高考化學(xué)一輪復(fù)習(xí)講練測(cè)第18講原電池　化學(xué)電源（講）（原卷版+答案解析）

第18講原電池化學(xué)電源

目錄

第一部分：網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建（總覽全局）

第二部分：知識(shí)點(diǎn)精準(zhǔn)記憶

第三部分：典型例題剖析

高頻考點(diǎn)1考查原電池的工作原理

高頻考點(diǎn)2考查原電池正、負(fù)極的判斷

高頻考點(diǎn)3考查原電池原理的應(yīng)用

高頻考點(diǎn)4考查可充電電池（二次電池）

高頻考點(diǎn)5考查新型電源（新型燃料電池）

正文

第一部分：網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建（總覽全局）

單液原電池

鹽橋中裝有飽和的KCI、

KNO3等溶液和瓊膠制成

的膠凍

連

內(nèi)電

正極：還原反應(yīng)

路

形成

閉

回路工作原理負(fù)極：氧化反應(yīng)

荷，布\鹽橋的作用

加快反應(yīng)解

電池不斷/

鹽橋一雙液原電池

產(chǎn)生電流J一次電池

鹽橋中離子移向：鹽制造化學(xué)電源二次電池

橋含飽和應(yīng)用燃料電池

KCI（KN03）溶

液，K+移向正極，比較金屬的活動(dòng)性強(qiáng)弱

Cl-（NO3-）移向

用于金屬防護(hù)

奐極

明確兩極的反應(yīng)物

自發(fā)進(jìn)行的氧化還原反應(yīng)

活一性不同的兩電極

電極反應(yīng)式的書寫

電解質(zhì)溶液

的電極直接或間接接觸、閉合回路

兩電極插入電解質(zhì)溶液中,

第二部分：知識(shí)點(diǎn)精準(zhǔn)記憶

知識(shí)點(diǎn)一原電池的工作原理及應(yīng)用

1.概念和反應(yīng)本質(zhì)

原電池是把化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的裝置，其反應(yīng)本質(zhì)是自發(fā)進(jìn)行的氧化還原反應(yīng)。

2.構(gòu)成條件

(1)一看反應(yīng)：看是否有能自發(fā)進(jìn)行的氧化還原反應(yīng)發(fā)生(一般是活潑性強(qiáng)的金屬與電解質(zhì)溶液反應(yīng))。

(2)二看兩電極：一般是活潑性不同的兩電極。

(3)三看是否形成閉合回路，形成閉合回路需三個(gè)條件：

①電解質(zhì)溶液；

②兩電極直接或間接接觸；

③兩電極插入電解質(zhì)溶液中。

3.工作原理

以鋅銅原電池為例

將3沿導(dǎo)線傳遞，有電流產(chǎn)生

(1)反應(yīng)原理

①電子移動(dòng)方向：鋅失電子逐漸溶解變成zi?+進(jìn)入溶液，電子從負(fù)極經(jīng)導(dǎo)線流入正極。

②離子移動(dòng)方向：陰離子向負(fù)極移動(dòng)(如SOK),陽(yáng)離子向正極移動(dòng)(如Zr?+和H+,溶液中H+在正極上得電

子形成氫氣在銅片上冒出)。

③兩極電極反應(yīng)式

負(fù)極(鋅極)：Zn—2屋=Zn2+(氧化反應(yīng))。

正極(銅極)：2H++2鼠=H2(還原反應(yīng))。

+2+

總反應(yīng)：Zn+2H=Zn+H2to

(2)單液原電池和雙液原電池對(duì)比

比較項(xiàng)目單液原電池雙液原電池

相同點(diǎn)正負(fù)極，電極反應(yīng)，總反應(yīng)式，電極現(xiàn)象

不同能量變化化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能和熱能化學(xué)能只轉(zhuǎn)化為電能

點(diǎn)反應(yīng)區(qū)域兩極反應(yīng)在相同區(qū)域兩極反應(yīng)在不同區(qū)域

(3)雙液原電池中鹽橋的組成和作用

①鹽橋中裝有飽和的KC1、KNCh等溶液和瓊膠制成的膠凍。

②鹽橋中離子移向：鹽橋含飽和KC1(KNCh)溶液，K+移向正極，Cl(NO3-)移向負(fù)極

③鹽橋的作用：a.連接內(nèi)電路，形成閉合回路；b.平衡電荷，使原電池不斷產(chǎn)生電流。

4.原電池原理的應(yīng)用

(1)比較金屬的活動(dòng)性強(qiáng)弱：原電池中，負(fù)極一般是活動(dòng)性較強(qiáng)的金屬，正極一般是活動(dòng)性較弱的金屬(或非

金屬)。

(2)加快化學(xué)反應(yīng)速率：一個(gè)自發(fā)進(jìn)行的氧化還原反應(yīng)，形成原電池時(shí)會(huì)使反應(yīng)速率增大。如在Zn與稀硫酸

反應(yīng)時(shí)加入少量CuSC14溶液構(gòu)成原電池，反應(yīng)速率增大。

(3)用于金屬的防護(hù)：使被保護(hù)的金屬制品作原電池正極而得到保護(hù)。如要保護(hù)一個(gè)鐵質(zhì)的輸水管道或鋼鐵

橋梁等，可用導(dǎo)線將其與一塊鋅塊相連，使鋅作原電池的負(fù)極。

(4)設(shè)計(jì)制作化學(xué)電源

①拆分反應(yīng)：將氧化還原反應(yīng)分成兩個(gè)半反應(yīng)。

②選擇電極材料：將還原劑(一般為比較活潑的金屬)作負(fù)極，活潑性比負(fù)極弱的金屬或非金屬導(dǎo)體作正

極。如果還原劑不是金屬而是其它還原性物質(zhì)，可選擇惰性電極——石墨棒、拓片作負(fù)極。

③構(gòu)成閉合回路：電解質(zhì)溶液一般要能夠與負(fù)極發(fā)生反應(yīng)，或者電解質(zhì)溶液中溶解的其他物質(zhì)能與負(fù)極發(fā)

生反應(yīng)(如溶解于溶液中的空氣)。如果兩個(gè)半反應(yīng)分別在兩個(gè)容器進(jìn)行(中間連接鹽橋)，則兩個(gè)容器中的

電解質(zhì)溶液應(yīng)含有與電極材料相同的金屬的陽(yáng)離子。

④畫裝置圖：結(jié)合要求及反應(yīng)特點(diǎn)，畫出原電池裝置圖，標(biāo)出電極材料名稱、正負(fù)極、電解質(zhì)溶液等。

知識(shí)點(diǎn)二常見(jiàn)化學(xué)電源及工作原理

1.化學(xué)電源的優(yōu)點(diǎn)和優(yōu)劣判斷標(biāo)準(zhǔn)

(1)相對(duì)其他能源，電池的優(yōu)點(diǎn)是能量轉(zhuǎn)換效率較高，供能穩(wěn)定可靠，形狀、大小可根據(jù)需要設(shè)計(jì)，使用方

便等。

(2)判斷電池優(yōu)劣的標(biāo)準(zhǔn)是電池單位質(zhì)量或單位體積所能輸出的比能量或比功率及可儲(chǔ)存時(shí)間的長(zhǎng)短。

2.日常生活中的幾種電池

(1)堿性鋅鎰干電池——一次電池

正極反應(yīng)：2MnO2+2H2。+2e-=2MnOOH+2OJT；

-

負(fù)極反應(yīng)：Zn+20H-2e"=Zn(OH)2；

總反應(yīng)：Zn+2MnO2+2H2O=2MnOOH+Zn(OH)2。

(2)銀鋅電池——一次電池

浸有KOH(aq)的隔板金屬外殼

Ag2。正極

-

負(fù)極反應(yīng)：Zn+2OH--2e=Zn(OH)2；

正極反應(yīng)：Ag2O+H2O+2e--2Ag+2OfT；

總反應(yīng)：Zn+AgiO+H2O=Zn(OH)2+2Ag0

(3)鋰電池——一次電池

Li-SOCb電池可用于心臟起搏器。該電池的電極材料分別為鋰和碳，電解液是LiAlCL-SOCb。電池的總

反應(yīng)可表示為8Li+3soeb===6LiCl+Li2sO3+2S。

①負(fù)極材料為鋰，電極反應(yīng)為8Li—8e-===8Li+。

②正極的電極反應(yīng)為3soeb+81===2S+SOr+6CF。

(4)二次電池(可充電電池)：放電后能充電復(fù)原繼續(xù)使用

鉛蓄電池是最常見(jiàn)的二次電池，負(fù)極材料是Pb,正極材料是PbO2。

/H2sC)4(aq)

Pb(負(fù)極)

①放電時(shí)的反應(yīng)

a.負(fù)極反應(yīng)：Pb+S01—2e==PbSC)4；

+

b.正極反應(yīng)：PbO2+4H+SOF+2e-=PbSO4+2H2O；

c.總反應(yīng)：Pb+PbO2+2H2SO4=2PbSO4+2H2O?

②充電時(shí)的反應(yīng)

a.陰極反應(yīng)：PbSO4+2e-=Pb+SOF;

+

b.陽(yáng)極反應(yīng)：PbSO4+2H2O-2e=PbO2+4H+SOf;

c.總反應(yīng)：2PbSO4+2H2O=Pb+PbO2+2H2SO4=

注：可逆電池的充、放電不能理解為可逆反應(yīng)。

3.圖解二次電池的充放電

外接電源負(fù)極同一電極

/1I

還原反應(yīng)：陰極--|充電可充電放電負(fù)極:氧化反應(yīng)

氧化反應(yīng)邛H極^—?贏匚正極:還原反應(yīng)

\----------------------1

外接電源正極同一電極

4.二次電池的充放電規(guī)律

(1)充電時(shí)電極的連接：充電的目的是使電池恢復(fù)其供電能力，因此負(fù)極應(yīng)與電源的負(fù)極相連以獲得電子，

可簡(jiǎn)記為負(fù)接負(fù)后作陰極，正接正后作陽(yáng)極。

(2)工作時(shí)的電極反應(yīng)式：同一電極上的電極反應(yīng)式，在充電與放電時(shí)，形式上恰好是相反的；同一電極周

圍的溶液，充電與放電時(shí)pH的變化趨勢(shì)也恰好相反。

5.“高效、環(huán)境友好”的燃料電池

(1)氫氧燃料電池是目前最成熟的燃料電池，可分為酸性和堿性兩種。

種類酸性堿性

2H2—41=4H+

負(fù)極反應(yīng)式2H2+40H-4e=4H2O

+-

正極反應(yīng)式O2+4e-+4H=2H2OO2+2H2O+4e=4OH^

電池總反應(yīng)式2H2+O2=2H2O

備注燃料電池的電極不參與反應(yīng)，有很強(qiáng)的催化活性，起導(dǎo)電作用

（2）甲烷燃料電池

①酸性介質(zhì)（如H2so4）或傳導(dǎo)質(zhì)子（H+）固體介質(zhì)

總反應(yīng)式：CH4+2O2=CO2+2H2O?

+

負(fù)極反應(yīng)式：CH4-8e~+2H2O=CO2+8H□

正極反應(yīng)式：2。2+8屋+8H+=4氏0。

②堿性介質(zhì)（如K0H）

總反應(yīng)式：CH4+202+20H=C0f+3H2Oo

負(fù)極反應(yīng)式：CH4-8e~+10OH^=COF+7H2Oo

正極反應(yīng)式：2。2+8屋+4H2O=8OH，

③熔融鹽介質(zhì)（如K2c。3）

總反應(yīng)式：CH4+2O2=CO2+2H2OO

2

負(fù)極反應(yīng)式：CH4-8e+4CO3=5CO2+2H2Oo

正極反應(yīng)式：2。2+8屋+4co2=4CC>32-。

④用能傳導(dǎo)氧離子（0,的固體作介質(zhì)

總反應(yīng)式：CH4+2O2=CO2+2H2O=

2

負(fù)極反應(yīng)式：CH4-8e+4O=CO2+2H2O?

正極反應(yīng)式：2。2+8屋==4O\

（3）解答燃料電池題目的思維模型

（4）解答燃料電池題目的幾個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)

①要注意介質(zhì)是什么？是電解質(zhì)溶液還是熔融鹽或氧化物。

②通入負(fù)極的物質(zhì)為燃料，通入正極的物質(zhì)為氧氣。

③通過(guò)介質(zhì)中離子的移動(dòng)方向，可判斷電池的正負(fù)極，同時(shí)考慮該離子參與靠近一極的電極反應(yīng)。

6.化學(xué)電源中電極反應(yīng)式書寫的一般方法

（1）明確兩極的反應(yīng)物；

(2)明確直接產(chǎn)物：根據(jù)負(fù)極氧化、正極還原，明確兩極的直接產(chǎn)物；

(3)確定最終產(chǎn)物：根據(jù)介質(zhì)環(huán)境和共存原則，找出參與的介質(zhì)粒子，確定最終產(chǎn)物；

(4)配平：根據(jù)電荷守恒、原子守恒配平電極反應(yīng)式。

注意：①H+在堿性環(huán)境中不存在；②。2一在水溶液中不存在，在酸性環(huán)境中結(jié)合H+,生成H2O,在中性或

堿性環(huán)境結(jié)合H2O,生成OH、③若已知總反應(yīng)式時(shí)，可先寫出較易書寫的一極的電極反應(yīng)式，然后在電

子守恒的基礎(chǔ)上，總反應(yīng)式減去較易寫出的一極的電極反應(yīng)式，即得到較難寫出的另一極的電極反應(yīng)式。

第三部分：典型例題剖析

高頻考點(diǎn)1考查原電池的工作原理

例1.(2023?河南洛陽(yáng)?模擬預(yù)測(cè))某種新型熱激活電池的結(jié)構(gòu)與工作原理如圖所示。下列說(shuō)法正確的是

A.電池冷卻時(shí)，電子由電極b經(jīng)過(guò)導(dǎo)線流向電極a

B.電池加熱時(shí)，電極a的電勢(shì)比電極b的低，且發(fā)生氧化反應(yīng)

C.為了保證電池持久工作，理論上應(yīng)不斷地向電解質(zhì)中補(bǔ)充Fe2+

D.應(yīng)加入適量稀H2SO4使電解質(zhì)溶液呈較強(qiáng)的酸性

【名師歸納】原電池的工作原理簡(jiǎn)圖

_1

髓曲rag

陽(yáng)離子一

一陰離子

--1電解質(zhì)溶液I~

注意：①若有鹽橋，鹽橋中的陰離子移向負(fù)極區(qū)，陽(yáng)離子移向正極區(qū)。

②若有交換膜，離子可選擇性通過(guò)交換膜，如陽(yáng)離子交換膜，陽(yáng)離子可通過(guò)交換膜移向正極。

【變式訓(xùn)練】(2023廣東?模擬預(yù)測(cè))新型NaBH4/H2O2燃料電池總反應(yīng)方程式為NaBH4+4H2O2=NaBO2+6H2。。

下列有關(guān)說(shuō)法中正確的是

A.電池正極區(qū)發(fā)生氧化反應(yīng)

B.電池工作時(shí)，將電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能

C.電池工作時(shí)，H2O2得電子

D.電池在工作過(guò)程中，Na+從正極區(qū)向負(fù)極區(qū)遷移

高頻考點(diǎn)2考查原電池正、負(fù)極的判斷

例2.(2023?安徽?模擬預(yù)測(cè))中科院開(kāi)發(fā)的一種新型電池的反應(yīng)原理如圖所示，其中電解質(zhì)LiCICU溶于混合

有機(jī)溶劑中，Li+通過(guò)電解質(zhì)可自由移動(dòng)，b極參與反應(yīng)的物質(zhì)是二氯亞碉（SOCb）,且有刺激性氣味氣體產(chǎn)

生。下列說(shuō)法正確的是

A.a極為正極，電極反應(yīng)式為L(zhǎng)iCK）4+e-=Li+C10；

B.可用水代替有機(jī)溶劑

C.正極產(chǎn)生的有刺激性氣味氣體為C12

D.用該電池電解飽和食鹽水（用惰性電極），若消耗Imol鋰，則理論上陰陽(yáng)兩極共產(chǎn)生氣體22.4L（標(biāo)準(zhǔn)狀

況）

【題后歸納】判斷原電池正、負(fù)極的5種方法

說(shuō)明：原電池的正極和負(fù)極與電極材料的性質(zhì)有關(guān)，也與電解質(zhì)溶液有關(guān)，不要形成活潑電極一定作負(fù)極

的思維定勢(shì)。

【變式訓(xùn)練】（2023?陜西?西北工業(yè)大學(xué)附屬中學(xué)模擬預(yù)測(cè)）利用小粒徑零價(jià)鐵（ZVI）的電化學(xué)腐蝕處理三氯

乙烯進(jìn)行水體修復(fù)的過(guò)程如圖所示。H+、Ch、NO；等粒子的存在會(huì)影響水體修復(fù)效果，設(shè)單位時(shí)間內(nèi)ZVI

釋放電子的物質(zhì)的量為展，其中用于有效腐蝕的電子的物質(zhì)的量為布。下列說(shuō)法正確的是

三氯乙烯乙烯

有效腐蝕

④無(wú)效腐蝕

H,O(H+)

\NOW

0H-

A.增大單位體積水體中ZVI的投入量，可使rv增大

B.反應(yīng)①在負(fù)極反生，反應(yīng)②③④在正極發(fā)生

C.單位時(shí)間內(nèi)，三氯乙烯脫去amol氯原子時(shí)力/=amol

D.反應(yīng)④為NO；+10H+-8e=NH；+3H2O

高頻考點(diǎn)3考查原電池原理的應(yīng)用

例3.（2023?全國(guó)?高三專題練習(xí)）A、B、C、D都是金屬，把C浸入A的硫酸鹽溶液中，C的表面有A析

出；A與D組成原電池時(shí)，A質(zhì)量減少；B與D構(gòu)成原電池時(shí)，電子是從D經(jīng)導(dǎo)線流向B。A、B、C、D

四種金屬的活動(dòng)性順序?yàn)?/p>

A.A>B>C>DB.A>C>D>BC.C>A>D>BD.C>D>B>A

【題后歸納】利用原電池原理比較A、B兩種金屬活潑性的方法：將A、B兩種金屬用導(dǎo)線連接后，插入到

稀硫酸中，一段時(shí)間后，若觀察到A溶解，而B(niǎo)上有氣體放出，則說(shuō)明A作負(fù)極，B作正極，即可以斷定

金屬活潑性A>Bo

【變式訓(xùn)練1】（2023?全國(guó)?高三專題練習(xí)）現(xiàn)有A、B、C、D四種金屬片：①把A、B用導(dǎo)線連接后同時(shí)浸

入稀硫酸中，B表面逐漸溶解；②把C、D用導(dǎo)線連接后同時(shí)浸入稀硫酸中，C發(fā)生氧化反應(yīng)；③把A、C

用導(dǎo)線連接后同時(shí)浸入稀硫酸中，電子流動(dòng)方向?yàn)锳-導(dǎo)線-C

根據(jù)上述情況，下列說(shuō)法中正確的是

A.在①中，金屬片B發(fā)生還原反應(yīng)

B.在②中，金屬片C作正極

C.上述四種金屬的活動(dòng)性由強(qiáng)到弱的順序是：A>B>C>D

D.如果把B、D用導(dǎo)線連接后同時(shí)漫入稀硫酸中，則金屬片D上有氣泡產(chǎn)生

【變式訓(xùn)練2】（加快氧化還原反應(yīng)速率）把適合題意的圖像填在橫線上（用A、B、C、D表示）

(1)將等質(zhì)量的兩份鋅粉a、b分別加入過(guò)量的稀硫酸，同時(shí)向a中加入少量的CuSCU溶液，產(chǎn)生H2的體積

V(L)與時(shí)間f(min)的關(guān)系是。

(2)將過(guò)量的兩份鋅粉a、b分別加入定量的稀硫酸，同時(shí)向a中加入少量的CuSCU溶液，產(chǎn)生H2的體積V(L)

與時(shí)間*min)的關(guān)系是o

⑶將⑴中的CuSCU溶液改成CH3coONa溶液，其他條件不變，則圖像是。

高頻考點(diǎn)4考查可充電電池(二次電池)

例4.(2023?安徽省廣德中學(xué)模擬預(yù)測(cè))氟離子電池是目前新型電池的一個(gè)重要研究方向。某全固態(tài)電解質(zhì)的

氟離子電池工作時(shí)的示意圖如圖所示，下列有關(guān)說(shuō)法正確的是

b極

t

固體電郵MiLaSrMnO,F

A.放電時(shí)，a極發(fā)生氧化反應(yīng)，b極發(fā)生還原反應(yīng)

B.充電時(shí)，a極接電源負(fù)極，b極接電源正極

C.放電時(shí)，a電極電勢(shì)比b電極低

D.充電時(shí)，外電路每通過(guò)Imole-,固體電解質(zhì)中有ImolF移動(dòng)向a極

【題后歸納】可充電電池的思維模型

外接電源負(fù)極同一電極

II..I

還原反應(yīng)：陰極*充電可充電放電|一??負(fù)極：氧化反應(yīng)

氧化反應(yīng)：陽(yáng)極-~「篇笳」正極：還原反應(yīng)

I?---------------1

外接電源正極同一電極

因此，充電時(shí)電極的連接可簡(jiǎn)記為“負(fù)接負(fù)后作陰極，正接正后作陽(yáng)極”。

【變式訓(xùn)練】(2023?天津?耀華中學(xué)一模)高電壓水系鋅一有機(jī)混合液流電池的裝置如圖所示。下列說(shuō)法錯(cuò)誤

的是

ZmOHif

Zn

A.充電時(shí),中性電解質(zhì)NaCl的濃度增大

B.放電時(shí)，負(fù)極反應(yīng)式為Zn-2e-+4OH=Zn（OH）j

C.充電時(shí)，ImolFQIh轉(zhuǎn)化為FQ轉(zhuǎn)移2mol電子

D.放電時(shí)，正極區(qū)溶液的pH增大

高頻考點(diǎn)5考查新型電源（新型燃料電池）

例5.（2023?河南?模擬預(yù)測(cè)）水系鋅離子電池由于具有對(duì)環(huán)境友好、成本低等優(yōu)點(diǎn)，被認(rèn)為是電池工業(yè)的未來(lái),

其放電時(shí)的工作原理如圖所示。電池進(jìn)行放電時(shí)，MnCh/Ti電極上生成的是ZnMnzCU。下列有關(guān)說(shuō)法錯(cuò)誤

的是

A.放電時(shí)，H+向MnCh/Ti電極移動(dòng)

B.放電時(shí)，電池總反應(yīng)方程式為Zn+2MnO2=ZnMn2O4

C.充電時(shí)，當(dāng)外電路轉(zhuǎn)移Imole-時(shí)，理論上Zn電極減重32.5g

2+

D.充電時(shí)，MnCh/Ti電極上發(fā)生反應(yīng)：ZnMn2O4-2e=Zn+2MnO2

【名師歸納】間接電化學(xué)反應(yīng)原理分析

（1）定義：間接電化學(xué)反應(yīng)是以具有“電子傳遞”功能的物質(zhì)為媒質(zhì)（催化劑），對(duì)反應(yīng)基質(zhì)進(jìn)行間接氧化或還原,

從而得到目的產(chǎn)物。

（2）原理：媒質(zhì)也稱為“電對(duì)”或“介對(duì)”，其首先在電極表面失去（或得到）電子，形成氧化態(tài)（或還原態(tài)）在電解

溶液中進(jìn)一步氧化（或還原）反應(yīng)基質(zhì)，最終生成目的產(chǎn)物。

其原理如下圖所示:

①A-ne~=An+

②

A"+R=A+PB"-+R=B+P

（負(fù)極或陽(yáng)極區(qū)）（正極或陰極區(qū)）

【變式訓(xùn)練】（2023?遼寧?鞍山一中模擬預(yù)測(cè)）圖是碳呼吸電池（僅轉(zhuǎn)化空氣中的CO2）工作原理示意圖，已知

A12（C2O4）3難溶于水，有關(guān)說(shuō)法錯(cuò)誤的是

草酸鹽溶液A12（C2O4）3

A.該裝置可將化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔?/p>

B.正極的電極反應(yīng)為2co2+2e-=50》

C.每生成1molAl2（C2O4）3,有6mol電子流過(guò)負(fù)載

D.隨著反應(yīng)進(jìn)行，草酸鹽濃度大幅減小

第18講原電池化學(xué)電源

目錄

第一部分：網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建（總覽全局）

第二部分：知識(shí)點(diǎn)精準(zhǔn)記憶

第三部分：典型例題剖析

高頻考點(diǎn)1考查原電池的工作原理

高頻考點(diǎn)2考查原電池正、負(fù)極的判斷

高頻考點(diǎn)3考查原電池原理的應(yīng)用

高頻考點(diǎn)4考查可充電電池（二次電池）

高頻考點(diǎn)5考查新型電源（新型燃料電池）

正文

第一部分：網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建（總覽全局）

單液原電池

鹽橋中裝有飽和的KQ、

KNO3等溶液和瓊膠制成

的膠凍

連

內(nèi)電

密

正極：還原反應(yīng)

路

形成

，

閉

/回路工作原理負(fù)極：氧化反應(yīng)

匚

平衡電

荷，使原鹽橋的作用

原

電池不斷鹽橋一雙液原電池

產(chǎn)生電流電

鹽橋中離子移向：鹽池

橋含飽和化

KCI（KNO3）溶

學(xué)

液，K+移向正極，

Cl-（N03-）移向電

負(fù)極

源

自發(fā)進(jìn)行的氧化還原反應(yīng)

活潑性不同的兩電極

電解質(zhì)溶液

,閉合回路

兩電極直接或間接接觸

兩電極插入電解質(zhì)溶液中

第二部分：知識(shí)點(diǎn)精準(zhǔn)記憶

知識(shí)點(diǎn)一原電池的工作原理及應(yīng)用

1.概念和反應(yīng)本質(zhì)

原電池是把化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的裝置，其反應(yīng)本質(zhì)是自發(fā)進(jìn)行的氧化還原反應(yīng)。

2.構(gòu)成條件

（1）一看反應(yīng)：看是否有能自發(fā)進(jìn)行的氧化還原反應(yīng)發(fā)生（一般是活潑性強(qiáng)的金屬與電解質(zhì)溶

液反應(yīng)）。

（2）二看兩電極：一般是活潑性不同的兩電極。

⑶三看是否形成閉合回路，形成閉合回路需三個(gè)條件：

①電解質(zhì)溶液；

②兩電極直接或間接接觸；

③兩電極插入電解質(zhì)溶液中。

3.工作原理

以鋅銅原電池為例

將沿導(dǎo)線傳遞，有電流產(chǎn)生

（1）反應(yīng)原理

①電子移動(dòng)方向：鋅失電子逐漸溶解變成Zn2+進(jìn)入溶液，電子從負(fù)極經(jīng)導(dǎo)線流入正極。

②離子移動(dòng)方向：陰離子向負(fù)極移動(dòng)（如SOI），陽(yáng)離子向正極移動(dòng)（如Zi?+和H+,溶液中H

+在正極上得電子形成氫氣在銅片上冒出）。

③兩極電極反應(yīng)式

負(fù)極（鋅極）：Zn—2鼠=Zn2+（氧化反應(yīng)）。

正極（銅極）：2H++2屋=H2（還原反應(yīng)）。

+2+

總反應(yīng)：Zn+2H=Zn+H2to

（2）單液原電池和雙液原電池對(duì)比

比較項(xiàng)目單液原電池雙液原電池

相同點(diǎn)正負(fù)極，電極反應(yīng)，總反應(yīng)式，電極現(xiàn)象

不同能量變化化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能和熱能化學(xué)能只轉(zhuǎn)化為電能

點(diǎn)反應(yīng)區(qū)域兩極反應(yīng)在相同區(qū)域兩極反應(yīng)在不同區(qū)域

（3）雙液原電池中鹽橋的組成和作用

①鹽橋中裝有飽和的KC1、KNCh等溶液和瓊膠制成的膠凍。

②鹽橋中離子移向：鹽橋含飽和KC1（KNCh）溶液，K+移向正極，C「（NO3一）移向負(fù)極

③鹽橋的作用：a.連接內(nèi)電路，形成閉合回路；b.平衡電荷，使原電池不斷產(chǎn)生電流。

4.原電池原理的應(yīng)用

（1）比較金屬的活動(dòng)性強(qiáng)弱：原電池中，負(fù)極一般是活動(dòng)性較強(qiáng)的金屬，正極一般是活動(dòng)性

較弱的金屬(或非金屬)。

(2)加快化學(xué)反應(yīng)速率：一個(gè)自發(fā)進(jìn)行的氧化還原反應(yīng)，形成原電池時(shí)會(huì)使反應(yīng)速率增大。

如在Zn與稀硫酸反應(yīng)時(shí)加入少量CuSCU溶液構(gòu)成原電池，反應(yīng)速率增大。

(3)用于金屬的防護(hù)：使被保護(hù)的金屬制品作原電池正極而得到保護(hù)。如要保護(hù)一個(gè)鐵質(zhì)的

輸水管道或鋼鐵橋梁等，可用導(dǎo)線將其與一塊鋅塊相連，使鋅作原電池的負(fù)極。

(4)設(shè)計(jì)制作化學(xué)電源

①拆分反應(yīng)：將氧化還原反應(yīng)分成兩個(gè)半反應(yīng)。

②選擇電極材料：將還原劑(一般為比較活潑的金屬)作負(fù)極，活潑性比負(fù)極弱的金屬或非

金屬導(dǎo)體作正極。如果還原劑不是金屬而是其它還原性物質(zhì)，可選擇惰性電極一石墨棒、

拓片作負(fù)極。

③構(gòu)成閉合回路：電解質(zhì)溶液一般要能夠與負(fù)極發(fā)生反應(yīng)，或者電解質(zhì)溶液中溶解的其他物

質(zhì)能與負(fù)極發(fā)生反應(yīng)(如溶解于溶液中的空氣)。如果兩個(gè)半反應(yīng)分別在兩個(gè)容器進(jìn)行(中間

連接鹽橋)，則兩個(gè)容器中的電解質(zhì)溶液應(yīng)含有與電極材料相同的金屬的陽(yáng)離子。

④畫裝置圖：結(jié)合要求及反應(yīng)特點(diǎn)，畫出原電池裝置圖，標(biāo)出電極材料名稱、正負(fù)極、電解

質(zhì)溶液等。

知識(shí)點(diǎn)二常見(jiàn)化學(xué)電源及工作原理

1.化學(xué)電源的優(yōu)點(diǎn)和優(yōu)劣判斷標(biāo)準(zhǔn)

(1)相對(duì)其他能源，電池的優(yōu)點(diǎn)是能量轉(zhuǎn)換效率較高，供能穩(wěn)定可靠，形狀、大小可根據(jù)需

要設(shè)計(jì)，使用方便等。

⑵判斷電池優(yōu)劣的標(biāo)準(zhǔn)是電池單位質(zhì)量或單位體積所能輸出的比能量或比功率及可儲(chǔ)存時(shí)

間的長(zhǎng)短。

2.日常生活中的幾種電池

(1)堿性鋅鎬干電池——一次電池

鋅粉和

KOH的

混合物

MnC)2

-金屬

外殼

正極反應(yīng)：2MnO2+2H2O+2e-=2MnOOH+20H；

負(fù)極反應(yīng)：Zn+20JT—2。=Zn(0H)2；

總反應(yīng)：Zn+2MnO2+2H2O=2MnOOH+Zn(OH)2。

(2)銀鋅電池——一次電池

浸有KOH(aq)他隨燙金屬外殼

鋅負(fù)極三'

[Ag2。正極》

負(fù)極反應(yīng)：Zn+2OH-一2e--Zn(OH)2；

--

正極反應(yīng)：Ag2O+H2O+2e==2Ag+2OH；

總反應(yīng)：Zn+Ag2O+H2O=Zn(OH)2+2Ag0

(3)鋰電池——一次電池

Li—SOCb電池可用于心臟起搏器。該電池的電極材料分別為鋰和碳，電解液是LiAlCL—

SOCI20電池的總反應(yīng)可表示為8Li+3soeb===6LiCl+Li2so3+25。

①負(fù)極材料為鋰，電極反應(yīng)為8Li—8e-===8Li+?

②正極的電極反應(yīng)為3soeb+8屋===2S+SOF+6CFo

(4)二次電池(可充電電池)：放電后能充電復(fù)原繼續(xù)使用

鉛蓄電池是最常見(jiàn)的二次電池，負(fù)極材料是Pb,正極材料是PbO2。

①放電時(shí)的反應(yīng)

a.負(fù)極反應(yīng)：Pb+SOr-2e"=PbSO4；

+-

b.正極反應(yīng)：PbO2+4H+SOF+2e=PbSO4+2H2O；

c.總反應(yīng)：Pb+PbO2+2H2SO4=2PbSO4+2H2O=

②充電時(shí)的反應(yīng)

a.陰極反應(yīng)：PbSO4+2e-=Pb+SOF;

+

b.陽(yáng)極反應(yīng)：PbSO4+2H2O-2e^=PbO2+4H+SOF;

c.總反應(yīng)：2PbSO4+2H2O=Pb+PbO2+2H2SO4=

注：可逆電池的充、放電不能理解為可逆反應(yīng)。

3.圖解二次電池的充放電

外接電源負(fù)極同一電極

/1I

還原反應(yīng)：陰極-一|充電可充電放電廠負(fù)極:氧化反應(yīng)

氧化反應(yīng)：陽(yáng)極-*—'_電也_,■正極:還原反應(yīng)

外接電源正極同一電極

4.二次電池的充放電規(guī)律

(1)充電時(shí)電極的連接：充電的目的是使電池恢復(fù)其供電能力，因此負(fù)極應(yīng)與電源的負(fù)極相

連以獲得電子，可簡(jiǎn)記為負(fù)接負(fù)后作陰極，正接正后作陽(yáng)極。

⑵工作時(shí)的電極反應(yīng)式：同一電極上的電極反應(yīng)式，在充電與放電時(shí)，形式上恰好是相反

的；同一電極周圍的溶液，充電與放電時(shí)pH的變化趨勢(shì)也恰好相反。

5.“高效、環(huán)境友好”的燃料電池

（1）氫氧燃料電池是目前最成熟的燃料電池，可分為酸性和堿性兩種。

種類酸性堿性

-__

負(fù)極反應(yīng)式2H2-4e=4H*2H2+4OH-4e=4H2O

-+

正極反應(yīng)式O2+4e+4H=2H2O02+2H2。+41=40JT

電池總反應(yīng)式2H2+O2=2H2O

備注燃料電池的電極不參與反應(yīng)，有很強(qiáng)的催化活性，起導(dǎo)電作用

（2）甲烷燃料電池

①酸性介質(zhì)（如H2so4）或傳導(dǎo)質(zhì)子（H+）固體介質(zhì)

總反應(yīng)式：CH4+2O2=CO2+2H2O=

+

負(fù)極反應(yīng)式：CH4-8e-+2H2O=CO2+8Ho

正極反應(yīng)式：2Ch+8e-+8H+=4氏0。

②堿性介質(zhì)（如KOH）

總反應(yīng)式：CH4+2O2+20H=C05+3H2O0

負(fù)極反應(yīng)式：CH4—8屋+10OHT=COr+7H2。。

正極反應(yīng)式：2Ch+8e—+4H2O=8OH，

③熔融鹽介質(zhì)（如K2co3）

總反應(yīng)式：CH4+2O2=CO2+2H2O=

2

負(fù)極反應(yīng)式：CH4-8e+4CO3=5CO2+2H2O?

正極反應(yīng)式：2。2+81+4co2=4CO3、

④用能傳導(dǎo)氧離子（0,的固體作介質(zhì)

總反應(yīng)式：CH4+2O2=CO2+2H2OO

2

負(fù)極反應(yīng)式：CH4-8e+4O=CO2+2H,0?

正極反應(yīng)式：2Ch+8e-=4（）2-。

（3）解答燃料電池題目的思維模型

（4）解答燃料電池題目的幾個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)

①要注意介質(zhì)是什么？是電解質(zhì)溶液還是熔融鹽或氧化物。

②通入負(fù)極的物質(zhì)為燃料，通入正極的物質(zhì)為氧氣。

③通過(guò)介質(zhì)中離子的移動(dòng)方向，可判斷電池的正負(fù)極，同時(shí)考慮該離子參與靠近一極的電極

反應(yīng)。

6.化學(xué)電源中電極反應(yīng)式書寫的一般方法

(1)明確兩極的反應(yīng)物；

(2)明確直接產(chǎn)物：根據(jù)負(fù)極氧化、正極還原，明確兩極的直接產(chǎn)物；

(3)確定最終產(chǎn)物：根據(jù)介質(zhì)環(huán)境和共存原則，找出參與的介質(zhì)粒子，確定最終產(chǎn)物；

⑷配平：根據(jù)電荷守恒、原子守恒配平電極反應(yīng)式。

注意：①H+在堿性環(huán)境中不存在；②-在水溶液中不存在，在酸性環(huán)境中結(jié)合H+,生成

H20,在中性或堿性環(huán)境結(jié)合H2O,生成OJT；③若己知總反應(yīng)式時(shí)，可先寫出較易書寫的

一極的電極反應(yīng)式，然后在電子守恒的基礎(chǔ)上，總反應(yīng)式減去較易寫出的一極的電極反應(yīng)式,

即得到較難寫出的另一極的電極反應(yīng)式。

第三部分：典型例題剖析

高頻考點(diǎn)1考查原電池的工作原理

例1.(2023?河南洛陽(yáng)?模擬預(yù)測(cè))某種新型熱激活電池的結(jié)構(gòu)與工作原理如圖所示。下列說(shuō)

法正確的是

A.電池冷卻時(shí)，電子由電極b經(jīng)過(guò)導(dǎo)線流向電極a

B.電池加熱時(shí)，電極a的電勢(shì)比電極b的低，且發(fā)生氧化反應(yīng)

C.為了保證電池持久工作，理論上應(yīng)不斷地向電解質(zhì)中補(bǔ)充Fe2+

D.應(yīng)加入適量稀H2SO4使電解質(zhì)溶液呈較強(qiáng)的酸性

【解析】由圖可知，加熱時(shí)，PANI失去了電子，發(fā)生氧化反應(yīng)，應(yīng)作負(fù)極；電池冷卻時(shí)，

電池再生，PANI得到了電子，發(fā)生還原反應(yīng)，應(yīng)作正極。電子的流動(dòng)方向是由負(fù)極流向正

極，電勢(shì)正極高于負(fù)極，在裝置中Fe3+可以和Fe2+相互轉(zhuǎn)化，F(xiàn)e3+在水溶液中易發(fā)生水解，

需加酸抑制其水解。A.電池冷卻時(shí)，電極b上的PANTO得到電子重新生成PANI,A錯(cuò)誤;

B.電池加熱時(shí)，根據(jù)b極的電極反應(yīng)式判斷電極a是正極，電極a的電勢(shì)比電極b的高，

B錯(cuò)誤；C.電池工作時(shí)，鐵離子在電極a上轉(zhuǎn)變成亞鐵離子，冷卻時(shí)亞鐵離子轉(zhuǎn)變成鐵離

子，理論上不需要補(bǔ)充亞鐵離子，C錯(cuò)誤；D.Fe3+易發(fā)生水解，適量硫酸的加入可以增強(qiáng)

溶液酸性，抑制Fe3+的水解，D正確；故選D。

【答案】D

【名師歸納】原電池的工作原理簡(jiǎn)圖

髓曲/][e-e-e鑿-l1/髓

陽(yáng)離子一

一陰離子

----1電解質(zhì)溶液|~

注意：①若有鹽橋，鹽橋中的陰離子移向負(fù)極區(qū)，陽(yáng)離子移向正極區(qū)。

②若有交換膜，離子可選擇性通過(guò)交換膜，如陽(yáng)離子交換膜，陽(yáng)離子可通過(guò)交換膜移向正極。

【變式訓(xùn)練】（2023?廣東?模擬預(yù)測(cè)）新型NaBH4/H2Ch燃料電池總反應(yīng)方程式為

NaBH4+4H2O2=NaBO2+6H2Oo下列有關(guān)說(shuō)法中正確的是

A.電池正極區(qū)發(fā)生氧化反應(yīng)

B.電池工作時(shí)，將電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能

C.電池工作時(shí)，H2O2得電子

D.電池在工作過(guò)程中，Na+從正極區(qū)向負(fù)極區(qū)遷移

【解析】新型NaBH4/H2O2燃料電池總反應(yīng)方程式為NaBH4+4H2G>2=NaBO2+6H2。，由總反

應(yīng)式，可確定負(fù)極反應(yīng)物為NaBH4,正極反應(yīng)物為H2O2。A.電池正極區(qū)H2O2得電子，發(fā)

生還原反應(yīng)，A不正確；B.電池工作時(shí)，通過(guò)發(fā)生氧化還原反應(yīng)，將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能，

B不正確；C.從總反應(yīng)式可知，電池工作時(shí)，H2O2中的O元素從-1價(jià)降低到-2價(jià)，則H2O2

得電子，C正確；D.電池工作過(guò)程中，陽(yáng)離子向正極移動(dòng)，則Na+從負(fù)極區(qū)向正極區(qū)遷移,

D不正確；故選Co

【答案】C

高頻考點(diǎn)2考查原電池正、負(fù)極的判斷

例2.（2023?安徽?模擬預(yù)測(cè)）中科院開(kāi)發(fā)的一種新型電池的反應(yīng)原理如圖所示，其中電解質(zhì)

LiCICU溶于混合有機(jī)溶劑中，Li+通過(guò)電解質(zhì)可自由移動(dòng)，b極參與反應(yīng)的物質(zhì)是二氯亞碉

（SOC12）,且有刺激性氣味氣體產(chǎn)生。下列說(shuō)法正確的是

A.a極為正極，電極反應(yīng)式為L(zhǎng)iC104+e=Li+CIO：

B.可用水代替有機(jī)溶劑

C.正極產(chǎn)生的有刺激性氣味氣體為C12

D.用該電池電解飽和食鹽水（用惰性電極），若消耗Imol鋰，則理論上陰陽(yáng)兩極共產(chǎn)生氣體

22.4L（標(biāo)準(zhǔn)狀況）

【解析】A.負(fù)極為L(zhǎng)i失電子，生成鋰離子，a應(yīng)為負(fù)極，A項(xiàng)錯(cuò)誤；B.Li容易與水反應(yīng),

故不能用水代替有機(jī)溶劑，B項(xiàng)錯(cuò)誤；C.正極電極反應(yīng)式為2soeb+4e-=S+S02T+4C1-,刺

激性氣味是二氧化硫,C項(xiàng)錯(cuò)誤;D.消耗Imol鋰，說(shuō)明轉(zhuǎn)移Imol電子,陰極產(chǎn)生氫氣0.5mol,

陽(yáng)極產(chǎn)生氯氣0.5mol,故產(chǎn)生氣體共22.4L（標(biāo)準(zhǔn)狀況），D項(xiàng)正確；故答案選D。

【答案】D

【題后歸納】判斷原電池正、負(fù)極的5種方法

較不活潑金

一活潑金屬一電極材料

屬或非金屬

判氧化反應(yīng)一電極反應(yīng)還原反應(yīng)判

斷

一電子流出一電子流向一電子流入f斷

為為

不斷溶解電極增重或

負(fù)——電極現(xiàn)象——正

極質(zhì)量減小質(zhì)量不變極

陰離子陽(yáng)離子

—離子移向一

移向移向

說(shuō)明：原電池的正極和負(fù)極與電極材料的性質(zhì)有關(guān)，也與電解質(zhì)溶液有關(guān)，不要形成活潑電

極一定作負(fù)極的思維定勢(shì)。

【變式訓(xùn)練】（2023?陜西?西北工業(yè)大學(xué)附屬中學(xué)模擬預(yù)測(cè)）利用小粒徑零價(jià)鐵（ZVI）的電化

學(xué)腐蝕處理三氯乙烯進(jìn)行水體修復(fù)的過(guò)程如圖所示。H+、02、NO]等粒子的存在會(huì)影響水

體修復(fù)效果，設(shè)單位時(shí)間內(nèi)ZVI釋放電子的物質(zhì)的量為n-其中用于有效腐蝕的電子的物

質(zhì)的量為下列說(shuō)法正確的是

A.增大單位體積水體中ZVI的投入量，可使?一增大

B.反應(yīng)①在負(fù)極反生，反應(yīng)②③④在正極發(fā)生

C.單位時(shí)間內(nèi),三氯乙烯脫去amol氯原子時(shí)ne'=amol

D.反應(yīng)④為NO]+10H+-8e=NH；+3H2O

【解析】A.增大單位體積水體中小微粒ZVI的投入量，可以增大小微粒ZVI和正極的接

觸面積，加快ZVI釋放電子的速率，可使“增大，A正確；B.由修復(fù)過(guò)程示意圖中反應(yīng)前

后元素化合價(jià)變化可知，反應(yīng)①②③④均為化合價(jià)降低得電子的反應(yīng)，所以應(yīng)在正極發(fā)生，

B錯(cuò)誤；C.三氯乙烯C2HCI3中C原子化合價(jià)為+1價(jià)，乙烯中C原子化合價(jià)為-2價(jià)，Imol

C2HCI3轉(zhuǎn)化為1molC2H4時(shí),得至U6mol電子，脫去3mol氯原子,所以脫去amolCl時(shí)ne-=2a

mol,C錯(cuò)誤；D.由示意圖可知發(fā)了如下轉(zhuǎn)化：NO]-NH：,由于生成物中有NH；,所以

只能用H+和H2O來(lái)配平該反應(yīng)，NO；得到電子，發(fā)生還原反應(yīng)，所以④的電極反應(yīng)式為：

+

NOJ+10H+8e=NH：+3H2O,D錯(cuò)誤；故合理選項(xiàng)是A。

【答案】A

高頻考點(diǎn)3考查原電池原理的應(yīng)用

例3.（2023?全國(guó)?高三專題練習(xí)）A、B、C、D都是金屬，把C浸入A的硫酸鹽溶液中，C

的表面有A析出；A與D組成原電池時(shí)，A質(zhì)量減少；B與D構(gòu)成原電池時(shí)，電子是從D

經(jīng)導(dǎo)線流向B。A、B、C、D四種金屬的活動(dòng)性順序?yàn)?/p>

A.A>B>C>DB.A>C>D>BC.C>A>D>BD.C>D>B>A

【解析】C