2027步步高大一轮复习化学江苏专用基础版第九章　第31讲　原电池　常见化学电源

原电池常见化学电源第九章

第31讲

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练真题

明考向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氧化反应还原反应导线正负平衡电荷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：应用举例Cu-2e-===Cu2+Fe3++e-===Fe2+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(

)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↑(

)√√√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↑2OH-+6H2O===2[Al(OH)4]-+3H2↑2Al+(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+

4HNO3(浓)===Cu(NO3)2+2NO2↑+2H2OCu+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(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(

)√√√××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(OH)2Cd+2OH--2e-2NiO(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]+2xNa+2Cy+2xNa++2xe-===2NaxCy

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。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

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.(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。2.(2025·浙江1月选考，12)一种可充放电Li-O2电池的结构示意图如图所示。该电池放电时，产物为Li2O和Li2O2，随温度升高Q(消耗1molO2转移的电子数)增大。下列说法不正确的是

√

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。返回精练高频考点提升关键能力课时精练对一对题号12345答案DDBCA题号6789答案CCDC答案1234567891011答案123456789101110.

11.

1.(2024·徐州模拟)银锌电池广泛用作各种电子仪器的电源，电池总反应为Ag2O+Zn+H2O===2Ag+Zn(OH)2。下列说法正确的是A.工作时原电池负极附近溶液的pH增大B.电子由Zn经过溶液流向Ag2OC.溶液中OH-由Zn电极移向Ag2O电极D.Ag2O作正极，电极反应式：Ag2O+H2O+2e-===2Ag+2OH-√1234567891011答案

锌作负极，失电子，电极反应式为Zn+2OH--2e-===Zn(OH)2，负极消耗OH-，溶液的pH减小，A错误；该原电池中电子由负极Zn经过外电路流向正极Ag2O，电子不经过电解质溶液，B错误；电解质溶液中OH-由Ag2O电极向Zn电极移动，C错误。1234567891011答案

√1234567891011答案

根据题目信息和装置可知，该装置为原电池，闭合K一段时间后，观察到Y电极表面有银白色物质析出，则Y电极是正极，生成的银白色物质为银单质，电极反应式是Ag++e-===Ag，X电极是负极，电极反应式为2I--2e-===I2。C项，闭合K一段时间后，右侧烧杯中溶液由AgNO3转化为KNO3(盐桥中K+进入右侧烧杯)，pH升高，错误；D项，根据分析，结合两极反应式，该原电池总反应为2AgNO3+2KI

===2Ag+I2+2KNO3，正确。1234567891011答案3.(2025·南通名校联盟调研)一种基于氧化还原靶向反应的液流锂电池如图所示。氧化还原靶向反应是指通过引入在电解质中具有高溶解度、并与活性物质配对的氧化还原介质，来将活性物质与电极联系起来。这样既可以消除活性物质的溶解度问题，又1234567891011答案

√

1234567891011答案4.(2025·镇江期初调研)我国科学家研究发现一种电化学“大气固碳”有效方法的原理如图所示。充电时，通过催化剂的选择性控制，只有Li2CO3发生氧化。下列有关说法正确的是A.放电时，电极B发生氧化反应B.该电池可选用Li2SO4水溶液做离子导体C.充电时，Li+从电极B移向电极AD.放电时，每消耗1molCO2转移电子数约为4×6.02×1023√1234567891011答案

1234567891011答案

√1234567891011答案

1234567891011答案

√1234567891011答案

1234567891011答案

√1234567891011答案

1234567891011答案

√1234567891011答案

1234567891011答案9.(2025·前黄高级中学第二次检测)一种可植入体内的微型电池工作原理如图所示，通过CuO催化血糖反应，从而控制血糖浓度。下列有关说法不正确的是1234567891011答案A.电池工作时，化学能主要转化为电能B.电池工作时，电子由a电极沿导线流向b电极C.消耗1mol葡萄糖，转移电子数为6.02×1023D.b电极反应式为O2+2H2O+4e-===4OH-√

A项，根据题意，该装置为微型电池，属于化学电源，电池工作时，化学能转化为电能，正确；B项，根据装置图可知，电极b为正极，电极a为负极，电池工作时，电子从电极a沿导线流向电极b，正确；C项，在发生原电池反应时，葡萄糖(C6H12O6)被氧化变为葡萄糖酸(C6H12O7)，每有1

mol

C6H12O7生成，转移2

mol电子，即转移电子数为2×6.02×1023，错误；D项，电极b上氧气得电子转化为OH-，电极反应式为O2+4e-+2H2O===4OH-，正确。123456789101