1.第四章 第一节 原电池（课件PPT）-【满分思维·一本通】2026-2027学年高中化学选择性必修第一册（人教版）

第四章　化学反应与电能 第一节　原电池 知识点（一） 原电池的工作原理 1. 原电池的概念及构成 （1）概念：将化学能转化为电能的装置。 （2）构成条件 ①两个活泼性不同的电极； ②电解质溶液； ③形成闭合回路； ④自发进行的氧化还原反应。 　　｜特别提醒｜ （1）原电池的两个电极不一定都是金属，一般有以下四种：①活泼性不同 的两种金属，如锌铜原电池；②金属与非金属，如锌锰干电池；③金属与化合 物，如铅酸蓄电池；④均为惰性电极，如燃料电池。 （2）发生氧化或还原反应的不一定是电极材料本身，如锌—铜—稀硫酸构 成的原电池，正极上发生的是H＋得电子的还原反应。 （3）原电池的负极材料的金属活泼性不一定强于正极材料。在原电池中作 正极还是负极，除了与金属的活泼性有关，还与电解质溶液的性质有关。如 Mg-Al-NaOH溶液构成的原电池中，Al作负极。 2. 原电池的工作原理 （1）原理图示 （2）锌铜原电池 装置图 简单原电池（Ⅰ） 带盐桥的原电池（Ⅱ） 电极 名称 锌片：负极，铜片：正极，正极的电势高于负极的电势 电极 反应式 Zn－2e－ Zn2＋，Cu2＋＋2e－ Cu 电子 流向 外电路中，电子由锌片沿导线流向铜片，不能通过内电路 离子 移向 装置Ⅰ中，电解质溶液中阳离子移向正极，阴离子移向负极； 装置Ⅱ的盐桥中装有含KCl饱和溶液的琼脂，K＋移向正极，Cl－移向 负极 总反 应式 Zn＋Cu2＋ Zn2＋＋Cu 两个装 置比较 与装置Ⅰ相比，装置Ⅱ中产生的电流更稳定，持续时间更长，且能量转 化率更高 　　注意：盐桥在原电池中起导电作用，使整个装置形成闭合回路，盐桥导电 利用的是阴、阳离子的定向移动，使电解质溶液保持电中性，从而使原电池能 相对持续、稳定地产生电流。 3. 原电池工作原理的应用 （1）加快氧化还原反应的速率 如：在锌与稀硫酸反应时加入少量CuSO4溶液，能使产生H2的速率加快。 （2）比较金属活动性强弱 （3）设计原电池 设计思路 示例 以自发进行的氧化还原反应为基础 2FeCl3＋Cu 2FeCl2＋CuCl2 把氧化还原反应分为氧化反应和还原 反应两个半反应，从而确定电极反应 氧化反应（负极）：Cu－2e－ Cu2＋ 还原反应（正极）：2Fe3＋＋2e－ 2Fe2＋ 以两极反应为原理，确定电极材料 及电解质溶液 负极材料：Cu 正极材料：石墨或铂 电解质溶液：FeCl3溶液 示意图 电极的判断及电极反应式的书写 1. 电极的判断方法（特殊情况除外） 2. 电极反应式的书写 （1）一般电极反应式的书写方法 ①定电极，标得失。按照负极发生氧化反应，正极发生还原反应，判断出 电极反应产物，找出得失电子的数量。 ②看环境，配守恒。电极产物在电解质溶液中应能稳定存在，如碱性介质 中生成的H＋应结合OH－生成水。电极反应式要依据电荷守恒和质量守恒、得 失电子守恒等加以配平。 ③两式加，验总式。两电极反应式相加，与总反应方程式对照验证。 （2）已知总反应式，书写电极反应式 ①分析元素的化合价，确定正极、负极的反应物与反应产物。 ②在电极反应式的左边写出得失电子数，使得失电子守恒。 ③根据质量守恒配平电极反应式。 ④复杂电极反应式＝总反应式－简单的电极反应式。 　　[应用体验] 某碱性电池的总反应为2OH－＋2Al＋6H2O 2[Al（OH）4]－＋3H2↑， 工作原理如图所示。下列说法错误的是（　　） A. 电池工作一段时间后，Al电极附近溶液的pH减小 B. 电池工作时，OH－移向Al电极 C. 石墨电极为正极，发生氧化反应 D. 外电路中电子流动方向：Al→灯泡→C（石墨） √ 解析　电池总反应为2OH－＋2Al＋6H2O 2[Al（OH）4]－＋3H2↑，Al 电极作负极，电极反应式为Al＋4OH－－3e－ [Al（OH）4]－，消耗OH－， Al电极附近溶液的pH减小，A正确；电池工作时，OH－移向负极，即Al电极， B正确；石墨电极为正极，得电子，发生还原反应，C错误；外电路中电子流动 方向为由负极经导线、负载流向正极，所以是Al→灯泡→C（石墨），D正确。 知识点（二）　化学电源　 化学电源 化学电源包括一次电池、二次电池和燃料电池等。原电池是各种化学电源 的雏形。 1. 一次电池 （1）概念：放电后不可再充电的电池。一次电池中电解质溶液制成胶状， 不流动，也叫做干电池，如普通锌锰电池、碱性锌锰电池、锌银电池等。 （2）实例：碱性锌锰电池 构造示意图 负极反应 Zn＋2OH－－2e－ Zn（OH）2 正极反应 MnO2＋H2O＋e－ MnO（OH）＋OH－ 电解质 KOH 总反应 Zn＋2MnO2＋2H2O 2MnO（OH）＋Zn（OH）2 　　2. 二次电池 （1）概念：放电后可以再充电而反复使用的电池，又称可充电电池或蓄电 池，如铅酸蓄电池、镍氢电池、锂离子电池等。 （2）实例：铅酸蓄电池（最常见的二次电池） 构造示意图 放电 反应 负极 Pb＋S －2e－ PbSO4 正极 PbO2＋S ＋4H＋＋2e－ PbSO4＋2H2O 充电 反应 阴极 PbSO4＋2e－ Pb＋S 阳极 PbSO4＋2H2O－2e－ PbO2＋4H＋＋S 电解质溶液 稀硫酸 总反应 Pb＋PbO2＋2H2SO4 2PbSO4＋2H2O 3. 燃料电池 （1）概念：燃料电池是一种连续地将燃料和氧化剂的化学能直接转化为电 能的化学电源，如氢氧燃料电池。除了氢气，烃、肼、甲醇、氨、煤气等液体 或气体也可作燃料电池的燃料。 （2）实例：氢氧燃料电池 电解质溶液 稀硫酸 KOH溶液 负极反应 H2－2e－ 2H＋ H2＋2OH－－2e－ 2H2O 正极反应 O2＋4H＋＋4e－ 2H2O O2＋2H2O＋4e－ 4OH－ 总反应 2H2＋O2 2H2O 1. 燃料电池的电极材料 （1）可燃物在负极上发生氧化反应，如氢气、甲烷、乙醇等还原剂。 （2）助燃物在正极上发生还原反应，如氧气、氯气等氧化剂。 全方位突破燃料电池 2. 燃料电池电极反应的产物 （1）含碳燃料的氧化产物 正常产物 酸性 碱性 碳酸盐溶液 熔融碳酸盐 O2－ CO2 CO2 C HC CO2 C 　　（2）含氮燃料的氧化产物：与环境无关，都是氮气。 （3）氧气的还原产物 正常产物 酸性 碱性 中性 CO2 O2－ H2O OH－ OH－ C 3. 电极反应式的书写（以甲烷燃料电池为例） 电解质溶液 电极反应式 总反应式 H2SO4溶液 负极：CH4＋2H2O－8e－ CO2＋8H＋正极：O2＋4H＋＋4e－ 2H2O CH4＋2O2 CO2＋2H2O KOH 溶液 负极：CH4＋10OH－－8e－ C ＋7H2O正极：O2＋2H2O＋4e－ 4OH－ CH4＋2O2＋2OH－ C ＋3H2O 熔融 氧化物 负极：CH4－8e－＋4O2－ CO2＋2H2O 正极：O2＋4e－ 2O2－ CH4＋2O2 CO2＋2H2O 熔融 碳酸盐 负极：CH4－8e－＋4C 5CO2＋2H2O 正极：O2＋2CO2＋4e－ 2C CH4＋2O2 CO2＋2H2O [应用体验] （2026·重庆高二检测）某氢氧燃料电池的工作示意图如图。下列说法中正 确的是（　　） A. 电极a为电池的正极 B. 电极b表面反应为O2＋4e－＋4H＋ 2H2O C. 电池工作过程中OH－向电极b迁移 D. 氢氧燃料电池将化学能转化为电能的转化率高于火力发 电，提高了能源利用率 √ 解析　由题图可知，电极a为负极，电极反应式为H2－2e－＋2OH－ 2H2O，电极b为正极，电极反应式为O2＋4e－＋2H2O 4OH－，据此作答。 由分析可知，电极a为电池的负极，A错误；已知电解质溶液为KOH溶液，故电 极b表面反应为O2＋4e－＋2H2O 4OH－，B错误；原电池工作时，电解质溶 液中阳离子移向正极，阴离子移向负极，结合分析电极a为负极，电极b为正 极，故电池工作过程中OH－向电极a迁移，C错误；氢氧燃料电池将化学能直接 转化为电能，能量的转化率高于火力发电，提高了能源利用率，D正确。 $