第7章 第36讲 原电池 化学电源(教师用书Word)-【高考领航】2027年高考化学大一轮复习学案

该高中化学讲义聚焦原电池原理及化学电源高考核心考点，按“原理构建-应用拓展-电源分类”逻辑梳理知识，通过考点解析、方法提炼、真题演练环节，帮助学生系统掌握原电池构成、工作原理及化学电源电极反应书写，突破高考高频难点。 资料以科学思维为导向，创新设计“原电池三维分析模型”和“电极反应式四步书写法”，如通过锌铜原电池实验模型分析粒子流向，结合不同介质燃料电池书写训练，培养学生证据推理与模型建构能力。设置基础判断、能力应用、高考真题分层练习，配合即时反馈，助力教师精准把控复习节奏，高效提升学生应考能力。

第36讲　原电池　化学电源 [课标标准] 1．从氧化还原反应的角度认识原电池的工作原理，能设计简单的原电池。 2．认识化学能与电能相互转化的实际意义及其重要应用，了解常见化学电源的工作原理。 考点一　原电池的工作原理及应用 1．原电池的概念 原电池是把化学能转化为电能的装置。 2．原电池的构成 通常构成原电池有以下三个条件： 一看反应 能发生自发进行的氧化还原反应 二看电极 能导电的两电极(金属或石墨等) 三看是否形成 闭合回路 ①电解质溶液；②两电极与电解质溶液相接触；③两电极之间直接或间接接触 3．原电池的工作原理 (1)构建原电池模型(以锌铜原电池为例) 提醒 分析原电池的三个维度 ①确定电极名称，正极和负极。 ②明确电极反应，负极发生氧化反应，正极发生还原反应。 ③把握电池工作时导电粒子流向 a．外电路，电子沿导线由负极移向正极； b．内电路，阳离子向正极迁移，阴离子向负极迁移。 (2)盐桥的组成和作用 ①盐桥中装有含KCl饱和溶液的琼脂，离子可在其中自由移动。 ②盐桥的作用：a.连接内电路，形成闭合回路；b.平衡电荷，使原电池不断产生电流。 ③盐桥中离子移向：阴离子移向负极，阳离子移向正极。 4．原电池原理的应用 (1)设计原电池 (2)比较金属的活动性强弱：原电池中，负极一般是活动性较强的金属，正极一般是活动性较弱的金属(或非金属)。 (3)加快化学反应速率：氧化还原反应形成原电池时，反应速率加快。 (4)用于金属的防护：将需要保护的金属制品作原电池的正极而受到保护。 　正确的打“√”，错误的打“×”。 (1)原电池工作时，溶液中阳离子向负极移动(　　) (2)原电池内部电解质中的阴离子一定移向负极，阳离子一定移向正极(　　) (3)构成原电池两极的电极材料一定是活泼性不同的金属(　　) (4)原电池中负极失去电子的总数一定等于正极得到电子的总数(　　) (5)下图能验证锌与硫酸铜反应过程中有电子转移(　　) 提示：(1)×　(2)√　(3)×　(4)√　(5)√ 题点1　原电池的构成和工作原理 1．下列各个装置中能持续形成原电池的是(　　) 解析：C　A项中，未形成闭合回路，错误；B项中，没有可以导电的电解质溶液，错误；D项中，常温下，铝的表面被浓硝酸氧化，生成了一层致密的氧化物薄膜，这层薄膜阻止了酸与内层金属的进一步反应，因此无法再形成原电池，错误。 2．构成原电池的条件有很多，当电解质中某离子的浓度越大时其氧化性或还原性越强。某化学实验小组用如图所示的装置实验，发现电流表指针发生偏转。 (1)电极A作____极，电极反应式为________。 (2)电极B作____极，电极反应式为________。 (3)硝酸根离子移向________(填“A”或“B”)极。 (4)由此得出的结论是原电池反应发生的条件不仅与电极材料和电解质的性质有关，还与电解质的________有关。 解析：右边AgNO3溶液浓度大通过阴离子交换膜向左移动，故电极A为负极，电极B为正极，负极发生反应：Ag－e－===Ag＋，正极发生反应：Ag＋＋e－===Ag。 答案：(1)负　Ag－e－===Ag＋　(2)正　Ag＋＋e－===Ag　(3)A　(4)浓度 　原电池中正、负极的判断 题点2　原电池原理的应用 3．(2025·辽宁大连高三月考)有a、b、c、d四个金属电极，有关的实验装置及部分实验现象如下： 实验 装置 部分 实验 现象 a极质量减少；b极质量增加 b极有气体产生；c极无变化 d极溶解；c极有气体产生 电流从a极流向d极 由此可判断这四种金属的活动性顺序是(　　) A．a>b>c>d B．b>c>d>a C．d>a>b>c D．a>b>d>c 解析：C　把四个实验从左到右分别编号为①②③④，则由实验①可知，a作原电池负极，b作原电池正极，金属活动性：a>b；由实验②可知，活动性：b>c；由实验③可知，d作原电池负极，c作原电池正极，活动性：d>c；由实验④可知，d作原电池负极，a作原电池正极，活动性：d>a，故金属活动性顺序：d>a>b>c。 4．理论上任何自发的氧化还原反应都可以设计成原电池。下列能设计成原电池且b极质量增加的是(　　) 　 选项 a极 b极 X溶液 A C Fe 稀硫酸 B Cu Ag 酒精 C Zn Cu FeCl3溶液 D Fe Ag CuSO4溶液 解析：D　铁与稀硫酸反应是氧化还原反应，但b极为负极，电极溶解，质量减少，A不符合题意；铜和银插在酒精溶液中，不存在反应且未形成闭合回路，B不符合题意；锌与氯化铁发生氧化还原反应生成氯化锌和氯化亚铁，b极质量不会增加，C不符合题意；铁与硫酸铜发生置换反应，是氧化还原反应，且b极上铜离子得电子生成铜单质从而使质量增加，D符合题意。 考点二　常见化学电源 1．一次电池 碱性锌锰电池 负极反应式：Zn＋2OH－－2e－===Zn(OH)2 正极反应式：2MnO2＋2H2O＋2e－===2MnO(OH)＋2OH－ 总反应：Zn＋2MnO2＋2H2O===2MnO(OH)＋Zn(OH)2 纽扣式锌银电池 负极反应式：Zn＋2OH－－2e－===ZnO＋H2O 正极反应式：Ag2O＋H2O＋2e－===2Ag＋2OH－ 总反应：Zn＋Ag2O===ZnO＋2Ag 2.二次电池 铅酸蓄电池是最常见的二次电池，总反应：Pb＋PbO2＋2H2SO42PbSO4＋2H2O。 (1)放电时 负极反应式：Pb＋； 正极反应式：PbO2＋4H＋＋。 放电时，当外电路上有2 mol e－通过时，溶液中消耗H2SO42_mol。 (2)充电时 阴极反应式：PbSO4＋2e－===Pb＋； 阳极反应式：PbSO4＋2H2O－2e－===PbO2＋4H＋＋。 充电一段时间电解质溶液的pH减小(填“增大”“减小”或“不变”)。 提醒 充电时电极的连接：负接负作阴极，正接正作阳极。 3．燃料电池 (1)特点：连续地将燃料和氧化剂的化学能直接转化为电能，电能转化率超过80%；常见燃料有H2、烃、肼、烃的衍生物、NH3、煤气等。 (2)氢氧燃料电池  酸性(H＋) 碱性(OH－) 负极反应式 H2－2e－===2H＋ H2＋2OH－－2e－===2H2O 正极反应式 电池总反应式 H2＋ 　正确的打“√”，错误的打“×”。 (1)手机、电脑中使用的锂离子电池属于一次电池(　　) (2)镍镉电池不能随意丢弃的主要原因是镍、镉的资源有限，价格昂贵(　　) (3)铅酸蓄电池放电时，正极与负极质量均增加(　　) (4)二次电池充电时，阴极连接电源的负极，发生还原反应(　　) (5)燃料电池工作时燃料在电池中燃烧，然后热能转化为电能(　　) 提示：(1)×　(2)×　(3)√　(4)√　(5)× 题点1　化学电源 1．(2026·福建宁德高三月考)锌银电池是一种常见的化学电源，其反应原理为Zn＋Ag2O＋H2O===Zn(OH)2＋2Ag，其工作示意图如图所示。下列说法错误的是(　　) A．Zn电极是电源的负极 B．电池工作一段时间后，Ag2O电极的质量减小 C．电解质溶液中的K＋移向Ag2O电极 D．Zn电极上发生的反应为Zn－2e－===Zn2+ 解析：D　由题给反应可知，锌发生氧化反应作负极，氧化银发生还原反应作正极，A正确；正极的电极反应为Ag2O＋H2O＋2e－===2Ag＋2OH－，电池工作一段时间后，Ag2O电极的质量减小，B正确；原电池中阳离子向正极移动，电解质溶液中的K＋移向Ag2O电极，C正确；Zn电极上的电极反应为Zn＋2OH－－2e－===Zn(OH)2，D错误。 2．(2026·广东惠州高三调研)我国科学家研发了一种Na-CO2二次电池。将NaClO4溶于有机溶剂作为电解液，钠和负载碳纳米管的镍网分别作为电极材料，电池的总反应为3CO2＋4Na===2Na2CO3＋C。下列说法错误的是(　　) A．放电时向负极移动 B．充电时释放CO2，放电时吸收CO2 C．放电时，正极反应为3CO2＋＋C D．充电时，阳极反应为Na＋＋e－===Na 解析：D　放电时，阴离子移向负极向负极移动，A正确；由电池反应知，放电时需要吸收CO2，充电时释放CO2，B正确；放电时，正极的CO2部分得电子被还原生成单质碳，电极反应为3CO2＋＋C，C正确；充电时阳极发生氧化反应，即碳被氧化生成CO2，D错误。 3．(2026·浙江名校高三联考)内部重整式高温燃料电池具有良好的商业化前景，其基本工作原理(以CH4为原料，熔融碳酸盐为电解质)如图所示。下列说法正确的是(　　) A．b极为正极，发生还原反应 B．电子流向：a极→导线→b极→电解质→a极 C．a极电极反应为CH4－8e－＋===5CO2＋2H2O D．该电池所用的隔膜一定为阳离子交换膜 解析：A　由题图可知，CH4和水反应生成CO和H2，a极上CO和H2失电子生成CO2和H2O，b极上O2得电子结合CO2生成，故a极为负极，b极为正极，发生还原反应，A正确；电子不经过电解质，B错误；a极反应物不是甲烷，C错误；熔融碳酸盐为电解质，故隔膜允许碳酸根离子通过，为阴离子交换膜，D错误。 　　解答燃料电池题目的思维模型 解答燃料电池题目的几个关键点： (1)要注意介质是什么，是电解质溶液还是熔融盐或氧化物。 (2)通入负极的物质为燃料，通入正极的物质为氧化剂。 (3)通过介质中离子的移动方向，可判断电池的正、负极，同时分析该离子参与靠近一极的电极反应。 题点2　电极反应式的书写 4．根据电池反应书写电极反应式。 (1)碱性锌铁电池的电池反应为3Zn＋2K2FeO4＋8H2O===3Zn(OH)2＋2Fe(OH)3＋4KOH。 负极反应式：___________________________________________， 正极反应式：____________________________________________。 (2)一种锂电池的反应为CoO2＋LiC6===LiCoO2＋C6，Li原子嵌入电池负极材料碳(C6)中。 负极反应式：______________________________________， 正极反应式：________________________________________。 (3)Mg-AgCl电池是一种能被海水激活的一次性贮备电池，电池总反应：2AgCl＋Mg===Mg2+＋2Ag＋2Cl－。 负极反应式：___________________________________________________， 正极反应式：___________________________________________________。 答案：(1)Zn－2e－＋2OH－===Zn(OH)2　＋4H2O＋3e－===Fe(OH)3＋5OH－ (2)LiC6－e－===Li＋＋C6　CoO2＋Li＋＋e－===LiCoO2 (3)Mg－2e－===Mg2+　AgCl＋e－===Ag＋Cl－ 5．燃料电池电极反应式的书写 以甲醇为燃料，写出下列介质中的电极反应式。 (1)酸性溶液(或含质子交换膜) 正极：_________________________________________________________， 负极：__________________________________________________________。 (2)碱性溶液 正极：____________________________________________________________， 负极：____________________________________________________________。 (3)固体氧化物(其中O2- 可以在固体介质中自由移动) 正极：____________________________________________________________， 负极：____________________________________________________________。 (4)熔融碳酸盐 正极(通入CO2)：_______________________________________________， 负极：________________________________________________________。 答案：(1)O2＋4e－＋4H＋===2H2O CH3OH－6e－＋H2O===CO2↑＋6H＋ (2)O2＋4e－＋2H2O===4OH－ CH3OH－6e－＋＋6H2O (3)O2＋4e－===2O2- CH3OH－6e－＋3O2-===CO2↑＋2H2O (4)O2＋4e－＋ CH3OH－6e－＋===4CO2↑＋2H2O 　电极反应式的书写流程 (1)电极反应式书写的一般步骤 第一步：把电极反应物和生成物“一对一”写好 第二步：用电子调平化合价(平电子) 第三步：用离子调平电荷(平电荷) 第四步：用物质(多为氧化物)调平原子(平原子) 如“丙烷—空气”碱性燃料电池的负极反应式：(“一对一”)⇒C3H8－(平电子)⇒C3H8－20e－＋(平电荷)⇒C3H8－20e－＋＋17H2O(平原子)。 (2)已知总反应式的复杂电极反应式的书写方法 ①首先写出较简单的电极反应式。 ②复杂电极反应式＝总反应式－简单电极反应式。 ③注意电荷守恒。 1．(2025·黑吉辽内蒙古卷，13)一种基于Cu2O的储氯电池装置如图，放电过程中a、b极均增重。若将b极换成Ag/AgCl电极，b极仍增重。关于图中装置所示电池，下列说法错误的是(　　) A．放电时Na＋向b极迁移 B．该电池可用于海水脱盐 C．a极反应：Cu2O＋2H2O＋Cl－－2e－===Cu2(OH)3Cl＋H＋ D．若以Ag/AgCl电极代替a极，电池将失去储氯能力 解析：D　根据题意及装置图可知，a极为负极，电极反应为Cu2O＋2H2O＋Cl－－2e－===Cu2(OH)3Cl＋H＋，b极为正极，电极反应为NaTi2(PO4)3＋2e－＋2Na＋===Na3Ti2(PO4)3。放电时阳离子(Na＋)向正极(b极)迁移，A正确；该电池负极消耗Cl－、正极消耗Na＋，所以可用于海水脱盐，B正确；由以上分析可知，C正确；由原电池电极反应可知还原性：，而将b极换为Ag/AgCl电极后b极仍增重，则此时b极电极反应式为Ag－e－＋Cl－===AgCl，所以该电极作为负极，则还原性：Ag>Cu2O，综合可知还原性：Ag>Cu2O>Na3Ti2(PO4)3，若以Ag/AgCl电极代替a极，则a极电极反应式为Ag－e－＋Cl－===AgCl、b极电极反应式为NaTi2(PO4)3＋2e－＋2Na＋===Na3Ti2(PO4)3，电池不会失去储氯能力，D错误。 2．(2025·广东卷，14)一种高容量水系电池示意图如图。已知：放电时，电极Ⅱ上MnO2减少；电极材料每转移1 mol电子，对应的理论容量为26.8 A·h。下列说法错误的是(　　) A．充电时Ⅱ为阳极 B．放电时Ⅱ极室中溶液的pH降低 C．放电时负极反应为：MnS－2e－===S＋Mn2+ D．充电时16 g S能提供的理论容量为26.8 A·h 解析：B　根据题给已知信息可知，放电时，电极Ⅱ上MnO2减少，说明电极Ⅱ上MnO2得电子发生还原反应转化为Mn2+进入溶液中，故电极Ⅱ作正极，电极反应式为MnO2＋2e－＋2H2O===Mn2+＋4OH－，放电时电极Ⅰ为负极，电极反应式为MnS－2e－===S＋Mn2+。结合上述分析可知，充电时电极Ⅱ为阳极，A正确；结合放电时电极Ⅱ上的反应可知，Ⅱ极室溶液中c(OH－)增大，溶液pH升高，B错误；结合上述分析可知，C正确；充电时，电极Ⅰ上发生的电极反应式为S＋Mn2+＋2e－===MnS，16 g S的物质的量为0.5 mol，完全反应可转移1 mol电子，结合题干信息可知，16 g S能提供的理论容量为26.8 A·h，D正确。 3．(2024·江苏卷，8)碱性锌锰电池的总反应为Zn＋2MnO2＋H2O===ZnO＋2MnOOH，电池构造示意图如图所示。下列有关说法正确的是(　　) A．电池工作时，MnO2发生氧化反应 B．电池工作时，OH－通过隔膜向正极移动 C．环境温度过低，不利于电池放电 D．反应中每生成1 mol MnOOH，转移电子数为2×6.02×1023 解析：C　电池分析 MnO2转化为MnOOH，Mn由＋4价降为＋3价，MnO2作氧化剂，发生还原反应，A错误；原电池工作时阴离子向负极移动，B错误；温度较低时，反应速率会降低，C正确；MnO2转化为MnOOH，Mn由＋4价降为＋3价，每生成1 mol MnOOH，转移电子数为1×6.02×1023，D错误。 4．(2025·重庆卷，10)AgCl-Sb二次电池的放电过程示意图如图所示。 下列叙述正确的是(　　) A．放电时，M极为正极 B．放电时，N极上反应为Ag－e－＋Cl－===AgCl C．充电时，消耗4 mol Ag的同时将消耗 D．充电时，M极上反应为Sb4O5Cl2＋12e－＋10H＋===4Sb＋2Cl－＋5H2O 解析：D　由图可知，放电时，N电极上AgCl→Ag发生得电子的还原反应，为正极，电极反应为AgCl＋e－===Ag＋Cl－，M电极为负极，电极反应为4Sb－12e－＋2Cl－＋5H2O===Sb4O5Cl2＋10H＋，充电时，N为阳极，M为阴极，电极反应与原电池相反。由分析可知，放电时，M电极为负极，A错误；由分析可知，放电时，N电极反应为AgCl＋e－===Ag＋Cl－，B错误；由得失电子守恒建立电子转移关系式：Sb4O5Cl2～12e－～12Ag，由此可知，消耗4 mol Ag，同时消耗 mol Sb4O5Cl2，C错误；充电时，M极为阴极，电极反应与原电池相反：Sb4O5Cl2＋12e－＋10H＋===4Sb＋2Cl－＋5H2O，D正确。 学科网（北京）股份有限公司 $