2025屆高三化學(xué)一輪復(fù)習(xí) 化學(xué)反應(yīng)與能量變化之原電池的工作原理及常見電池

2025屆高考化學(xué)一輪復(fù)習(xí)講義

化學(xué)反應(yīng)與能量變化之原電池的工作原理及常見電池考點(diǎn)1原電池的工作原理及其應(yīng)用

1.

原電池(1)定義：將[1]

轉(zhuǎn)化為[2]

?的裝置?；瘜W(xué)能電能①能自發(fā)進(jìn)行的[3]

?。②一般有兩個(gè)活動(dòng)性不同的電極(燃料電池的兩個(gè)電極可以相同)。③形成[4]

，需滿足三個(gè)條件：a.存在離子導(dǎo)體(電解質(zhì))；b.兩電極直接

或間接接觸；c.兩電極插入離子導(dǎo)體中。氧化還原反應(yīng)閉合回路(2)原電池的構(gòu)成條件注意離子導(dǎo)體既可以是電解質(zhì)的水溶液，也可以是能傳導(dǎo)離子的固體電解質(zhì)或熔

融電解質(zhì)，還可以是有機(jī)電解質(zhì)溶液等。2.

原電池的工作原理(以Zn－Cu原電池為例)

甲(單液電池)

乙(雙液電池)電極名稱負(fù)極正極電極材料ZnCu電極反應(yīng)[5]

?[6]

?反應(yīng)類型[7]

?[8]

?

氧化反應(yīng)還原反應(yīng)電子、電

流方向電子流動(dòng)方向：負(fù)極→導(dǎo)線→正極；(電子不下水，離子不上岸)電流方向：正極→導(dǎo)線→負(fù)極問題乙裝置的鹽橋中的電解質(zhì)若為KNO3，則K＋移向[9]

池(填“左”

或“右”，下同)，N

移向[10]

?池。乙裝置的鹽橋中的電解質(zhì)能為Na2S和BaCl2嗎？為什么？[11]

?

?右左不能。

1.

易錯(cuò)辨析。(1)在原電池中，電極反應(yīng)為氧化反應(yīng)的一極一定是負(fù)極。

(

√

)(2)在鋅銅原電池中，因?yàn)橛须娮油ㄟ^電解質(zhì)溶液形成閉合回路，所以有電流產(chǎn)生。

(

?

)(3)兩種活潑性不同的金屬組成原電池的兩極，活潑金屬一定為負(fù)極。

(

?

)

(5)使用鹽橋可以提高電池的能量轉(zhuǎn)換效率。

(

√

)√???√2.

(1)左側(cè)甲裝置與乙裝置相比，乙裝置的優(yōu)點(diǎn)是

?

?。(2)請(qǐng)簡述左側(cè)乙裝置中鹽橋的作用：

?

?。避免Zn與CuSO4直接反應(yīng)而產(chǎn)生

能量損耗①構(gòu)成閉合回路；②鹽橋中的離子定向移動(dòng)

保持左、右兩池正、負(fù)電荷平衡3.

某科學(xué)探究小組用如下裝置設(shè)計(jì)原電池，其中不能形成原電池的是

(填標(biāo)

號(hào))，原因是

?。①④

①中酒精是非電解質(zhì)；④中未形成閉合回路

命題點(diǎn)1

原電池正、負(fù)極的判斷1.

有下圖所示的四個(gè)裝置，回答相關(guān)問題：(1)圖①中，Mg作

?極。負(fù)(2)圖②中，Mg作

極，寫出負(fù)極反應(yīng)式：

，正極反應(yīng)式：

?，總反應(yīng)的離子方程式:

?。(3)圖③中，F(xiàn)e作

極，寫出負(fù)極反應(yīng)式：

?，正極反應(yīng)

式：

，總反應(yīng)的化學(xué)方程式：

?

?。正

正

Cu＋

(4)圖④裝置能否構(gòu)成原電池？

(填“能”或“否”)，若能構(gòu)成原電池，正極

為

，電極反應(yīng)式為

(若不能構(gòu)成原電池，后兩

問不用回答)。能Cu

A.

Zn電極是負(fù)極B.

Ag2O電極發(fā)生還原反應(yīng)C.

Zn電極的電極反應(yīng)式：Zn－2e－＋2OH－

Zn(OH)2D.

放電前后電解質(zhì)溶液的pH保持不變D

技巧點(diǎn)撥判斷原電池正、負(fù)極的方法判斷方法負(fù)極正極電極材料活潑金屬較不活潑金屬或非金屬通入物質(zhì)通入還原劑的電極通入氧化劑的電極電極反應(yīng)類型發(fā)生氧化反應(yīng)的電極發(fā)生還原反應(yīng)的電極判斷方法負(fù)極正極電子流向(或電流方向)電子流出的電極(或電流流入

的電極)電子流入的電極(或電流流出的

電極)離子移向陰離子移向的電極陽離子移向的電極電極現(xiàn)象電極不斷溶解，質(zhì)量減少電極增重或質(zhì)量不變

命題點(diǎn)2

原電池的設(shè)計(jì)3.

某化學(xué)學(xué)習(xí)小組同學(xué)利用Fe3＋與I－發(fā)生的氧化還原反應(yīng)設(shè)計(jì)一個(gè)原電池，并進(jìn)行

有關(guān)實(shí)驗(yàn)探究。請(qǐng)回答相關(guān)問題：(1)畫出簡單的示意圖，并標(biāo)明所使用的用品。要求：右池中電極上發(fā)生氧化反應(yīng)。供選擇的實(shí)驗(yàn)用品：KCl溶液，F(xiàn)eCl3溶液，F(xiàn)eCl2溶液，KI溶液，銅片，鋅片，鐵

片，石墨，燒杯，鹽橋，導(dǎo)線，靈敏電流計(jì)。

①反應(yīng)開始時(shí)，右池電極反應(yīng)式為

，鹽橋中的

(填

“陽”或“陰”)離子向右池移動(dòng)。

陰

②電流計(jì)指針不發(fā)生偏轉(zhuǎn)時(shí)，反應(yīng)達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài)，在左池中加入FeCl2固體，

右池的電極作

(填“正”或“負(fù)”)極。正

技巧點(diǎn)撥原電池的設(shè)計(jì)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(一般為較活潑金屬)作負(fù)極，活動(dòng)性比負(fù)極弱的金屬或

非金屬導(dǎo)體作正極。3.

構(gòu)成閉合回路：用導(dǎo)線將確定好的正負(fù)極連接，插入離子導(dǎo)體(電解質(zhì)溶液等)中

形成閉合回路。如果兩個(gè)半反應(yīng)分別在兩個(gè)容器中進(jìn)行，中間連接鹽橋。4.

畫出裝置圖：結(jié)合要求及反應(yīng)特點(diǎn)，畫出原電池裝置圖，標(biāo)出電極材料的名稱、

正負(fù)極、電解質(zhì)溶液等。命題點(diǎn)3

原電池原理的應(yīng)用4.

[比較不同金屬的活動(dòng)性]有a、b、c、d四個(gè)金屬電極，有關(guān)的實(shí)驗(yàn)裝置及部分實(shí)

驗(yàn)現(xiàn)象如下：實(shí)驗(yàn)裝置

部分實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象a極質(zhì)量減少；b

極質(zhì)量增加b極有氣體產(chǎn)

生；c極無變化d極溶解；c極有

氣體產(chǎn)生電流從a極流向d

極A.

a＞b＞c＞dB.

b＞c＞d＞aC.

d＞a＞b＞cD.

a＞b＞d＞c[解析]把四個(gè)實(shí)驗(yàn)從左到右分別編號(hào)為①②③④，則由實(shí)驗(yàn)①現(xiàn)象可知，a為負(fù)

極，b為正極，金屬活動(dòng)性a＞b；由實(shí)驗(yàn)②現(xiàn)象可知，b可與稀硫酸反應(yīng)產(chǎn)生H2，c不

與稀硫酸反應(yīng)，則金屬活動(dòng)性b＞c；由實(shí)驗(yàn)③現(xiàn)象可知，d為負(fù)極，c為正極，則金

屬活動(dòng)性d＞c；由實(shí)驗(yàn)④現(xiàn)象可知，d為負(fù)極，a為正極，則金屬活動(dòng)性d＞a。綜上

所述可知金屬活動(dòng)性d＞a＞b＞c。由此可判斷這四種金屬的活動(dòng)性順序是(

C

)C技巧點(diǎn)撥原電池原理的應(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)性較弱的金屬或能導(dǎo)電的非金屬。

3.

用于金屬的防護(hù)：金屬制品作原電池的正極而得到保護(hù)?？键c(diǎn)2常見化學(xué)電源

1.

常見化學(xué)電源類型類

型裝置工作原理一

次

電

池堿性鋅錳電池

負(fù)極反應(yīng)：[1]

?。正極反應(yīng)：MnO2＋e－＋H2O

MnO(OH)＋OH－。電池反應(yīng)：Zn＋2MnO2＋2H2O

2MnO(OH)＋Zn(OH)2

類

型裝置工作原理一

次

電

池銀鋅(紐扣)電池

負(fù)極反應(yīng)：[2]

?。正極反應(yīng)：Ag2O＋2e－＋H2O

2Ag＋2OH－。電池反應(yīng)：Zn＋Ag2O

ZnO＋2Ag

類

型裝置工作原理二

次電

池鉛酸蓄電池

放電時(shí)：負(fù)極反應(yīng)為Pb－2e－＋S

PbSO4；正極反應(yīng)為PbO2＋2e－＋S

＋4H＋

PbSO4＋2H2O；電池反應(yīng)為[3]

?

2.

燃料電池類型裝置工作原理氫氧燃料電池

負(fù)極反應(yīng)：[4]

。正極反應(yīng)：O2＋4e－＋4H＋

2H2O。電池反應(yīng)：2H2＋O2

2H2O

負(fù)極反應(yīng)：[5]

?。正極反應(yīng)：O2＋4e－＋2H2O

4OH－。電池反應(yīng)：2H2＋O2

2H2O

類型裝置工作原理氫氧燃料電池

負(fù)極反應(yīng)：[6]

。

正極反應(yīng)：O2＋4e－

2O2－。

電池反應(yīng)：2H2＋O2

2H2O

類型裝置工作原理甲烷

燃料

電池

負(fù)極反應(yīng)：[7]

.

?。正極反應(yīng)：O2＋4e－＋2H2O

4OH－。電池反應(yīng)：CH4＋2OH－＋2O2

C

＋3H2O

1.

易錯(cuò)辨析。(1)堿性鋅錳電池是一次電池，其中MnO2是催化劑，可使堿性鋅錳電池的比能量

高、可儲(chǔ)存時(shí)間長。

(

?

)(2)鉛酸蓄電池放電時(shí)，正極與負(fù)極質(zhì)量均增加。

(

√

)(3)燃料電池工作時(shí)燃料在電池中燃燒，熱能轉(zhuǎn)化為電能。

(

?

)?√?

(2)你能發(fā)現(xiàn)二次電池放電時(shí)的電極反應(yīng)與充電時(shí)的電極反應(yīng)之間的關(guān)系嗎？二次電池充電時(shí)的陰極反應(yīng)是放電時(shí)的負(fù)極反應(yīng)的“逆反應(yīng)”；充電時(shí)的陽極反應(yīng)

是放電時(shí)正極反應(yīng)的“逆反應(yīng)”。增大

2H2SO4

3.

北京冬奧會(huì)期間使用氫燃料清潔能源汽車，其氫氧燃料電池工作示意圖如圖

所示。(1)電極a為電池的

(填“正”或“負(fù)”)極。(2)電極b表面的反應(yīng)為

?。(3)電池工作過程中OH－向電極

(填“a”或“b”)移動(dòng)。負(fù)

a

4.

甲烷作燃料電池的負(fù)極反應(yīng)物時(shí)，其電極反應(yīng)式在不同的介質(zhì)中有不同的寫法。(1)強(qiáng)酸作介質(zhì)

?。(2)導(dǎo)O2－固體作介質(zhì)

?。(3)熔融碳酸鹽作介質(zhì)

?。

A.

正極反應(yīng)為V

＋2H＋＋e－

VO2＋＋H2OB.

負(fù)極附近的溶液由紫色逐漸變?yōu)榫G色C.

每生成1molH2O轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量為0.5molD.

放電過程中溶液的pH逐漸增大C

A.

充電時(shí)，電池的總反應(yīng)Li2O2

2Li＋O2B.

充電效率與光照產(chǎn)生的電子和空穴量有關(guān)C.

放電時(shí)，Li＋從正極穿過離子交換膜向負(fù)極遷移D.

放電時(shí)，正極發(fā)生反應(yīng)O2＋2Li＋＋2e－

Li2O2C

技巧點(diǎn)撥原電池電極反應(yīng)式的書寫模型1.

“公式法”書寫原電池電極反應(yīng)式2.

“加減法”書寫原電池電極反應(yīng)式命題點(diǎn)2

燃料電池3.

[海南高考改編]某燃料電池主要構(gòu)成要素如圖所示，下列說法錯(cuò)誤的是(

C

)A.

電池可用于乙醛的制備B.

b電極為負(fù)極C.

電池工作時(shí)，a電極附近pH降低D.

a電極的反應(yīng)式為O2＋4e－＋4H＋

2H2OC[解析]結(jié)合圖示裝置可知該燃料電池工作時(shí)，乙烯在b電極上發(fā)生氧化反應(yīng)生成乙

醛，則O2在a電極上發(fā)生還原反應(yīng)，電極反應(yīng)如下：電極電極反應(yīng)負(fù)極(b電極)2CH2

CH2＋2H2O－4e－

2CH3CHO＋4H＋正極(a電極)O2＋4e－＋4H＋

2H2O

結(jié)合上述分析可知，B、D項(xiàng)正確；電池工作時(shí)，a電極上O2發(fā)生還原反應(yīng)時(shí)消耗H＋

生成H2O，即a電極附近溶液pH升高，C項(xiàng)錯(cuò)誤。4.[2021山東]以KOH溶液為離子導(dǎo)體，分別組成CH3OH－O2、N2H4－O2、(CH3)2NNH2－O2清潔燃料電池，下列說法正確的是(

C

)A.

放電過程中，K＋均向負(fù)極移動(dòng)B.

放電過程中，KOH物質(zhì)的量均減小C.

消耗等質(zhì)量燃料，(CH3)2NNH2－O2燃料電池的理論放電量最大D.

消耗1molO2時(shí)，理論上N2H4－O2燃料電池氣體產(chǎn)物的體積在標(biāo)準(zhǔn)狀況下為11.2LC

1.

[鋁－海水電池][2023海南]利用金屬Al、海水及其中的溶解氧可組成電池，如圖所

示。下列說法正確的是(

A

)A.

b電極為電池正極B.

電池工作時(shí)，海水中的Na＋向a電極移動(dòng)C.

電池工作時(shí)，緊鄰a電極區(qū)域的海水呈強(qiáng)堿性D.

每消耗1kgAl，電池最多向外提供37mol電子的電量A[解析]由裝置圖可知該裝置為原電池，其中鋁為活潑金屬，發(fā)生氧化反應(yīng)，為負(fù)

極，則石墨為正極。電極電極反應(yīng)正極(石墨)O2＋4e－＋2H2O

4OH－負(fù)極(Al)Al－3e－

Al3＋

2.

[固體電解質(zhì)傳導(dǎo)][2021重慶]CO2電化學(xué)傳感器是將環(huán)境中CO2濃度轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào)

的裝置，工作原理如圖所示，其中YSZ是固體電解質(zhì)。當(dāng)傳感器在一定溫度下工作

時(shí)，在熔融Li2CO3和YSZ之間的界面X會(huì)生成固體Li2O。下列說法錯(cuò)誤的是(

B

)A.

C

遷移方向?yàn)榻缑鎄→電極bB.

電極a上消耗的O2和電極b上產(chǎn)生的CO2的物質(zhì)的量之比為1∶1C.

電極b為負(fù)極，發(fā)生的電極反應(yīng)為2C

－4e－

O2↑＋

2CO2↑D.

電池總反應(yīng)為Li2CO3

Li2O＋CO2↑B[解析]根據(jù)各電極上轉(zhuǎn)移電子數(shù)相等，知電極a上消耗的O2和電極b上產(chǎn)生的CO2的物質(zhì)的

量之比為1∶2，B項(xiàng)錯(cuò)誤。3.

[電極反應(yīng)式的書寫][2021河北]我國科學(xué)家研究Li－CO2電池，取得了重大科研成

果?；卮鹣铝袉栴}：(1)Li－CO2電池中，Li為單質(zhì)鋰片，則該電池中的CO2在

(填“正”或“負(fù)”)

極發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)。研究表明，該電池反應(yīng)產(chǎn)物為碳酸鋰和單質(zhì)碳，且CO2電還原

后與鋰離子結(jié)合形成碳酸鋰按以下4個(gè)步驟進(jìn)行，寫出步驟Ⅲ的離子方程式。正

Ⅲ.

?

(2)研究表明，在電解質(zhì)水溶液中，CO2氣體可被電化學(xué)還原。CO2在堿性介質(zhì)中電

還原為正丙醇(CH3CH2CH2OH)的電極反應(yīng)方程式為

?

?。

CH3CH2CH2OH＋18OH－

A.

該電池只需更換鋁板就可繼續(xù)使用B.

以網(wǎng)狀的鉑為正極，能增大與氧氣的接觸面積C.

電池工作時(shí)，電子由鉑電極沿導(dǎo)線流向鋁電極D.

負(fù)極的電極反應(yīng)式為Al－3e－＋3OH－

Al(OH)3C

2.

[浙江高考]化學(xué)電源在日常生活和高科技領(lǐng)域中都有廣泛應(yīng)用。A.

甲：Zn2＋向Cu電極方向移動(dòng)，Cu電極附近溶液中H＋濃度增加B.

乙：正極的電極反應(yīng)式為Ag2O＋2e－＋H2O

2Ag＋2OH－C.

丙：鋅筒作負(fù)極，發(fā)生氧化反應(yīng)，鋅筒會(huì)變薄D.

?。菏褂靡欢螘r(shí)間后，電解質(zhì)溶液的酸性減弱，導(dǎo)電能力下降下列說法不正確的是(

A

)A

3.

[2024長沙長郡梅溪湖中學(xué)考試改編]酸性甲醇燃料電池的工作原理如圖所示，下

列有關(guān)說法不正確的是(

D

)A.

Pt(b)為正極B.

工作時(shí)，H＋由a極室向b極室遷移C.

Pt(a)的電極反應(yīng)式為CH3OH－6e－＋H2O

CO2↑＋6H＋D.

工作時(shí)，電子從Pt(a)經(jīng)負(fù)載流向Pt(b)，再經(jīng)電解質(zhì)溶液

流回Pt(a)D[解析]

4.

[2024武漢部分學(xué)校調(diào)研]我國科技工作者設(shè)計(jì)了一種CO2轉(zhuǎn)化的多功能光電化學(xué)平

臺(tái)，實(shí)現(xiàn)了CO生產(chǎn)與塑料到化學(xué)品的協(xié)同轉(zhuǎn)化，其原理如圖所示。下列說法錯(cuò)誤的

是(

D

)A.

光催化電極的電勢(shì)：a＞bB.

電池工作時(shí)，負(fù)極區(qū)溶液的pH減小C.

正極區(qū)的電極反應(yīng)為CO2＋2e－＋2HC

CO＋2C

＋H2OD.

當(dāng)電路中通過1mol電子時(shí)，正極區(qū)溶液質(zhì)量增大39gD

5.

[2023寧夏石嘴山模擬]我國研發(fā)了一種治理污水有機(jī)物的技術(shù)，通過膜電池除去

廢水中的乙酸鈉和對(duì)氯苯酚，其工作原理如圖所示，下列說法正確的是(

C

)A.

B極為電池的正極，發(fā)生還原反應(yīng)B.

微生物膜的作用主要是提高B極的導(dǎo)電性C.

A極電極反應(yīng)式為

＋H＋＋2e－

Cl－＋