1.第四章 第一节 原电池（Word）-【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＋Cu2FeCl2＋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＋6H2O2[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＋6H2O2[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。 答案　C 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＋2H2O2MnO（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＋2H2SO42PbSO4＋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＋O22H2O 全方位突破燃料电池 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。 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＋2O2CO2＋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＋2O2CO2＋2H2O 熔融 碳酸盐 负极：CH4－8e－＋4C5CO2＋2H2O 正极：O2＋2CO2＋4e－2C CH4＋2O2CO2＋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－＋2H2O4OH－，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－＋2H2O4OH－，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。 答案　D 学科网（北京）股份有限公司 $