2025年高考化學(xué)復(fù)習(xí)教案：原電池的工作原理及常見電池

第六章化學(xué)反應(yīng)與能量變化

第3講原電池的工作原理及常見電池

（教師尊享?命題分析

課標(biāo)要求核心考點(diǎn)五年考情核心素養(yǎng)對(duì)接

1.知道化學(xué)反應(yīng)可以實(shí)現(xiàn)2023廣東，T6；

證據(jù)推理與模型認(rèn)知：理

化學(xué)能與其他能量形式的2023海南，T8；

解原電池的構(gòu)造及工作原

轉(zhuǎn)化，以原電池為例認(rèn)識(shí)2022全國(guó)甲，T10；

理；能建立氧化還原反應(yīng)

化學(xué)能可以轉(zhuǎn)化為電能，原電池2021山東，T10；

與原電池的關(guān)聯(lián)；能建立

從氧化還原反應(yīng)的角度初的工作2021廣東，T9；

電化學(xué)原理與裝置間的關(guān)

步認(rèn)識(shí)原電池的工作原原理及2021重慶,T13；

聯(lián)；能解釋實(shí)際電池的工

理。其應(yīng)用2021上海，T18；

作原理；能判斷裝置是否

2.體會(huì)提高燃料的燃燒效2020山東,T10；

產(chǎn)生電流；能判斷電流方

率、開發(fā)高能清潔燃料和2020海南，T11；

向和離子移動(dòng)方向，預(yù)測(cè)

研制新型電池的重要性。2019江蘇，T11

電極反應(yīng)及現(xiàn)象，書寫陌

3.學(xué)生必做實(shí)驗(yàn)：化學(xué)能常見化2019年4月浙江，

生電極反應(yīng)式

轉(zhuǎn)化成電能學(xué)電源T12

1.近年高考關(guān)于原電池的考查一直是?？汲Ｐ?，設(shè)題背景

新、設(shè)問角度新。常以選擇題的形式考查原電池的工作原理

及其應(yīng)用，非選擇題中常結(jié)合元素化合物等知識(shí)考查電極反

命題分析預(yù)測(cè)應(yīng)式的書寫以及利用得失電子守恒進(jìn)行相關(guān)計(jì)算。

2.預(yù)計(jì)2025年高考仍會(huì)考查原電池的工作原理及其應(yīng)用、電

極反應(yīng)式的書寫及正誤判斷、溶液中離子的遷移方向及濃度

變化、二次電池的充放電過程分析等

（教師尊享?學(xué)科觀點(diǎn)與視角:

1.宏觀與微觀結(jié)合視角

物質(zhì)變化能量變化

宏觀氧化還原反應(yīng)能量轉(zhuǎn)換

微觀電子得失離子（或電子）克服（或依靠）電場(chǎng)力做功

2.跨學(xué)科（融合）視角

內(nèi)電路陽(yáng)離子移外電路電子移向

微粒運(yùn)動(dòng)

向電勢(shì)高的正極電勢(shì)高的正極

力與功克服電場(chǎng)力做功依靠電場(chǎng)力做功

「機(jī)械能（電動(dòng)機(jī)）

止興,能■出能1,其他形式

能量轉(zhuǎn)換

I化字能,A|電能1,A能量熱能（電飯煲）

-光能（電燈）

內(nèi)電路產(chǎn)生電能外電路消耗電能

3.思維觀點(diǎn)

守恒觀（1）得失電子守恒；（2）能量轉(zhuǎn)換守恒

（1）物質(zhì)變化過程中伴隨著能量變化。

（2）物質(zhì)變化是能量變化的基礎(chǔ)，決定著能量變化的大小和形式。

［說明：同樣的一個(gè)自發(fā)進(jìn)行的氧化還原反應(yīng)，若是直接在燒杯中進(jìn)行，則化學(xué)

變化觀

能不可能轉(zhuǎn)化為電能；若是在“不可逆”的原電池裝置（實(shí)際情形）中進(jìn)行，

化學(xué)能部分轉(zhuǎn)化為電能；若是在“可逆”的原電池裝置（理想情形）中進(jìn)行,

則化學(xué)能可完全轉(zhuǎn)化為電能］

注：這里的“可逆”并不是指充電、放電那種含義，而是物理化學(xué)中的名詞。

［知識(shí)導(dǎo)圖

rfWl—化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的裝置

「①能自發(fā)進(jìn)行的氧化還原反應(yīng)

口構(gòu)成條件卜②兩個(gè)導(dǎo)電電極

L③兩電極插入離子導(dǎo)體中形成閉合回路

原電池U「①W鎰干電池）

-翻鋅電池卜次電池

U常見電池卜-③鉛酸蓄電池—二次電池

-④氫氧燃料電池

L總甲標(biāo)燃料由池

考點(diǎn)1原電池的工作原理及其應(yīng)用

---------------------，教材幫）讀透教材融會(huì)貫通-------------------------------、

I知識(shí)整合

1.原電池

（1）定義：將「11化學(xué)能轉(zhuǎn)化為「21電能的裝置。

（2）原電池的構(gòu)成條件

d負(fù)極反應(yīng)物h「I正極反應(yīng)物卜1

1離子導(dǎo)體|一

I負(fù)極材料pq正極材料口

電子導(dǎo)體

①能自發(fā)進(jìn)行的⑶氧化還原反應(yīng)。

②一般有兩個(gè)活動(dòng)性不同的電極（燃料電池的兩個(gè)電極可以相同）。

③形成F4I閉合回路，需滿足三個(gè)條件：a.存在離子導(dǎo)體（電解質(zhì)）；b.兩電極直接或

間接接觸；c.兩電極插入離子導(dǎo)體中。

注意離子導(dǎo)體既可以是電解質(zhì)的水溶液，也可以是能傳導(dǎo)離子的固體電解質(zhì)或熔融電解

質(zhì)，還可以是有機(jī)電解質(zhì)溶液等。

2.原電池的工作原理（以Zn—Cu原電池為例）

電極名稱負(fù)極正極

電極材料ZnCu

電極反應(yīng)［5］Zn—2e—Zi?+⑹CF+Ze-Cu

反應(yīng)類型反氧化反應(yīng)⑻還原反應(yīng)

電子流動(dòng)方向：負(fù)極—導(dǎo)線—正極;

電子、電流

（電子不下水，離子不上岸）

方向

電流方向：正極T導(dǎo)線一負(fù)極

乙裝置的鹽橋中的電解質(zhì)若為KN03,則K+移向［9］右池（填“左”或

“右”，下同），NO,移向ri。］左池。

問題

乙裝置的鹽橋中的電解質(zhì)能為Na2s和BaCb嗎？為什么？［11］不能。因

為S2一與Zi?+、Cu2+形成沉淀，Ba2+與SO；一形成沉淀

【知識(shí)活用

1.易錯(cuò)辨析。

（1）在原電池中，電極反應(yīng)為氧化反應(yīng)的一極一定是負(fù)極。（Y）

（2）在鋅銅原電池中，因?yàn)橛须娮油ㄟ^電解質(zhì)溶液形成閉合回路，所以有電流產(chǎn)生。

（X）

（3）兩種活潑性不同的金屬組成原電池的兩極，活潑金屬一定為負(fù)極。（X）

（4）某原電池反應(yīng)為Cu+2AgNO3^Cu（NO3）2+2Ag,裝置中的鹽橋內(nèi)可以是含KC1

飽和溶液的瓊脂。（X）

（5）使用鹽橋可以提高電池的能量轉(zhuǎn)換效率。（Y）

2.（1）左側(cè)甲裝置與乙裝置相比，乙裝置的優(yōu)點(diǎn)是避免Zn與C比04直接反應(yīng)而產(chǎn)生能

量損耗。

(2)請(qǐng)簡(jiǎn)述左側(cè)乙裝置中鹽橋的作用：①構(gòu)成閉合回路；②鹽橋中的離子定向移動(dòng)保持

左、右兩池正、負(fù)電荷平衡。

3.某科學(xué)探究小組用如下裝置設(shè)計(jì)原電池，其中不能形成原電池的是①④(填標(biāo)

號(hào))，原因是①中酒精是非電解質(zhì)；④中未形成閉合回路

1K;研透高考明確方向

命題點(diǎn)1原電池正、負(fù)極的判斷

1.有下圖所示的四個(gè)裝置，回答相關(guān)問題:

空氣

r^>ir<5)i

Mg||A1Mg||A1Fe||CuFe||CCu

K.-

二二■二■二二7ZC1.-Z.-ZL-ZCS.-:二li--

稀H2sosNaOH溶液濃HNQaNaCl溶液

①③④

(1)圖①中，Mg作負(fù)極。

(2)圖②中，Mg作正極,寫出負(fù)極反應(yīng)式：Al+4OH--3e-~［Al(OH)41

,正極反應(yīng)式：2H?0+2^^20H+H2T,總反應(yīng)的離子方程式：2A1+2OH-

+6氏0-2-A1(OH)I+3H2f。

(3)圖③中，F(xiàn)e作正極,寫出負(fù)極反應(yīng)式：Cu—2屋『Ci?+,正極反應(yīng)式：—

2N0；+4H++2e^^2NO2T+2H2。，總反應(yīng)的化學(xué)方程式：Cu+4HNCh(濃)

^Cu(NO3)2+2NO2T+2H2O。

(4)圖④裝置能否構(gòu)成原電池？能(填“能”或“否”)，若能構(gòu)成原電池，正極為

Cu,電極反應(yīng)式為。2+4屋+2H2O^4OH」(若不能構(gòu)成原電池，后兩間不用回

答)。

2.［浙江高考］銀鋅電池是一種常見化學(xué)電源，其反應(yīng)原理：Zn+Ag2O+H2O^Zn(OH)2

+2Ag?其工作示意圖如圖所示。下列說法不正確的是(D)

Zn電極電極

溶液

A.Zn電極是負(fù)極

B.Ag2O電極發(fā)生還原反應(yīng)

-

C.Zn電極的電極反應(yīng)式：Zn-2e+2OH^Zn(OH)2

D.放電前后電解質(zhì)溶液的pH保持不變

解析根據(jù)電池總反應(yīng)Zn+AgzO+HzO^Zn(OH)2+2Ag可知，Zn從0價(jià)變?yōu)?2

價(jià),化合價(jià)升高，失去電子，則Zn電極為負(fù)極，在堿性條件下，Zi?+與OJT結(jié)合生成Zn

(OH)2,故Zn電極反應(yīng)式為Zn—2e—+2OH-^Zn(OH)2,A、C項(xiàng)正確；AaO電極

為正極，發(fā)生還原反應(yīng)，B項(xiàng)正確；根據(jù)總反應(yīng)知，放電過程中不斷消耗水，故放電后電

解質(zhì)溶液的pH增大，D項(xiàng)錯(cuò)誤。

技巧點(diǎn)撥

判斷原電池正、負(fù)極的方法

判斷方法負(fù)極正極

電極材料活潑金屬較不活潑金屬或非金屬

通入物質(zhì)通入還原劑的電極通入氧化劑的電極

電極反應(yīng)類型發(fā)生氧化反應(yīng)的電極發(fā)生還原反應(yīng)的電極

電子流向電子流出的電極電子流入的電極

(或電流方向)(或電流流入的電極)(或電流流出的電極)

離子移向陰離子移向的電極陽(yáng)離子移向的電極

電極現(xiàn)象電極不斷溶解，質(zhì)量減少電極增重或質(zhì)量不變

注意電池在工作過程中，負(fù)極質(zhì)量不一定減少，如常見的鉛酸蓄電池(總反應(yīng)為Pb+

PbO2+2H2SO4^2PbSO4+2H2O),電池工作一段時(shí)間后，正極與負(fù)極質(zhì)量均增大。

命題點(diǎn)2原電池的設(shè)計(jì)

3.某化學(xué)學(xué)習(xí)小組同學(xué)利用Fe3+與「發(fā)生的氧化還原反應(yīng)設(shè)計(jì)一個(gè)原電池，并進(jìn)行有關(guān)實(shí)

驗(yàn)探究。請(qǐng)回答相關(guān)問題：

(1)畫出簡(jiǎn)單的示意圖，并標(biāo)明所使用的用品。要求：右池中電極上發(fā)生氧化反應(yīng)。

供選擇的實(shí)驗(yàn)用品：KC1溶液，F(xiàn)eCb溶液，F(xiàn)eCb溶液，KI溶液，銅片，鋅片，鐵片，石

墨，燒杯，鹽橋，導(dǎo)線，靈敏電流計(jì)。

（2）利用（1）中設(shè)計(jì)好的裝置，控制適合的條件對(duì)反應(yīng)2Fe3++2「U2Fe2++b進(jìn)行實(shí)驗(yàn)

探究：

①反應(yīng)開始時(shí)，右池電極反應(yīng)式為2「一21—I2,鹽橋中的陰（填“陽(yáng)”或

“陰”）離子向右池移動(dòng)。

②電流計(jì)指針不發(fā)生偏轉(zhuǎn)時(shí)，反應(yīng)達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài)，在左池中加入FeCb固體，右池的

電極作正（填“正”或“負(fù)”）極。

解析（2）①由圖示結(jié)合原電池原理分析可知，左池石墨電極上Fe3+得電子變成Fe2+,

被還原，電極反應(yīng)式為Fe3++e「^Fe2+,右池石墨電極上「失去電子變成L,被氧化，

電極反應(yīng)式為2「一2^^卜。鹽橋中陰離子移向負(fù)極，陽(yáng)離子移向正極。②電流計(jì)指針

不發(fā)生偏轉(zhuǎn)，反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)后，在左池中加入FeCb固體，平衡2Fe3++2「U2Fe2++b

向左移動(dòng)，L被還原為「，右池中石墨為正極。

技巧點(diǎn)撥

原電池的設(shè)計(jì)

1.拆分反應(yīng)：將氧化還原反應(yīng)分成兩個(gè)半反應(yīng)。

2.選擇電極材料：將還原劑（一般為較活潑金屬）作負(fù)極，活動(dòng)性比負(fù)極弱的金屬或非金

屬導(dǎo)體作正極。

3.構(gòu)成閉合回路：用導(dǎo)線將確定好的正負(fù)極連接，插入離子導(dǎo)體（電解質(zhì)溶液等）中形成

閉合回路。如果兩個(gè)半反應(yīng)分別在兩個(gè)容器中進(jìn)行，中間連接鹽橋。

4.畫出裝置圖：結(jié)合要求及反應(yīng)特點(diǎn)，畫出原電池裝置圖，標(biāo)出電極材料的名稱、正負(fù)

極、電解質(zhì)溶液等。

命題點(diǎn)3原電池原理的應(yīng)用

4.［比較不同金屬的活動(dòng)性］有a、b、c、d四個(gè)金屬電極，有關(guān)的實(shí)驗(yàn)裝置及部分實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象

如下:

if@7a

實(shí)驗(yàn)

裝置

稀疏酸

CuSO.溶液稀硫酸稀疏酸

部分實(shí)a極質(zhì)量減少；bb極有氣體產(chǎn)d極溶解；c極有電流從a極流向d

驗(yàn)現(xiàn)象極質(zhì)量增加生；c極無(wú)變化氣體產(chǎn)生極

由此可判斷這四種金屬的活動(dòng)性順序是（C）

A.a>b>c>dB.b>c>d>a

C.d>a>b>cD.a>b>d>c

解析把四個(gè)實(shí)驗(yàn)從左到右分別編號(hào)為①②③④，則由實(shí)驗(yàn)①現(xiàn)象可知，a為負(fù)極，b為正

極，金屬活動(dòng)性a>b;由實(shí)驗(yàn)②現(xiàn)象可知，b可與稀硫酸反應(yīng)產(chǎn)生H2,c不與稀硫酸反

應(yīng)，則金屬活動(dòng)性b>c;由實(shí)驗(yàn)③現(xiàn)象可知，d為負(fù)極，c為正極，則金屬活動(dòng)性d>c;

由實(shí)驗(yàn)④現(xiàn)象可知，d為負(fù)極，a為正極，則金屬活動(dòng)性d>a。綜上所述可知金屬活動(dòng)性d

>a>b>Co

技巧點(diǎn)撥

原電池原理的應(yīng)用

1.比較金屬的活動(dòng)性強(qiáng)弱：原電池中，負(fù)極一般是活動(dòng)性較強(qiáng)的金屬，正極一般是活動(dòng)性

較弱的金屬或能導(dǎo)電的非金屬。

2.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。例如在鋅與稀硫酸制

H2的溶液中，滴加少量硫酸銅溶液，發(fā)生置換反應(yīng)Zn+Cu2+^Zn2++Cu,構(gòu)成Zn—Cu

一稀H2SO4原電池，加快反應(yīng)速率。

3.用于金屬的防護(hù)：金屬制品作原電池的正極而得到保護(hù)。

考點(diǎn)2常見化學(xué)電源

（--------------------------［教材幫:，讀透教材融會(huì):

庭n城:蓊教材讀厚?

1.常見化學(xué)電源類型

類型裝置工作原理

堿性鋅錦電池負(fù)極反應(yīng)：[1]Zn—2e—+20IT—Zn(OH)2。

-

正極反應(yīng)：MnO2+e+H2O^MnO(OH)+OHo

?的混合物

電池反應(yīng)：Zn+2MnO2+2H2O^=2MnO(OH)+Zn

一次(OH)2

電池銀鋅（紐扣）電池

負(fù)極反應(yīng)：⑵Zn—2e—+2OIT^ZnO+H2。。

-

正極反應(yīng)：Ag2O+2e~+H2O^2Ag+2OH0

電池反應(yīng)：Zn+Ag2O^=ZnO+2Ag

放電時(shí)：

鉛酸蓄電池

負(fù)極反應(yīng)為「+；；

二次Pb—2eS0-^PbSO4

電池+

正極反應(yīng)為PbO2+2r+S0：+4H—PbSO4+2H2O；

電池反應(yīng)為⑶Pb+PbCh+ZHzSCU—2PbSC)4+2H2O

2.燃料電池

類型裝置工作原理

負(fù)極反應(yīng)：⑷反一2晨^2口。正極反應(yīng)：O2+

-+

4e+4H^=2H20o

氫氧

電池反應(yīng)：2H2+C)2^2H2O

燃料

電池負(fù)極反應(yīng)：⑸%一21+2011-^2H2。。

--

正極反應(yīng)：O2+4e+2H2O^4OH0

電池反應(yīng)：2H2+O2^=2H2。

氫氧負(fù)極反應(yīng)：⑹反一2e+02^^/01

-2

燃料正極反應(yīng)：O2+4e^=2O^o

電池電池反應(yīng)：2H2+O22H2。

負(fù)極反應(yīng)：F71CH4~8e+10QH=C0^+

惰性電%|"?"@[jt性電極

甲烷

uiw

7H2OQ

燃料

正極反應(yīng)：O2+4e~+2H2O^4OH-o

電池

_

電池反應(yīng)：CH4+2OH+202^COJ+3H2O

[知識(shí)活用教材讀活

1.易錯(cuò)辨析。

(1)堿性鋅鎰電池是一次電池，其中MnCh是催化劑，可使堿性鋅鎰電池的比能量高、可

儲(chǔ)存時(shí)間長(zhǎng)。(X)

(2)鉛酸蓄電池放電時(shí)，正極與負(fù)極質(zhì)量均增加。(4)

(3)燃料電池工作時(shí)燃料在電池中燃燒，熱能轉(zhuǎn)化為電能。(X)

2.(1)鉛酸蓄電池在放電過程中溶液的pH逐漸增大(填“增大”或“減小”)，充

電時(shí)陽(yáng)極反應(yīng)為PbSO4+2H2O—2e-^PbO2+S0:+44，陰極反應(yīng)為PbSC>4+

2e-^Pb+SO>,總反應(yīng)為2Pbsc)4+2H2O^=Pb+PbC)2+2H2so4。

(2)你能發(fā)現(xiàn)二次電池放電時(shí)的電極反應(yīng)與充電時(shí)的電極反應(yīng)之間的關(guān)系嗎？

二次電池充電時(shí)的陰極反應(yīng)是放電時(shí)的負(fù)極反應(yīng)的“逆反應(yīng)”；充電時(shí)的陽(yáng)極反應(yīng)是放電

時(shí)正極反應(yīng)的“逆反應(yīng)”。

3.北京冬奧會(huì)期間使用氫燃料清潔能源汽車，其氫氧燃料電池工作示意圖如圖所示。

驅(qū)動(dòng)汽車

KCH瀟海

（1）電極a為電池的負(fù)（填“正”或“負(fù)”）極。

（2）電極b表面的反應(yīng)為。2+4屋+2H2O^4OH-。

（3）電池工作過程中OH一向電極」^（填"a”或"b”）移動(dòng)。

4.甲烷作燃料電池的負(fù)極反應(yīng)物時(shí)，其電極反應(yīng)式在不同的介質(zhì)中有不同的寫法。

（1）強(qiáng)酸作介質(zhì)CH4—8屋+2H2O^CO2+8H'。

（2）導(dǎo)。2-固體作介質(zhì)CHt—8屋+4。2一^。。2+2壓0。

（3）熔融碳酸鹽作介質(zhì)CH4—8e-+4c0、^5co2+2H2O。

高考幫研透高考明確方向-----------------------------

f---------------------1

命題點(diǎn)1原電池電極反應(yīng)式的書寫

“運(yùn)用“公式法”書寫］全機(jī)電池以惰性材料作電極，電解質(zhì)溶液顯酸性，電池總反應(yīng)為

2++2+3+

V0：（黃色）+V（紫色）+2H—V0（藍(lán)色）+H2O+V（綠色）。下列說法錯(cuò)

誤的是（C）

負(fù)載

:一二?I

voy\;o2+—三生三三：：：：：里！一v"/v2

+2+

A.正極反應(yīng)為VO；+2H+e-^VO+H2O

B.負(fù)極附近的溶液由紫色逐漸變?yōu)榫G色

C.每生成1molH2O轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量為0.5mol

D.放電過程中溶液的pH逐漸增大

解析由題圖和電池總反應(yīng)VO：+V2++2H+-VO2++H2O+V3+可知，正極反應(yīng)為

VO：+2H++e^^=VO2++H,0,負(fù)極反應(yīng)為丫2+—5^=丫3+,所以負(fù)極附近溶液的顏色

H

由紫色逐漸變?yōu)榫G色，A、B項(xiàng)正確。由電極反應(yīng)VO2+2才+^^VO2++H2O可知，

反應(yīng)每生成1molH2O轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量為1mol,C項(xiàng)錯(cuò)誤。由電池總反應(yīng)可知，放電

過程中H+不斷被消耗，所以溶液的pH逐漸增大，D項(xiàng)正確。

2.［運(yùn)用“加減法”書寫］［2022全國(guó)乙］Li—Ch電池比能量高，在汽車、航天等領(lǐng)域具有良好

應(yīng)用前景。近年來(lái)，科學(xué)家研究了一種光照充電Li—Ch電池（如圖所示）。光照時(shí)，光催

化電極產(chǎn)生電子（1）和空穴（h+）,驅(qū)動(dòng)陰極反應(yīng)（Li++e「=Li）和陽(yáng)極反應(yīng)

++

（Li2O2+2h^=2Li+O?）對(duì)電池進(jìn)行充電。下列敘述錯(cuò)誤的是（C）

u

/

\

1光

金誠(chéng)充充放、催

屬獨(dú)7電電電化

鋰

/

、,電

U

.。

*極

輛祁2質(zhì)

/施瞳

離孑

+。2

2口

。2^

應(yīng)口2

總反

池的

，電

電時(shí)

A.充

關(guān)

量有

空穴

子和

的電

產(chǎn)生

光照

率與

電效

B.充

移

極遷

向負(fù)

換膜

子交

過離

極穿

卡從正

，Li

電時(shí)

C.放

。2

^口2

+2屋

2口+

應(yīng)。2+

生反

極發(fā)

，正

電時(shí)

D.放

則根

應(yīng)，

極反

和陰

反應(yīng)

陽(yáng)極

時(shí)的

充電

給出

干中

，題

電池

二次

置為

該裝

知，

圖可

由題

解析

得

法”

加減

據(jù)“

+。2

2Li+

+2h+

小。？

反應(yīng)

陽(yáng)極

^Li

e-=^

i,+

L

反應(yīng)

+陰極

2L