高考化学一轮复习 同步课件 大单元四　第十章　第34讲　原电池　常见化学电源（广东版）

第十章

第34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。复习目标练真题

明考向课时精练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)。化学电①③④归纳总结(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。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Zn-2e-===Zn2+Cu2++2e-===Cu氧化反应还原反应导线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，电流稳定正负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。①不含盐桥②含盐桥

负极：

正极：

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：Cu-2e-===Cu2+应用举例Fe3++e-===Fe2+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(

)×√√√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、原电池的工作原理2.(2025·深圳模拟)Mg⁃AgCl电池是一种可被海水激活的贮备电池，电池放电时，下列说法不正确的是A.Cl-由负极向正极迁移B.海水作电解质溶液C.Mg作负极发生氧化反应D.正极反应为AgCl+e-===Cl-+Ag√

电池放电时，为原电池原理，阴离子由正极向负极迁移，A项错误；原电池负极发生氧化反应，Mg失电子，作原电池的负极，C项正确；原电池正极发生还原反应，AgCl得电子，生成Ag和Cl-，电极反应式为AgCl+e-===Cl-+Ag，D项正确。3.(2025·肇庆模拟)锂电池具有质量轻、能量密度高等优点，一种Li⁃CO2电池在放电时的原理为3CO2+4Li===2Li2CO3+C，电池结构如图所示。该电池放电时，下列说法不正确的是A.Li+向正极迁移B.电子流向：锂金属片→外电路→碳纳米管C.正极反应：3CO2+4Li++4e-===2Li2CO3+CD.该电池可使用水溶液作电解液√

放电时阳离子移向正极、阴离子移向负极，即Li+向正极迁移，故A正确；锂金属片一极为负极，碳纳米管一极为正极，放电时电子由负极经过导线流向正极，即电子流向：锂金属片→外电路→碳纳米管，故B正确；金属锂是活泼金属，能与水反应，则该电池不能使用水溶液作电解液，故D错误。三、电极反应式书写4.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：

，正极反应式：

，总反应的离子方程式：_______

。(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Al+4OH--3e-===[Al(OH)4]-2H2O+2e-===2OH-+H2↑2Al+2OH-+6H2O===2[Al(OH)4]-+3H2↑正Cu-2e-===Cu2+

Cu+4HNO3(浓)===Cu(NO3)2+2NO2↑+2H2O(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)。能CuO2+4e-+2H2O===4OH-归纳总结电极反应式书写的一般方法返回常见化学电源考点二

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+2Ag1.一次电池(干电池)Zn+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(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。

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：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。介质酸性碱性负极反应式__________________________________正极反应式____________________________________________电池总反应式2H2+O2===2H2OH2-2e-===2H+H2+2OH--2e-===2H2OO2+4H++4e-===2H2OO2+2H2O+4e-===4OH-易错辨析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(

)×√√√×

√

由A、B项分析可知，复合石墨电极表面，放电时析出H2，充电时析出N2，C正确；充电时，每生成3

mol

Zn，转移6

mol电子，阳极生成1

mol氮气，同时会有6

mol

OH-透过阴离子交换膜移向阳极室，故阳极室溶液质量增加6

mol×17

g·mol-1-1

mol×28

g·mol-1=74

g，D错误。2.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)+2H2O练后反思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。二、燃料电池原理分析3.(2024·广东名校高三4月联考)某种氢燃料电池的内部结构如图，下列说法正确的是A.左侧电极是负极，发生还原反应B.右侧电极反应式为O2+2H2O+4e-

===4OH-C.当有0.1mol电子通过导线时，左

侧消耗标准状况下1.12L气体D.电子由左侧电极流出经用电器到达右侧电极，再由右侧电极经电解质

溶液流回左侧电极形成闭合回路√

左侧电极是负极，失电子发生氧化反应，A不正确；右侧电极反应式为O2+4H++4e-===2H2O，B不正确；当有0.1

mol电子通过导线时，左侧消耗H2

0.05

mol，标准状况下为0.05

mol×22.4

L·mol-1=1.12

L，C正确；电子不能经过电解质溶液，D不正确。4.(2024·广州模拟)微生物燃料电池能在较低的有机负荷下将化学能转化为电能，可用于有机污染的生物修复，其反应原理如图所示。设NA为阿伏加德罗常数的值，下列说法错误的是A.a极是电池负极B.电子从a极经电解质溶液流向b极C.H+向b极移动D.若“有机物”是甲烷，则a极每产生

4.4gCO2，转移电子数为0.8NA√

a电极上有机物转化为CO2，C元素化合价升高，失电子发生氧化反应，a极为负极，b极为正极；若“有机物”是甲烷，则a极电极反应式为CH4-8e-+2H2O===CO2↑+8H+，每产生4.4

g即0.1

mol

CO2，转移电子数为0.8NA，D正确。5.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

练后反思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。返回精练真题练真题明考向1.(2023·广东，6)负载有Pt和Ag的活性炭，可选择性去除Cl-实现废酸的纯化，其工作原理如图。下列说法正确的是A.Ag作原电池正极B.电子由Ag经活性炭流向PtC.Pt表面发生的电极反应：O2+2H2O+4e-===4OH-D.每消耗标准状况下11.2L的O2，最多去除1molCl-√

由题图分析可知，Ag失去电子发生氧化反应，Ag为负极，A错误；电子由负极Ag经活性炭流向正极Pt，B正确；溶液为酸性，故Pt表面发生的电极反应为O2+4H++4e-===2H2O，C错误；每消耗标准状况下11.2

L的O2，转移2

mol电子，最多去除2

mol

Cl-，D错误。2.(2025·广东，14)一种高容量水系电池示意图如图。已知：放电时，电极Ⅱ上MnO2减少；电极材料每转移1mol电子，对应的理论容量为26.8A·h。下列说法错误的是A.充电时Ⅱ为阳极B.放电时Ⅱ极室中溶液的pH降低C.放电时负极反应为MnS-2e-===

S+Mn2+D.充电时16gS能提供的理论容量为26.8A·h√

根据题给已知信息可知，放电时，电极Ⅱ上MnO2减少，说明电极Ⅱ上MnO2得电子发生还原反应转化为Mn2+进入溶液中，故电极Ⅱ作正极，由于MnSO4溶液呈酸性，故电极反应式为MnO2+2e-+4H+===Mn2++2H2O，放电时电极

Ⅰ

为负极，电极反应式为MnS-2e-===S+Mn2+。结合上述分析可知，充电时电极Ⅱ为阳极，A正确；结合放电时电极Ⅱ上的反应可知，Ⅱ极室溶液中c(H+)减小，溶液pH升高，B错误；充电时，电极Ⅰ上发生的电极反应式为S+Mn2++2e-===MnS，16

g

S的物质的量为0.5

mol，完全反应可转移1

mol

电子，结合题干信息可知，16

g

S能提供的理论容量为26.8

A·h，D正确。3.(2025·广东，16)某理论研究认为：燃料电池(图b)的电极Ⅰ和Ⅱ上所发生反应的催化机理示意图分别如图a和图c，其中O2获得第一个电子的过程最慢。由此可知，理论上A.负极反应的催化剂是ⅰB.图a中，ⅰ到ⅱ过程的活化能一定最低C.电池工作过程中，负极室的溶液质

量保持不变D.相同时间内，电极Ⅰ和电极Ⅱ上的催

化循环完成次数相同√

由图a知，电极Ⅰ发生的反应为O2+4H++4e-===2H2O，故电极Ⅰ作正极，由图c知，电极Ⅱ发生的反应为H2-2e-===2H+，故电极Ⅱ作负极。结合上述分析知，正极反应的催化剂是ⅰ，A错误；由O2获得第一个电子的过程最慢知，ⅰ到ⅱ过程的活化能最大，B错误；H2进入负极失电子生成H+，为保持溶液呈电中性，H+通过质子交换膜向正极迁移，故负极室的溶液质量保持不变，C正确；根据正、负极的电极反应式及得失电子守恒知，相同时间内电极Ⅱ上催化循环完成次数为电极Ⅰ上的2倍，D错误。4.(2022·广东，16)科学家基于Cl2易溶于CCl4的性质，发展了一种无需离子交换膜的新型氯流电池，可作储能设备(如图)。充电时电极a的反应为NaTi2(PO4)3+2Na++2e-===Na3Ti2(PO4)3。下列说法正确的是A.充电时电极b是阴极B.放电时NaCl溶液的pH减小C.放电时NaCl溶液的浓度增大D.每生成1molCl2，电极a质量

理论上增加23g√

返回精练高频考点提升关键能力课时精练对一对答案123456789101112题号12345678答案CBACDDCC题号910答案CC答案12345678910111211.

答案12345678910111212.

√123456789101112答案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

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。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

√123456789101112答案

123456789101112答案

√123456789101112答案

123456789101112答案

√123456789101112答案

123456789101112答案

123456789101112答案7.(2025·广东阶段练习)一种新型短路膜电池分离CO2，装置如图所示。下列说法不正确的是A.正极电极反应为O2+4e-+2H2O===4OH-B.短路膜和常见的离子交换膜

不相同，它不仅能传递离子，

还可以传递电子C.负极反应消耗22.4L气体，

理论上分离出1molCO2气体D.该装置用于空气中CO2的捕获，CO2最终由出口B流出√123456789101112答案

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

充电时该装置为电解池，电解池中阳离子向阴极迁移，即Zn2+向阴极方向迁移，A错误；放电时，Zn电极为负极，电极反应为Zn-2e-===Zn2+，则充电时阴极反应为Zn2++2e-===Zn，即充电时Zn元素化合价应降低，B错误；放电时，MnO2电极为正极，正极上检测到MnOOH和少量ZnMn2O4，则正极上主要发生的电极反应为MnO2+H2O+e-===MnOOH+OH-，C正确；123456789101112答案

123456789101112答案9.(2025·清远模拟)如图是某科研小组研制电池的简单示意图。该电池工作原理可表示为2Na+FeCl2===Fe+2NaCl。下列有关该电池说法错误的是A.实现了化学能向电能的转化B.电极b为正极C.熔融Na发生了还原反应D.电子由电极a经外电路流向

电极b√123456789101112答案

该装置为原电池，实现了化学能向电能的转化，A正确；反应中Na失电子发生氧化反应，为负极，FeCl2中Fe2+得电子发生还原反应，为正极，B正确、C错误；电子由负极经外电路流向正极，D正确。123456789101112答案10.(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→a123456789101112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；123456789101112答案