原電池、化學(xué)電源-2025年高考化學(xué)一輪復(fù)習(xí)知識(shí)清單（新高考專用）（學(xué)生版）

知識(shí)清單18原電池化學(xué)電源

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知識(shí)點(diǎn)01原電池的工作原理及應(yīng)用知識(shí)點(diǎn)02化學(xué)電源

思維導(dǎo)圖

原電池化學(xué)

電源

知識(shí)梳理

知識(shí)點(diǎn)01原電池的工作原理及應(yīng)用

梳理歸納

1.原電池的概念和實(shí)質(zhì)

(1)概念：將能轉(zhuǎn)化為能的裝置。

(2)實(shí)質(zhì)：利用能的氧化還原反應(yīng)把能轉(zhuǎn)化為能。

2.原電池的工作原理

(1)電極反應(yīng)：

負(fù)極：電子，發(fā)生反應(yīng)

正極：電子，發(fā)生反應(yīng)

(2)電子移動(dòng)方向：從極流出沿導(dǎo)線流入極，電子通過(guò)電解質(zhì)溶液。

(3)離子移動(dòng)方向：

①陰離子向極移動(dòng)，陽(yáng)離子向極移動(dòng)。

②如果有鹽橋：鹽橋中的陰離子移向區(qū)，陽(yáng)離子移向區(qū)。

(4)鹽橋的作用：

①離子通道，形成o

②避免直接反應(yīng)，減少電流的衰減。

3.原電池的構(gòu)成條件

①形成;

②兩個(gè)不同的電極，相對(duì)較活潑的金屬作極；

③電解質(zhì)溶液或熔融電解質(zhì)；

④的氧化還原反應(yīng)(一般能對(duì)外界能量)。

【易錯(cuò)提醒】

(1)構(gòu)成原電池的兩電極材料不一定都是金屬，正極材料可以為導(dǎo)電的非金屬，例如石墨。兩極材料

可能參與反應(yīng)，也可能不參與反應(yīng)。

(2)兩個(gè)活潑性不同的金屬電極用導(dǎo)線連接，共同插入電解質(zhì)溶液中不一定構(gòu)成原電池，必須有一個(gè)

能自發(fā)進(jìn)行的氧化還原反應(yīng)。

(3)在判斷原電池正負(fù)極時(shí)，既要考慮金屬活潑性的強(qiáng)弱，也要考慮電解質(zhì)溶液性質(zhì)。如Mg—A1—

HC1溶液構(gòu)成的原電池中，負(fù)極為Mg；但是Mg—Al—NaOH溶液構(gòu)成的原電池中，負(fù)極為A1,正極為

Mg=

4.原電池原理的應(yīng)用

(1)設(shè)計(jì)制作化學(xué)電源

①用雙線橋分析氧化還原反應(yīng)的電子轉(zhuǎn)移方向和數(shù)目；

②分別寫出正、負(fù)極的電極反應(yīng)式(半反應(yīng)式)；

③根據(jù)電極反應(yīng)式確定半電池的電極材料和電解質(zhì)溶液：

a.電極材料：一般作負(fù)極，(或?qū)w)作正極；

b.電解質(zhì)溶液：負(fù)極電解液一般是負(fù)極金屬對(duì)應(yīng)的的溶液；正極電解液一般是氧化劑對(duì)應(yīng)

的電解質(zhì)溶液。

(2)比較金屬的活動(dòng)性強(qiáng)弱

一般來(lái)說(shuō)，作負(fù)極的金屬的活動(dòng)性正極金屬。

如：有兩種金屬a和b,用導(dǎo)線連接后插入稀硫酸中，觀察到a極溶解，b極上有氣泡產(chǎn)生。由此可

判斷出a是負(fù)極、b是正極，且金屬活動(dòng)性：ab。

(3)加快化學(xué)反應(yīng)速率

氧化還原反應(yīng)形成原電池時(shí)，反應(yīng)速率加快。在鋅與稀H2s。4反應(yīng)時(shí)加入少量CuSC>4溶液，CuSO4

與鋅發(fā)生置換反應(yīng)生成Cu,從而形成原電池，加快產(chǎn)生H2的速率。

(4)用于金屬的防護(hù)：將需要保護(hù)的金屬制品作原電池的而受到保護(hù)。

易錯(cuò)辨析

(l)NaOH溶液與稀硫酸的反應(yīng)是自發(fā)進(jìn)行的放熱反應(yīng)，此反應(yīng)可以設(shè)計(jì)成原電池()

(2)Mg—Al形成的原電池，Mg一定作負(fù)極()

(3)其他條件均相同，帶有“鹽橋''的原電池比不帶“鹽橋”的原電池電流持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)()

(4)原電池工作時(shí)，電子從負(fù)極流出經(jīng)導(dǎo)線流入正極，然后通過(guò)溶液流回負(fù)極()

⑸在Cu|CuSC)4|Zn原電池中，正電荷定向移動(dòng)的方向就是電流的方向，所以CM+向負(fù)極移動(dòng)()

(6)構(gòu)成原電池兩極的電極材料一定是活潑性不同的金屬()

(7)原電池中負(fù)極失去電子的總數(shù)一定等于正極得到電子的總數(shù)()

(8)電解質(zhì)溶液中陰、陽(yáng)離子的定向移動(dòng)，與導(dǎo)線中電子的定向移動(dòng)共同組成了一個(gè)完整的閉合回路()

專項(xiàng)提升

一、原電池的工作原理

1.(1)由組成原電池的電極材料判斷。一般是活動(dòng)性較強(qiáng)的金屬為—極，活動(dòng)性較弱的金屬或能導(dǎo)

電的非金屬為極。

(2)根據(jù)電流方向或電子流動(dòng)方向判斷。電流由極流向極；電子由極流向極。

(3)根據(jù)原電池中電解質(zhì)溶液內(nèi)離子的移動(dòng)方向判斷。在原電池的電解質(zhì)溶液內(nèi)，陽(yáng)離子移向一極,

陰離子移向—極。

(4)根據(jù)原電池兩極發(fā)生的變化來(lái)判斷。原電池的一極失電子發(fā)生氧化反應(yīng)，其—極得電子發(fā)生還

原反應(yīng)。

(5)根據(jù)現(xiàn)象判斷。一般情況下，溶解的一極為—極，增重或有氣體逸出的一極為—極。

2.有下圖所示的四個(gè)裝置，回答相關(guān)問(wèn)題:

空氣

MgAlMgAlFeCuFe

希H2sChNaOH溶》夜?jié)釮NQ,NaCl溶液

①②③④

(1)圖①中，Mg作_______—極。

(2)圖②中,Mg作________—極，寫出負(fù)極反J立式:_________________,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：

(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(wèn)不用回答)。

3.如圖是某同學(xué)設(shè)計(jì)的原電池裝置：

(1)電極I上發(fā)生(填反應(yīng)類型)，作(填電極名稱)。

(2)電極n的電極反應(yīng)式為-

(3)該原電池的總反應(yīng)式為-

(4)鹽橋中裝有含氯化鉀飽和溶液的瓊膠，其作用是o

二、原電池原理的應(yīng)用

1.根據(jù)反應(yīng)2FeC13+Cu=2FeCb+CuC12設(shè)計(jì)原電池，畫出裝置圖，指出電極材料和電解質(zhì)溶液,

寫出電極反應(yīng)式：

①不含鹽橋②含鹽橋

負(fù)極：,正極：O

2.用A、B、C、D、E五塊金屬片，進(jìn)行如下實(shí)驗(yàn)：

(1)A、B用導(dǎo)線相連后，同時(shí)浸入稀H2s。4溶液中，A極為負(fù)極，活動(dòng)性；

(2)C、D用導(dǎo)線相連后，同時(shí)浸入稀H2s。4溶液中，電流由D-導(dǎo)線一C,活動(dòng)性.

(3)A、C相連后，同時(shí)浸入稀H2s。4溶液中，C極產(chǎn)生大量氣泡，活動(dòng)性一

(4)B、D相連后，同時(shí)浸入稀H2s。4溶液中，D極發(fā)生氧化反應(yīng)，活動(dòng)性

(5)用惰性電極電解含B離子和E離子的溶液，E先析出，活動(dòng)性o

綜上所述，這五種金屬的活動(dòng)性從強(qiáng)到弱的順序?yàn)?

知識(shí)點(diǎn)02化學(xué)電源

梳理歸納

1.化學(xué)電源概述

(1)化學(xué)電源的分類

原電池是各種化學(xué)電源的雛形，常分為如下三類：

①一次電池：也叫做干電池，放電后充電的電池。

②二次電池：又稱可充電電池或蓄電池，放電后充電而反復(fù)使用的電池。

③燃料電池：一種連續(xù)地將的化學(xué)能直接轉(zhuǎn)化為電能的化學(xué)電源。

(2)判斷電池優(yōu)劣的主要標(biāo)準(zhǔn)

①比能量：或所能輸出電能的多少。

②比功率：或所能輸出功率的大小。

③電池可儲(chǔ)存時(shí)間的長(zhǎng)短。

(3)化學(xué)電池的回收利用

使用后的廢棄電池中含有大量的、酸和堿等有害物質(zhì)，隨處丟棄會(huì)對(duì)生態(tài)環(huán)境和人體健康造

成危害。廢棄電池要進(jìn)行回收利用。

(4)化學(xué)電源的發(fā)展方向

小型化、供電方便、工作壽命長(zhǎng)、不需要維護(hù)的電池受到人們的青睞，如銀氫電池、鋰離子電池等。

2.一次電池

(1)普通鋅銃干電池

①構(gòu)造(如圖所示)：

負(fù)極：正極：

電解質(zhì)溶液：______________________

②工作原理：

負(fù)極：____________________________________

正極：

總反應(yīng)：Zn+2NH4C1+2MnO2=Zn(NH3)2C12+2MnO(OH)

(2)堿性鋅鎰干電池

①構(gòu)造(如圖所示)：

負(fù)極反應(yīng)物：正極反應(yīng)物：

電解質(zhì)溶液：____________

②工作原理：

負(fù)極：_______________________________________________

正極：_______________________________________________

總反應(yīng)：Zn+2MnO,+2H2O=2MnO(OH)+Zn(OH)2

(3)紐扣式鋅銀電池

總反應(yīng)：Zn+Ag2O+H2O=Zn(OH)2+2Ag=

電解質(zhì)：;

負(fù)極反應(yīng)物：;電極反應(yīng)：

正極反應(yīng)物：;電極反應(yīng)：

3.二次電池

(1)鉛酸蓄電池

鉛酸蓄電池是一種常見的二次電池，其放電過(guò)程表示如下：

Pb+PbO2+2H2SO4=2PbSO4+2H2O

①放電反應(yīng)原理

a.負(fù)極是，正極是,電解質(zhì)溶液是

b.電極反應(yīng)：

c.放電過(guò)程中，負(fù)極質(zhì)量的變化是,H2s04溶液的濃度o

②充電反應(yīng)原理

陰極(還原反應(yīng))反應(yīng)式是；

陽(yáng)極(氧化反應(yīng))反應(yīng)式是;

充電時(shí)，鉛蓄電池正極與直流電源相連，負(fù)極與直流電源相連。即“負(fù)極接

正極接_______

鉛酸蓄電池的充電過(guò)程與其放電過(guò)程相反。

(2)鋰離子電池

含LiPF?的碳酸酯溶液(無(wú)水)

電極電極反應(yīng)

負(fù)極嵌鋰石墨(LiKJ____________________________________

正極鉆酸鋰(LiCoOz)：____________________________________

總反應(yīng)

Li^Cy+Lii_xCoO2=LiCoO2+Cy

反應(yīng)過(guò)程：放電時(shí)，Li+從石墨中脫嵌移向極，嵌入鉆酸鋰晶體中，充電時(shí)，Li+從鉆酸鋰晶

體中脫嵌，由極回到極，嵌入中。這樣在放電、充電時(shí)，鋰離子往返于電池的正

極、負(fù)極之間完成化學(xué)能與電能的相互轉(zhuǎn)化。

3.燃料電池

(1)氫氧燃料電池是目前最成熟的燃料電池，常見的燃料除H?外，還有CO、水煤氣(CO和H?燒類

(如CH。、醇類(如CH3OH)、醛類(如CH30cH3)、氨(NH3)、月井(H2N—NH2)等。如無(wú)特別提示，燃料電池

反應(yīng)原理類似于燃料的燃燒。

(2)燃料電池的電解質(zhì)常有四種類型，酸性溶液、堿性溶液、固體電解質(zhì)(可傳導(dǎo))、熔融碳酸鹽,

不同電解質(zhì)會(huì)對(duì)總反應(yīng)式、電極反應(yīng)式有影響。

(3)氫氧燃料電池是目前最成熟的燃料電池，分為酸性和堿性兩種。

電池酸性堿性或中性

負(fù)極反應(yīng)式

正極反應(yīng)式

總反應(yīng)式

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

4.化學(xué)電源電極反應(yīng)式的書寫

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。

【易錯(cuò)提醒】

(1)H+在堿性環(huán)境中不存在；

(2)02-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

0H-；

(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。

E易錯(cuò)辨析

(1)堿性鋅鎰干電池是一次電池，其中MnC)2是催化劑,可使鋅鎰干電池的比能量高、可儲(chǔ)存時(shí)間長(zhǎng)(

(2)可充電電池中的放電反應(yīng)和充電反應(yīng)互為可逆反應(yīng)()

(3)二次電池充電時(shí)，二次電池的陰極連接電源的負(fù)極，發(fā)生還原反應(yīng)()

(4)氫氧燃料電池在堿性電解質(zhì)溶液中負(fù)極反應(yīng)式為2H2-45==4H+()

⑸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()

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

(7)鉛酸蓄電池放電時(shí)的負(fù)極和充電時(shí)的陽(yáng)極均發(fā)生還原反應(yīng)()

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

(9)在原電池中，正極本身一定不參與電極反應(yīng)，負(fù)極本身一定要發(fā)生氧化反應(yīng)()

(10)手機(jī)、電腦中使用的鋰電池屬于一次電池()

(11)若使反應(yīng)Fe+2Fe3+-3Fe2+以原電池方式進(jìn)行，可用鋅鐵作電極材料()

1.以甲烷燃料電池為例來(lái)分析在不同的環(huán)境下電極反應(yīng)式的書寫方法。

(1)酸性條件

總反應(yīng)式：；

正極反應(yīng)式：;

負(fù)極反應(yīng)式：o

(2)堿性條件

總反應(yīng)式：；

正極反應(yīng)式：；

負(fù)極反應(yīng)式：=

(3)固體電解質(zhì)(高溫下能傳導(dǎo)02-)

總反應(yīng)式：；

正極反應(yīng)式：;

負(fù)極反應(yīng)式：o

(4)熔融碳酸鹽(如熔融K2co3)環(huán)境下

總反應(yīng)式：;

正極反應(yīng)式：；

負(fù)極反應(yīng)式：=

2.鋰銃電池的體積小，性能優(yōu)良，是常用的一次電池。該電池的反應(yīng)原理如圖所示，其中電解質(zhì)LiC104

溶于混合有機(jī)溶劑中，Li+通過(guò)電解質(zhì)遷移進(jìn)入MnO2晶格中，生成LiMnCh?；卮鹣铝袉?wèn)題：

LiClO4

MnO

L,混合有2

機(jī)溶劑

⑴外電路的電流方向是由(填"a”或"b"，下同)極流向極。

(2)電池的正極反應(yīng)式為?

3.利用原電池工作原理測(cè)定汽車尾氣中CO的濃度，其裝置如圖所示。該電池中02-可以在固體介

質(zhì)NASICON(固溶體)內(nèi)自由移動(dòng)，工作時(shí)CP-的移動(dòng)方向(填“從a到b”或“從b到a”)，負(fù)極發(fā)

生的電極反應(yīng)式為。

co

一空氣

4.⑴近年科學(xué)家提出“綠色自由”構(gòu)想。把含有大量CC>2的空氣吹入K2c。3溶液中，再把CO2從溶

液中提取出來(lái)，并使之與H2反應(yīng)生成可再生能源甲醇?？茖W(xué)家還研究了其他轉(zhuǎn)化溫室氣體的方法，利用

如圖所示裝置可以將CO2轉(zhuǎn)化為氣體燃料co。該裝置工作時(shí)，N電極的電極反應(yīng)式為。

(2)氫氣是一種理想的清潔能源，其制取與儲(chǔ)存是氫能源利用領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。有一種制氫方法為光

電化學(xué)分解。其原理如圖所示，鈦酸錮光電極的電極反應(yīng)為40H-—4e-=-O2T+2H2。，則伯電極的

電極反應(yīng)為。

5.(1)為擺脫對(duì)石油的過(guò)度依賴，科研人員將煤液化制備汽油，并設(shè)計(jì)了汽油燃料電池，電池工作原

理如圖所示。一個(gè)電極通入氧氣，另一電極通入汽油蒸氣，電解質(zhì)是摻雜了Y2O3的ZrC>2晶體，它在高溫

下能傳導(dǎo)02-。

汽油蒸氣CO2+H2O

、--Pt電極

?-遷移、固體

,_電解質(zhì)

一、.電極

以辛烷(C8H18)代表汽油，寫出該電池工作時(shí)的負(fù)極反應(yīng)式：o

(2)熔融鹽燃料電池具有較高的發(fā)電效率，因而受到重視。某燃料電池以熔融的K2c。3(其中不含02-

和HCCK)為電解質(zhì)，以丁烷為燃料，以空氣中的氧氣為氧化劑，以具有催化作用和導(dǎo)電性能的稀土金屬

材料為電極。該燃料電池負(fù)極電極反應(yīng)式為2c4HIO+26CCT—525一34co2+IOH2O。試回答下列問(wèn)題:

①該燃料