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

知識清單18原電池化學(xué)電源

清單速覽

知識點01原電池的工作原理及應(yīng)用知識點02化學(xué)電源

思維導(dǎo)圖

原電池化學(xué)

電源

知識梳理

知識點01原電池的工作原理及應(yīng)用

梳理歸納

1.原電池的概念和實質(zhì)

(1)概念：將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的裝置。

(2)實質(zhì)：利用能自發(fā)進(jìn)行的氧化還原反應(yīng)把化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能。

2.原電池的工作原理

(1)電極反應(yīng)：

負(fù)極：失去電子，發(fā)生氧化反應(yīng)

正極：得到電子，發(fā)生還原反應(yīng)

(2)電子移動方向：從負(fù)極流出沿導(dǎo)線流入正極，電子不能通過電解質(zhì)溶液。

(3)離子移動方向：

①陰離子向負(fù)極移動，陽離子向正極移動。

②如果有鹽橋：鹽橋中的陰離子移向負(fù)極區(qū)，陽離子移向正極區(qū)。

(4)鹽橋的作用：

①離子通道，形成閉合回路。

②避免電極與電解質(zhì)溶液直接反應(yīng)，減少電流的衰減。

3.原電池的構(gòu)成條件

①形成閉合回路；

②兩個活性不同的電極，相對較活潑的金屬作負(fù)極；

③電解質(zhì)溶液或熔融電解質(zhì)；

④自發(fā)的氧化還原反應(yīng)(一般能對外界釋放能量)。

【易錯提醒】

(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

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，既要考慮金屬活潑性的強弱，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：一般活潑金屬作負(fù)極，不活潑金屬(或非金屬導(dǎo)體)作正極；

b.電解質(zhì)溶液：負(fù)極電解液一般是負(fù)極金屬對應(yīng)的陽離子的溶液；正極電解液一般是氧化劑對應(yīng)的

電解質(zhì)溶液。

(2)比較金屬的活動性強弱

一般來說，作負(fù)極的金屬的活動性強于正極金屬。

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，且金屬活動性：a>b?

(3)加快化學(xué)反應(yīng)速率

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

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

(4)用于金屬的防護：將需要保護的金屬制品作原電池的正極而受到保護。

易錯辨析

(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)計成原電池(x)

錯因：該反應(yīng)不是氧化還原反應(yīng)，沒有電子轉(zhuǎn)移。

(2)Mg—Al形成的原電池，Mg一定作負(fù)極(x)

錯因：若是酸性介質(zhì)Mg作負(fù)極，若是堿性介質(zhì)A1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)時間長(4)

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

錯因：電子不進(jìn)入溶液，溶液中陰陽離子定向移動形成電流。

(5)在CulCuSOjZn原電池中，正電荷定向移動的方向就是電流的方向，所以CM+向負(fù)極移動(x)

錯因：在外電路中電流由正極流向負(fù)極，而在電解質(zhì)溶液中，陽離子都由負(fù)極移向正極。

(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(X)

錯因：原電池的電極材料必須能導(dǎo)電，不一定是金屬，也可以是石墨，燃料電池中兩個電極都可以是石

墨。

(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)(J)

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

專項提升

一、原電池的工作原理

1.(1)由組成原電池的電極材料判斷。一般是活動性較強的金屬為—極，活動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)離子的移動方向判斷。在原電池的電解質(zhì)溶液內(nèi)，陽離子移向一極,

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。

答案：(1)負(fù)正⑵正負(fù)負(fù)正⑶正負(fù)(4)負(fù)正⑸負(fù)正

2.有下圖所示的四個裝置，回答相關(guān)問題:

稀H2soitNaOH溶液濃HNQ,NaCl溶液

①②③④

(1)圖①中，Mg作極。

(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：

(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，后兩間不用回答)。

答案：⑴負(fù)(2)正2Al+8OH——6e--2AIO2+4H2O6H2O+6e=6OH-+3H2f2A1+2OH-+

2

2H2O=2A1OF+3H2?(3)正Cu-2e-=Cu+2NOr+4H++2e-==2NO2T+2H2OCu+

4HNC)3(濃)=CU(NO3)2+2NC)2T+2H2。(4)能CuO2+4e-+2H2O=4OH-

3.如圖是某同學(xué)設(shè)計的原電池裝置：

FeCL”容液CuCb溶液

(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o

(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

答案：(1)還原反應(yīng)原電池的正極

(2)Cu—2e1=Cu2+(3)2Fe3++Cu=Cu2++2Fe2+

(4)形成閉合回路、平衡電荷(答案合理即可)

二、原電池原理的應(yīng)用

1.根據(jù)反應(yīng)2FeCb+Cu=2FeC12+CuC12設(shè)計原電池，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：?

答案：

CuC熬夜Fe&；熹液

負(fù)極：Cu—2e_^=Cu2+正極：2Fe3++2e-^=2Fe2+

2.用A、B、C、D、E五塊金屬片，進(jìn)行如下實驗：

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

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

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

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

(5)用惰性電極電解含B離子和E離子的溶液，E先析出，活動性o

綜上所述，這五種金屬的活動性從強到弱的順序為=

答案：(1)A>B(2)0D(3)A>C(4)D>B(5)B>EA>C>D>B>E

知識點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，放電后不可再充電的電池。

②二次電池：又稱可充電電池或蓄電池，放電后可以再充電而反復(fù)使用的電池。

③燃料電池：一種連續(xù)地將燃料和氧化劑的化學(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：單位質(zhì)量或單位體積所能輸出電能的多少。

②比功率：單位質(zhì)量或單位體積所能輸出功率的大小。

③電池可儲存時間的長短。

⑶化學(xué)電池的回收利用

使用后的廢棄電池中含有大量的重金屬、酸和堿等有害物質(zhì)，隨處丟棄會對生態(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、不需要維護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)普通鋅鎰干電池

①構(gòu)造(如圖所示):

石墨棒

負(fù)極：鋅筒正極：石墨棒

二氧化鎰、

電解質(zhì)溶液：氯化鏤和氯化鋅炭黑、氯化

錢、氯化鋅

②工作原理:鋅筒

+1+

負(fù)極：Zn-2e-+2NH4=Zn(NH3)?+2H

+

正極：2MnO2+2H+2e-=2MnO(OH)

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

(2)堿性鋅錦干電池鋅粉和

KOH的

混合物

①構(gòu)造(如圖所示)：

MnO2

金屬

負(fù)極反應(yīng)物：鋅粉正極反應(yīng)物：二氧化鋅外殼

電解質(zhì)溶液：氫氧化鉀

②工作原理:

負(fù)極：Zn+2OH-2e-=Zn(OH)2

正極：2MnO2+2H2O+2e-=2MnO(OH)+2OH-

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

金屬外殼鋅粉

(3)紐扣式鋅銀電池

總反應(yīng)：

Zn+Ag2O+H2O=Zn(OH)2+2Ag0浸了KOH

溶液的隔板

電解質(zhì)：KOH；

Ag2O

負(fù)極反應(yīng)物：Zn；電極反應(yīng)：Zn+2OH--2e-=Zn(OH)2；

正極反應(yīng)物：Ag2O；電極反應(yīng)：Ag2O+H2O+2e-=2Ag+2OH-o

3.二次電池

⑴鉛酸蓄電池

鉛酸蓄電池是一種常見的二次電池，其放電過程表示如下:

Pb+PbO2+2H2so4=2PbSC>4+2H2O

①放電反應(yīng)原理

a.負(fù)極是Pb,正極是PbC>2，電解質(zhì)溶液是H2sO4溶液。

b.電極反應(yīng)：

負(fù)極：Pb+SOF-2e-=PbSO4；正極：PbO2+4H++SOF+2e-=PbSO4+2H2O

C.放電過程中，負(fù)極質(zhì)量的變化是增大，H2s。4溶液的濃度減小。

②充電反應(yīng)原理

陰極（還原反應(yīng)）反應(yīng)式是PbSO4+2e-=Pb+SOr；

陽極（氧化反應(yīng)）反應(yīng)式是PbSO4+2H2O-2e-=PbO2+4H++SOF；

充電時，鉛蓄電池正極與直流電源正極相連，負(fù)極與直流電源負(fù)極相連。即“負(fù)極接負(fù)極，正極接正

極”。

鉛酸蓄電池的充電過程與其放電過程相反。

（2）鋰離子電池

含LiPF。的碳酸酯溶液（無水）

電極電極反應(yīng)

-+

負(fù)極嵌鋰石墨(LiKy)：LivCp-xe=xLi+CV

正極鉆酸鋰(LiCoOz)：Li!_xCoO2+xLi++xe-=LiCoO2

總反應(yīng)=

U?+Li】rCoC)2LiCoC)2+Cy

反應(yīng)過程：放電時，Li+從石墨中脫嵌移向正極，嵌入鉆酸鋰晶體中，充電時，Li+從鉆酸鋰晶體中脫

嵌，由正極回到負(fù)極，嵌入石墨中。這樣在放電、充電時，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H2外，還有CO、水煤氣（CO和H?）、煌類

（如CH。、醇類（如CH3OH）、醛類（如CH30cH3）、氨（NH3）、朋NH2）等。如無特別提示，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)。2-）、熔融碳酸鹽,

不同電解質(zhì)會對總反應(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2H2-4e-=4H2H2-4e-+4OH=4H2O

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

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HzO,生成

0H；

(3)若已知總反應(yīng)式時，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。

易錯辨析

(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、可儲存時間長(x)

錯因：MnC)2是正極反應(yīng)物，不是催化劑。

(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)(x)

錯因：可充電電池放電時是自發(fā)的原電池反應(yīng)，充電時是非自發(fā)的電解池反應(yīng)，條件不同。

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

(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—4e-==4H+(x)

錯因：堿性環(huán)境下負(fù)極反應(yīng)式為H2+2OH--2e-=2H2O□

(5)燃料電池的電極不參與反應(yīng)，有很強的催化活性，起導(dǎo)電作用(7)

(6)鉛酸蓄電池放電時，正極與負(fù)極質(zhì)量均增加(J)

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

錯因：放電時的負(fù)極和充電時的陽極均發(fā)生氧化反應(yīng)。

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

錯因：燃料電池工作時直接將化學(xué)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)(X)

錯因：原電池的電極起導(dǎo)電作用，不一定參與反應(yīng)。

(10)手機、電腦中使用的鋰電池屬于一次電池(X)

錯因：鋰電池屬于二次電池。

(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(X)

錯因：應(yīng)用鐵作負(fù)極材料。

1.以甲烷燃料電池為例來分析在不同的環(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：0

(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：O

答案：(1)CH4+2O2=CO2+2H2O2O2+8H++8e-=4H2OCH4-8e-+2H2O=CO2+8H+

⑵CH4+2O2+2OH--CO：+3H2O2O2+4H2O+8e=8OH-CH4+1OOH--8e-=C0^+7H2O

22

(3)CH4+2O2=CO2+2H2O2O2+8e-=4O-CH4+40--8e-=CO2+2H2O

(4)CH4+2O2=CO2+2H2O2O2+4CO2+8e-=4CO^CH4+4CO^-8e=5CO2+2H2O

2.鋰錦電池的體積小，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)LiCICU

溶于混合有機溶劑中，Li+通過電解質(zhì)遷移進(jìn)入MnC>2晶格中，生成LiMnCh?；卮鹣铝袉栴}：

LiClO4

MnO

Li混合有2

機溶劑

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o

-+

答案：(l)ba(2)MnO2+e+Li^=LiMnO2

解析：(1)結(jié)合所給裝置圖以及原電池反應(yīng)原理可知，Li作負(fù)極，MnC)2作正極，所以電子流向是a~b,

電流方向則是b-a。(2)根據(jù)題給信息“電解質(zhì)LiClCU溶于混合有機溶劑中，Li+通過電解質(zhì)遷移進(jìn)入Mn02

晶格中，生成LiMnCh"，所以正極的電極反應(yīng)式為MnCh+b+Li+==LiMnO2。

3.利用原電池工作原理測定汽車尾氣中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，工作時CP-的移動方向(填“從a到b”或“從b到a”)，負(fù)極發(fā)

生的電極反應(yīng)式為o

r------|多孔電極a|-CO

|傳呼器|NASICON

?-----|多孔電極b|一空氣

2

答案：從b到aCO+O-2e=CO2

解析：工作時電極b作正極，。2-由電極b移向電極a；該裝置是原電池，通入一氧化碳的電極a是負(fù)極,

2

負(fù)極上一氧化碳失去電子發(fā)生氧化反應(yīng)，電極反應(yīng)式為CO+O—2e==CO2o

4.(1)近年科學(xué)家提出“綠色自由”構(gòu)想。把含有大量CO2的空氣吹入K2c。3溶液中，再把C02從溶

液中提取出來，并使之與H?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，N電極的電極反應(yīng)式為o

(2)氫氣是一種理想的清潔能源，其制取與儲存是氫能源利用領(lǐng)域的研究熱點。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-2H2。，則伯電極的

電極反應(yīng)為O

答案：(l)CC)2+2H++2e-=CO+H20(2)2H2O+2e-=H2T+20H-

解析：⑴根據(jù)裝置圖，N極CO?得電子生成CO,電極反應(yīng)式為CO2+2H++2e-=CO+H2。。(2)依據(jù)裝

置圖中的電子流向分析，鉗電極作原電池正極，電極反應(yīng)為2H2O+2e-=H2f+2OH-。

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

理如圖所示。一個電極通入氧氣，另一電極通入汽油蒸氣，電解質(zhì)是摻雜了Y2O3的ZrO2晶體，它在高溫

下能傳導(dǎo)

汽油蒸氣CO+HOO

1尸2(Pt電極

布。2一吃抽

飛Pt電極

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

(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HCO5)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2c4H10+26coH—52e--34co2+10也0。試回答下列問題:

①該燃料電池的總反應(yīng)式為；

②正極電極反應(yīng)式為:

③為了使該燃料電池長時間穩(wěn)定運行，電池的電解質(zhì)組成應(yīng)保持穩(wěn)定。為此，必須在通入的空氣中

加入一種物質(zhì)，加入的物質(zhì)是，它來自o

2

答案：(l)C8Hi8+25O--50e-==8CO2+9H2O

⑵①2c4H10+1302=8C02+10H20

②O2+2co2+4b=2COF

③CO2負(fù)極反應(yīng)產(chǎn)物

解析：(1)電解質(zhì)能在高溫下能傳導(dǎo)負(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng)，即1molC8H18失去50moi電子生成8moi

2

CO2,18molH原子轉(zhuǎn)化為9molH2O,根據(jù)質(zhì)量守恒和電荷守恒寫出負(fù)極反應(yīng)式為C8H18-50e-+25O-

=8CO2+9H2OO(2)①該電池