高考化學一輪復習：原電池、化學電源（講義）（解析版）

第22講原電池化學電源

目錄

考情分析【夯基?必備基礎知識梳理】

網(wǎng)絡構建知識點1化學電源的優(yōu)點和優(yōu)劣判斷標準

1考點一原電池的工作原理及應用知識點2一次電池

【夯基?必備基礎知識梳理】知識點3二次電池

知識點1原電池定義及本質知識點4燃料電池

知識點2原電池裝置模型【提升?必考題型歸納】

知識點3原電池的工作原理考向1考查一次電池的工作原理及應用

知識點4原電池的應用考向2考查可充電電池的工作原理及應用

【提升?必考題型歸納】考向3考查燃料電池的工作原理及應用

考向1考查原電池工作原理考向4考查多液電池的工作原理及應用

考向2考查原電池原理的應用

真題感悟

2考點二化學電源

考點要求考題統(tǒng)計考情分析

2023新課標卷10題，6分分析近三年高考試題，高考命題在本講有以下規(guī)律：

原電池2022全國乙卷12題，6分1.從考查題型和內容上看，高考命題以選擇題和非選擇題呈現(xiàn)，

2021全國甲卷9題，6分考查內容主要有以下兩個方面：

(1)以新型化學電源為背景，考查原電池的工作原理以及電極反應

2023全國乙卷12題，6分

方程式的書寫、離子移動方向等。

化學電源2022湖南卷8題，3分

(2)與工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)相結合，考查電極產(chǎn)物的分析及檢驗等。

2021湖南卷12題，4分

2.從命題思路上看，側重以新型電源為載體考查原電池的工作

原理。

(1)選擇題：常以新型電源和生產(chǎn)生活、科學實驗、物質制備等為

背景，考查電極的判斷、離子或電子的移動方向、電子轉移數(shù)目

的判斷和電極反應式的書寫等。

(2)非選擇題：與化學實驗、化學平衡、離子平衡、元素及其化合

物等知識相結合來綜合考查，常考查電極反應式的書寫、探究原

電池原理的應用。

3.根據(jù)高考命題的特點和規(guī)律，復習時要注意以下幾個方面：

(1)構成原電池的基本元件有哪些；

(2)該電池有哪些特點；

(3)電極選擇與電解液選擇有何要求。

單液原電池

鹽橋中裝有飽和

的KQ、KN03

等溶液和瓊膠制

成的膠凍

連接

內

電

路

，

形

成

閉

合

回

路正極：還原反應

工作原理負極：氧化反應

平衡電

荷，使鹽橋的作用

加快反應速率

原電池鹽橋一雙液原電池

不斷產(chǎn)一次電池

生電流電

制造化學電源二次電池

鹽橋中離子移池

化燃料電池

向：鹽橋含飽

和學

KCI(KNO3電

源

)溶液，K+

移向正極，CI

-(NO3-)

移向負極

自發(fā)進行的氧化還原反應

活潑性不同的兩電極

電解質溶液

兩電極直接或間接接觸閉合回路

兩電極插入電解質溶液中

考點一原電池的工作原理及應用

?夯基?必備基礎知識梳理

知識點1原電池定義及本質

1.概念：原電池是把化學能轉化為電能的裝置,

2.反應本質：自發(fā)進行的氧化還原反應。

知識點2原電池裝置模型及構成條件

（觀察閉合回路特征）

活潑金屈電極、

發(fā)生氧

燃料、還原性

化反應

物質等，物質中-

臀些蚪有元I部素化腳合，

有元素化合價-

升高觀察兩極材料或加入

（通入）物質、反應得征

（1）一看反應：看是否有能直發(fā)皿的氧化還原反應發(fā)生（一般是活潑性強的金屬與電解質溶液反應）。

（2）二看兩電極：一般是活潑性丕回的兩電極。

（3）三看是否形成閉合回路，形成閉合回路需三個條件：

①電解質溶液；

②兩電極直接或間接接觸；

③兩電極插入電解質溶液中。

知識點3原電池的工作原理（以鋅銅原電池為例）

將b沿導線傳遞,有電流產(chǎn)生

1.反應原理

①電子移動方向：鋅失電子逐漸溶解變成Zn2+進入溶液,電子從負極經(jīng)導線流入正極。

②離子移動方向：陰離子向魚極移動（如SOT）,陽離子向正極移動（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）。

③兩極電極反應式

負極（鋅極）：Zn—2e-=Zn2+（氧化反應）。

正極（銅極）：2H++2e-=H2（還原反應）。

總反應：Zn+2H+^=Zn2++H211>

2.單液原電池和雙液原電池對比

比較項目單液原電池雙液原電池

相同點正負極，電極反應，總反應式，電極現(xiàn)象

不能量

化學能轉化為電能和熱能化學能只轉化為電能

同變化

點反應

兩極反應在相同區(qū)域兩極反應在不同區(qū)域

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、KN03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（KNO3）溶液，K+移向正極，CP（NO3）移向負極

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

【名師點撥】以銅鋅原電池為例構建原電池的認知模型

原里

觀

宏

象

現(xiàn)費普電流表指針偏轉有紅色

觀浴解電子移動方向物質生成

微

樓

過陰離子移向.

極

電

物y/Iz生匹陽離子移向丁黃五明

產(chǎn)氧化產(chǎn)物還原產(chǎn)物

極失電子得電子

工

放1I

還原劑氧化劑、.

失e-場所電子離子得e-場所

（負極材料）導體導體（正極材料）

知識點4原電池的應用

1.比較金屬的活動性強弱：原電池中，負極一般是活動性較強的金屬，正極一般是活動性較弱的金屬（或非

金屬）。

2.加快化學反應速率：一個自發(fā)進行的氧化還原反應，形成原電池時會使反應速率增大。如在Zn與稀硫酸

反應時加入少量CuSCU溶液構成原電池，反應速率增大。

【特別提醒】原電池加快反應速率的理解：在理解形成原電池可加快反應速率時，要注意對產(chǎn)物量的理解,

Zn與稀硫酸反應時加入少量CuSC）4溶液，鋅足量時，不影響產(chǎn)生H2的物質的量，但稀硫酸足量時，產(chǎn)生

%的物質的量要減少。

3.用于金屬的防護：使被保護的金屬制品作原電池正極而得到保護。如要保護一個鐵質的輸水管道或鋼鐵橋

梁等，可用導線將其與一塊鋅塊相連，使鋅作原電池的負極。

4.設計制作化學電源

①拆分反應：將氧化還原反應分成兩個半反應。

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

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

③構成閉合回路：電解質溶液一般要能夠與負極發(fā)生反應，或者電解質溶液中溶解的其他物質能與負極發(fā)

生反應（如溶解于溶液中的空氣）。如果兩個半反應分別在兩個容器進行（中間連接鹽橋），則兩個容器中的

電解質溶液應含有與電極材料相同的金屬的陽離子。

④畫裝置圖：結合要求及反應特點，畫出原電池裝置圖，標出電極材料名稱、正負極、電解質溶液等。

一提升?必考題型歸納

考向1考查原電池工作原理

例1.（2023?廣東?校聯(lián)考模擬預測）硫化氫（H2S）是強烈的神經(jīng)毒素，對黏膜有強烈的刺激作用?？蒲腥藛T

設計了如圖裝置，借助太陽能，將H2s再利用，變廢為寶。下列敘述正確的是

質子交換膜

A.b電極發(fā)生氧化反應

B.a電極區(qū)不可用NaOH溶液作電解質溶液

C.H+的遷移方向為b電極—a電極

D.每生成2gH2,負極區(qū)需消耗22.4LH2s

【分析】根據(jù)工作原理圖分析可知,b電極上H+獲得電子生成氫氣，則b作正極，電極反應式為2H++2e-=H2f,

因此a作負極，F(xiàn)e2+失去電子，電極反應為Fe2+-e=Fe3+。

【解析】A.由分析可知，b作正極，電極反應式為2H++2e-=H2f,則b電極發(fā)生還原反應，A錯誤；B.由

分析可知，a電極區(qū)反應為：Fe2+-e-=Fe3+,若用NaOH溶液作電解質溶液則生成Fe（OH）2、Fe（OH）3覆蓋在

電極a上，阻止反應繼續(xù)進行，B正確；C.由分析可知，a電極為負極，b電極為正極，故H+的遷移方向

為負極a電極一正極b電極，C錯誤；D.題干未告知H2s所處的狀態(tài)是否為標準狀況，故無法計算每生成

2gH2,負極區(qū)需消耗H2s的體積，D錯誤；故答案為：B。

【答案】B

【變式訓練1】（2023?河北張家口?統(tǒng)考一模）利用同種氣體在兩極濃度不同而產(chǎn)生電勢差可設計成氣體濃差

電池，利用濃差電池可測定混合氣體中某氣體含量。實驗室通過氧氣濃差電池測定空氣中氧氣含量的工作

原理如圖所示，其中在參比電極上通入純氧氣，測量電極上通入空氣。下列說法錯誤的是

參

比測

電量

電

C）2、

極熔融Zr

極

混合物

CaO

0%

傳遞

用于

物可

混合

CaO

Ch、

融Zr

A.熔

極

參比電

路流向

經(jīng)外電

量電極

子由測

，電

作時

B.工

更準確

氣含量

氣中氧

所得空

數(shù)計算

初期讀

，用

作時

C.工

量越高

氧氣含

空氣中

大，

勢差越

，電

強下

同壓

D.相

極;

極作正

比電

，則參

反應

還原

發(fā)生

電子

得到

應中

在反

】氧氣

【分析

2

負

子由

，電

氧氣

生成

電子

一失

負極

0-，

化為

子轉

得電

氧氣

極，

作正

電極

參比

可知，

由分析

】A.

【解析

電子

；B.

正確

-，A

傳遞

用于

動可

向移

極定

向負

離子

的氧

離出

物電

氧化

金屬

熔融

極，

向正

路流

外電

極經(jīng)

,

理知

作原

由工

；C.

正確

極，B

參比電

路流向

經(jīng)外電

量電極

子由測

，電

作時