原因√1234567891011

12345678910116.

（2025·重庆模拟）浓差电池是利用物质的浓度差产生电势的一种装

置，当两极室离子浓度相等时放电完成。某浓差电池的工作原理如图所示

（两室溶液的体积一直均为200

mL）。下列说法正确的是（

）A.

电极Ⅱ的电势高于电极ⅠB.

电子从电极Ⅰ流出经用电器流入电极ⅡD.

放电结束后，左右两室溶液质量变化量相等√1234567891011

1234567891011

A.a侧CO2在薄膜表面发生还原反应C.

理论上b侧每消耗1

mol

H2同时生成2

mol

CO2D.

总反应中元素的化合价均未发生变化√1234567891011

12345678910118.

（2025·八省联考河南卷）我国科学家设计了一种水系S-MnO2可充电

电池，其工作原理如图所示。下列说法正确的是（

）A.

充电时，电极b为阳极B.

充电时，阳极附近溶液的pH增大D.

放电时，溶液中Cu2＋向电极b方向迁移√1234567891011

1234567891011

9.

（2026·陕西榆林模拟）

锌电池具有成本低、安全性强、可循环使用

等优点。一种新型锌锰电池的工作原理如图所示（凝胶中允许离子生成或迁移）。下列说法不正确的是（

）A.

充电过程中，b极接电源的负极D.

配离子[Zn（OH）4]2－的空间结构为四面体形，则Zn采用的是sp3杂化√1234567891011

12345678910111