2025年高考化學復習教案：原電池的工作原理及常見電池

第六章化學反應與能量變化

第3講原電池的工作原理及常見電池

（教師尊享?命題分析

課標要求核心考點五年考情核心素養(yǎng)對接

1.知道化學反應可以實現(xiàn)2023廣東，T6；

證據(jù)推理與模型認知：理

化學能與其他能量形式的2023海南，T8；

解原電池的構造及工作原

轉化，以原電池為例認識2022全國甲，T10；

理；能建立氧化還原反應

化學能可以轉化為電能，原電池2021山東，T10；

與原電池的關聯(lián)；能建立

從氧化還原反應的角度初的工作2021廣東，T9；

電化學原理與裝置間的關

步認識原電池的工作原原理及2021重慶,T13；

聯(lián)；能解釋實際電池的工

理。其應用2021上海，T18；

作原理；能判斷裝置是否

2.體會提高燃料的燃燒效2020山東,T10；

產(chǎn)生電流；能判斷電流方

率、開發(fā)高能清潔燃料和2020海南，T11；

向和離子移動方向，預測

研制新型電池的重要性。2019江蘇，T11

電極反應及現(xiàn)象，書寫陌

3.學生必做實驗：化學能常見化2019年4月浙江，

生電極反應式

轉化成電能學電源T12

1.近年高考關于原電池的考查一直是?？汲Ｐ拢O題背景

新、設問角度新。常以選擇題的形式考查原電池的工作原理

及其應用，非選擇題中常結合元素化合物等知識考查電極反

命題分析預測應式的書寫以及利用得失電子守恒進行相關計算。

2.預計2025年高考仍會考查原電池的工作原理及其應用、電

極反應式的書寫及正誤判斷、溶液中離子的遷移方向及濃度

變化、二次電池的充放電過程分析等

（教師尊享?學科觀點與視角:

1.宏觀與微觀結合視角

物質變化能量變化

宏觀氧化還原反應能量轉換

微觀電子得失離子（或電子）克服（或依靠）電場力做功

2.跨學科（融合）視角

內電路陽離子移外電路電子移向

微粒運動

向電勢高的正極電勢高的正極

力與功克服電場力做功依靠電場力做功

「機械能（電動機）

止興,能■出能1,其他形式

能量轉換

I化字能,A|電能1,A能量熱能（電飯煲）

-光能（電燈）

內電路產(chǎn)生電能外電路消耗電能

3.思維觀點

守恒觀（1）得失電子守恒；（2）能量轉換守恒

（1）物質變化過程中伴隨著能量變化。

（2）物質變化是能量變化的基礎，決定著能量變化的大小和形式。

［說明：同樣的一個自發(fā)進行的氧化還原反應，若是直接在燒杯中進行，則化學

變化觀

能不可能轉化為電能；若是在“不可逆”的原電池裝置（實際情形）中進行，

化學能部分轉化為電能；若是在“可逆”的原電池裝置（理想情形）中進行,

則化學能可完全轉化為電能］

注：這里的“可逆”并不是指充電、放電那種含義，而是物理化學中的名詞。

［知識導圖

rfWl—化學能轉化為電能的裝置

「①能自發(fā)進行的氧化還原反應

口構成條件卜②兩個導電電極

L③兩電極插入離子導體中形成閉合回路

原電池U「①W鎰干電池）

-翻鋅電池卜次電池

U常見電池卜-③鉛酸蓄電池—二次電池

-④氫氧燃料電池

L總甲標燃料由池

考點1原電池的工作原理及其應用

---------------------，教材幫）讀透教材融會貫通-------------------------------、

I知識整合

1.原電池

（1）定義：將「11化學能轉化為「21電能的裝置。

（2）原電池的構成條件

d負極反應物h「I正極反應物卜1

1離子導體|一

I負極材料pq正極材料口

電子導體

①能自發(fā)進行的⑶氧化還原反應。

②一般有兩個活動性不同的電極（燃料電池的兩個電極可以相同）。

③形成F4I閉合回路，需滿足三個條件：a.存在離子導體（電解質）；b.兩電極直接或

間接接觸；c.兩電極插入離子導體中。

注意離子導體既可以是電解質的水溶液，也可以是能傳導離子的固體電解質或熔融電解

質，還可以是有機電解質溶液等。

2.原電池的工作原理（以Zn—Cu原電池為例）

電極名稱負極正極

電極材料ZnCu

電極反應［5］Zn—2e—Zi?+⑹CF+Ze-Cu

反應類型反氧化反應⑻還原反應

電子流動方向：負極—導線—正極;

電子、電流

（電子不下水，離子不上岸）

方向

電流方向：正極T導線一負極

乙裝置的鹽橋中的電解質若為KN03,則K+移向［9］右池（填“左”或

“右”，下同），NO,移向ri。］左池。

問題

乙裝置的鹽橋中的電解質能為Na2s和BaCb嗎？為什么？［11］不能。因

為S2一與Zi?+、Cu2+形成沉淀，Ba2+與SO；一形成沉淀

【知識活用

1.易錯辨析。

（1）在原電池中，電極反應為氧化反應的一極一定是負極。（Y）

（2）在鋅銅原電池中，因為有電子通過電解質溶液形成閉合回路，所以有電流產(chǎn)生。

（X）

（3）兩種活潑性不同的金屬組成原電池的兩極，活潑金屬一定為負極。（X）

（4）某原電池反應為Cu+2AgNO3^Cu（NO3）2+2Ag,裝置中的鹽橋內可以是含KC1

飽和溶液的瓊脂。（X）

（5）使用鹽橋可以提高電池的能量轉換效率。（Y）

2.（1）左側甲裝置與乙裝置相比，乙裝置的優(yōu)點是避免Zn與C比04直接反應而產(chǎn)生能

量損耗。

(2)請簡述左側乙裝置中鹽橋的作用：①構成閉合回路；②鹽橋中的離子定向移動保持

左、右兩池正、負電荷平衡。

3.某科學探究小組用如下裝置設計原電池，其中不能形成原電池的是①④(填標

號)，原因是①中酒精是非電解質；④中未形成閉合回路

1K;研透高考明確方向

命題點1原電池正、負極的判斷

1.有下圖所示的四個裝置，回答相關問題:

空氣

r^>ir<5)i

Mg||A1Mg||A1Fe||CuFe||CCu

K.-

二二■二■二二7ZC1.-Z.-ZL-ZCS.-:二li--

稀H2sosNaOH溶液濃HNQaNaCl溶液

①③④

(1)圖①中，Mg作負極。

(2)圖②中，Mg作正極,寫出負極反應式：Al+4OH--3e-~［Al(OH)41

,正極反應式：2H?0+2^^20H+H2T,總反應的離子方程式：2A1+2OH-

+6氏0-2-A1(OH)I+3H2f。

(3)圖③中，F(xiàn)e作正極,寫出負極反應式：Cu—2屋『Ci?+,正極反應式：—

2N0；+4H++2e^^2NO2T+2H2。，總反應的化學方程式：Cu+4HNCh(濃)

^Cu(NO3)2+2NO2T+2H2O。

(4)圖④裝置能否構成原電池？能(填“能”或“否”)，若能構成原電池，正極為

Cu,電極反應式為。2+4屋+2H2O^4OH」(若不能構成原電池，后兩間不用回

答)。

2.［浙江高考］銀鋅電池是一種常見化學電源，其反應原理：Zn+Ag2O+H2O^Zn(OH)2

+2Ag?其工作示意圖如圖所示。下列說法不正確的是(D)

Zn電極電極

溶液

A.Zn電極是負極

B.Ag2O電極發(fā)生還原反應

-

C.Zn電極的電極反應式：Zn-2e+2OH^Zn(OH)2

D.放電前后電解質溶液的pH保持不變

解析根據(jù)電池總反應Zn+AgzO+HzO^Zn(OH)2+2Ag可知，Zn從0價變?yōu)?2

價,化合價升高，失去電子，則Zn電極為負極，在堿性條件下，Zi?+與OJT結合生成Zn

(OH)2,故Zn電極反應式為Zn—2e—+2OH-^Zn(OH)2,A、C項正確；AaO電極

為正極，發(fā)生還原反應，B項正確；根據(jù)總反應知，放電過程中不斷消耗水，故放電后電

解質溶液的pH增大，D項錯誤。

技巧點撥

判斷原電池正、負極的方法

判斷方法負極正極

電極材料活潑金屬較不活潑金屬或非金屬

通入物質通入還原劑的電極通入氧化劑的電極

電極反應類型發(fā)生氧化反應的電極發(fā)生還原反應的電極

電子流向電子流出的電極電子流入的電極

(或電流方向)(或電流流入的電極)(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，質量減少電極增重或質量不變

注意電池在工作過程中，負極質量不一定減少，如常見的鉛酸蓄電池(總反應為Pb+

PbO2+2H2SO4^2PbSO4+2H2O),電池工作一段時間后，正極與負極質量均增大。

命題點2原電池的設計

3.某化學學習小組同學利用Fe3+與「發(fā)生的氧化還原反應設計一個原電池，并進行有關實

驗探究。請回答相關問題：

(1)畫出簡單的示意圖，并標明所使用的用品。要求：右池中電極上發(fā)生氧化反應。

供選擇的實驗用品：KC1溶液，F(xiàn)eCb溶液，F(xiàn)eCb溶液，KI溶液，銅片，鋅片，鐵片，石

墨，燒杯，鹽橋，導線，靈敏電流計。

（2）利用（1）中設計好的裝置，控制適合的條件對反應2Fe3++2「U2Fe2++b進行實驗

探究：

①反應開始時，右池電極反應式為2「一21—I2,鹽橋中的陰（填“陽”或

“陰”）離子向右池移動。

②電流計指針不發(fā)生偏轉時，反應達到化學平衡狀態(tài)，在左池中加入FeCb固體，右池的

電極作正（填“正”或“負”）極。

解析（2）①由圖示結合原電池原理分析可知，左池石墨電極上Fe3+得電子變成Fe2+,

被還原，電極反應式為Fe3++e「^Fe2+,右池石墨電極上「失去電子變成L,被氧化，

電極反應式為2「一2^^卜。鹽橋中陰離子移向負極，陽離子移向正極。②電流計指針

不發(fā)生偏轉，反應達到平衡狀態(tài)后，在左池中加入FeCb固體，平衡2Fe3++2「U2Fe2++b

向左移動，L被還原為「，右池中石墨為正極。

技巧點撥

原電池的設計

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（一般為較活潑金屬）作負極，活動性比負極弱的金屬或非金

屬導體作正極。

3.構成閉合回路：用導線將確定好的正負極連接，插入離子導體（電解質溶液等）中形成

閉合回路。如果兩個半反應分別在兩個容器中進行，中間連接鹽橋。

4.畫出裝置圖：結合要求及反應特點，畫出原電池裝置圖，標出電極材料的名稱、正負

極、電解質溶液等。

命題點3原電池原理的應用

4.［比較不同金屬的活動性］有a、b、c、d四個金屬電極，有關的實驗裝置及部分實驗現(xiàn)象

如下:

if@7a

實驗

裝置

稀疏酸

CuSO.溶液稀硫酸稀疏酸

部分實a極質量減少；bb極有氣體產(chǎn)d極溶解；c極有電流從a極流向d

驗現(xiàn)象極質量增加生；c極無變化氣體產(chǎn)生極

由此可判斷這四種金屬的活動性順序是（C）

A.a>b>c>dB.b>c>d>a

C.d>a>b>cD.a>b>d>c

解析把四個實驗從左到右分別編號為①②③④，則由實驗①現(xiàn)象可知，a為負極，b為正

極，金屬活動性a>b;由實驗②現(xiàn)象可知，b可與稀硫酸反應產(chǎn)生H2,c不與稀硫酸反

應，則金屬活動性b>c;由實驗③現(xiàn)象可知，d為負極，c為正極，則金屬活動性d>c;

由實驗④現(xiàn)象可知，d為負極，a為正極，則金屬活動性d>a。綜上所述可知金屬活動性d

>a>b>Co

技巧點撥

原電池原理的應用

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

較弱的金屬或能導電的非金屬。

2.加快化學反應速率：氧化還原反應形成原電池時，反應速率加快。例如在鋅與稀硫酸制

H2的溶液中，滴加少量硫酸銅溶液，發(fā)生置換反應Zn+Cu2+^Zn2++Cu,構成Zn—Cu

一稀H2SO4原電池，加快反應速率。

3.用于金屬的防護：金屬制品作原電池的正極而得到保護。

考點2常見化學電源

（--------------------------［教材幫:，讀透教材融會:

庭n城:蓊教材讀厚?

1.常見化學電源類型

類型裝置工作原理

堿性鋅錦電池負極反應：[1]Zn—2e—+20IT—Zn(OH)2。

-

正極反應：MnO2+e+H2O^MnO(OH)+OHo

?的混合物

電池反應：Zn+2MnO2+2H2O^=2MnO(OH)+Zn

一次(OH)2

電池銀鋅（紐扣）電池

負極反應：⑵Zn—2e—+2OIT^ZnO+H2。。

-

正極反應：Ag2O+2e~+H2O^2Ag+2OH0

電池反應：Zn+Ag2O^=ZnO+2Ag

放電時：

鉛酸蓄電池

負極反應為「+；；

二次Pb—2eS0-^PbSO4

電池+

正極反應為PbO2+2r+S0：+4H—PbSO4+2H2O；

電池反應為⑶Pb+PbCh+ZHzSCU—2PbSC)4+2H2O

2.燃料電池

類型裝置工作原理

負極反應：⑷反一2晨^2口。正極反應：O2+

-+

4e+4H^=2H20o

氫氧

電池反應：2H2+C)2^2H2O

燃料

電池負極反應：⑸%一21+2011-^2H2。。

--

正極反應：O2+4e+2H2O^4OH0

電池反應：2H2+O2^=2H2。

氫氧負極反應：⑹反一2e+02^^/01

-2

燃料正極反應：O2+4e^=2O^o

電池電池反應：2H2+O22H2。

負極反應：F71CH4~8e+10QH=C0^+

惰性電%|"?"@[jt性電極

甲烷

uiw

7H2OQ

燃料

正極反應：O2+4e~+2H2O^4OH-o

電池

_

電池反應：CH4+2OH+202^COJ+3H2O

[知識活用教材讀活

1.易錯辨析。

(1)堿性鋅鎰電池是一次電池，其中MnCh是催化劑，可使堿性鋅鎰電池的比能量高、可

儲存時間長。(X)

(2)鉛酸蓄電池放電時，正極與負極質量均增加。(4)

(3)燃料電池工作時燃料在電池中燃燒，熱能轉化為電能。(X)

2.(1)鉛酸蓄電池在放電過程中溶液的pH逐漸增大(填“增大”或“減小”)，充

電時陽極反應為PbSO4+2H2O—2e-^PbO2+S0:+44，陰極反應為PbSC>4+

2e-^Pb+SO>,總反應為2Pbsc)4+2H2O^=Pb+PbC)2+2H2so4。

(2)你能發(fā)現(xiàn)二次電池放電時的電極反應與充電時的電極反應之間的關系嗎？

二次電池充電時的陰極反應是放電時的負極反應的“逆反應”；充電時的陽極反應是放電

時正極反應的“逆反應”。

3.北京冬奧會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。

驅動汽車

KCH瀟海

（1）電極a為電池的負（填“正”或“負”）極。

（2）電極b表面的反應為。2+4屋+2H2O^4OH-。

（3）電池工作過程中OH一向電極」^（填"a”或"b”）移動。

4.甲烷作燃料電池的負極反應物時，其電極反應式在不同的介質中有不同的寫法。

（1）強酸作介質CH4—8屋+2H2O^CO2+8H'。

（2）導。2-固體作介質CHt—8屋+4。2一^。。2+2壓0。

（3）熔融碳酸鹽作介質CH4—8e-+4c0、^5co2+2H2O。

高考幫研透高考明確方向-----------------------------

f---------------------1

命題點1原電池電極反應式的書寫

“運用“公式法”書寫］全機電池以惰性材料作電極，電解質溶液顯酸性，電池總反應為

2++2+3+

V0：（黃色）+V（紫色）+2H—V0（藍色）+H2O+V（綠色）。下列說法錯

誤的是（C）

負載

:一二?I

voy\;o2+—三生三三：：：：：里！一v"/v2

+2+

A.正極反應為VO；+2H+e-^VO+H2O

B.負極附近的溶液由紫色逐漸變?yōu)榫G色

C.每生成1molH2O轉移電子的物質的量為0.5mol

D.放電過程中溶液的pH逐漸增大

解析由題圖和電池總反應VO：+V2++2H+-VO2++H2O+V3+可知，正極反應為

VO：+2H++e^^=VO2++H,0,負極反應為丫2+—5^=丫3+,所以負極附近溶液的顏色

H

由紫色逐漸變?yōu)榫G色，A、B項正確。由電極反應VO2+2才+^^VO2++H2O可知，

反應每生成1molH2O轉移電子的物質的量為1mol,C項錯誤。由電池總反應可知，放電

過程中H+不斷被消耗，所以溶液的pH逐漸增大，D項正確。

2.［運用“加減法”書寫］［2022全國乙］Li—Ch電池比能量高，在汽車、航天等領域具有良好

應用前景。近年來，科學家研究了一種光照充電Li—Ch電池（如圖所示）。光照時，光催

化電極產(chǎn)生電子（1）和空穴（h+）,驅動陰極反應（Li++e「=Li）和陽極反應

++

（Li2O2+2h^=2Li+O?）對電池進行充電。下列敘述錯誤的是（C）

u

/

\

1光

金誠充充放、催

屬獨7電電電化

鋰

/

、,電

U

.。

*極

輛祁2質

/施瞳

離孑

+。2

2口

。2^

應口2

總反

池的

，電

電時

A.充

關

量有

空穴

子和

的電

產(chǎn)生

光照

率與

電效

B.充

移

極遷

向負

換膜

子交

過離

極穿

卡從正

，Li

電時

C.放

。2

^口2

+2屋

2口+

應。2+

生反

極發(fā)

，正

電時

D.放

則根

應，

極反

和陰

反應

陽極

時的

充電

給出

干中

，題

電池

二次

置為

該裝

知，

圖可

由題

解析

得

法”

加減

據(jù)“

+。2

2Li+

+2h+

小。？

反應

陽極

^Li

e-=^

i,+

L

反應

+陰極

2L