2025年高考化學備考教案（新教材）第六章 第3講 原電池的工作原理及常見電池

第六章化學反應與能量變化第3講原電池的工作原理及常見電池目

錄Contents01考點1原電池的工作原理及其應用02考點2常見化學電源03練習幫練透好題精準分層

課標要求核心考點五年考情1.知道化學反應可以實現(xiàn)化學能與其他能量形式的轉化，以原電池為例認識化學能可以轉化為電能，從氧化還原反應的角度初步認識原電池的工作原理。2.體會提高燃料的燃燒效率、開發(fā)高能清潔燃料和研制新型電池的重要性。3.學生必做實驗：化學能轉化成電能原電池的工作原理及其應用2023廣東，T6；2023海南，T8；2022全國甲，T10；2021山東，T10；2021廣東，T9；2021重慶，T13；2021上海，T18；2020山東，T10；2020海南，T11；2019江蘇，T11常見化學電源2019年4月浙江，T12核心素養(yǎng)對接證據(jù)推理與模型認知：理解原電池的構造及工作原理；能建立氧化還原反應與原電池的關聯(lián)；能建立電化學原理與裝置間的關聯(lián)；能解釋實際電池的工作原理；能判斷裝置是否產生電流；能判斷電流方向和離子移動方向，預測電極反應及現(xiàn)象，書寫陌生電極反應式命題分析預測1.近年高考關于原電池的考查一直是?？汲Ｐ拢O題背景新、設問角度新。常以選擇題的形式考查原電池的工作原理及其應用，非選擇題中常結合元素化合物等知識考查電極反應式的書寫以及利用得失電子守恒進行相關計算。2.預計2025年高考仍會考查原電池的工作原理及其應用、電極反應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

1.

宏觀與微觀結合視角物質變化能量變化宏觀氧化還原反應能量轉換微觀電子得失離子(或電子)克服(或依靠)電場力做功2.

跨學科(融合)視角3.

思維觀點守恒

觀(1)得失電子守恒；(2)能量轉換守恒變化

觀(1)物質變化過程中伴隨著能量變化。(2)物質變化是能量變化的基礎，決定著能量變化的大小和形式。[說明：同樣的一個自發(fā)進行的氧化還原反應，若是直接在燒杯中進行，則

化學能不可能轉化為電能；

若是在“不可逆”的原電池裝置(實際情形)中

進行，化學能部分轉化為電能；若是在“可逆”的原電池裝置(理想情形)

中進行，則化學能可完全轉化為電能]注：這里的“可逆”并不是指充電、放電那種含義，而是物理化學中的名詞。

考點1原電池的工作原理及其應用

1.

原電池(1)定義：將[1]

轉化為[2]

?的裝置。化學能電能①能自發(fā)進行的[3]

?。②一般有兩個活動性不同的電極(燃料電池的兩個電極可以相同)。③形成[4]

，需滿足三個條件：a.存在離子導體(電解質)；b.兩電極直接

或間接接觸；c.兩電極插入離子導體中。氧化還原反應閉合回路(2)原電池的構成條件注意離子導體既可以是電解質的水溶液，也可以是能傳導離子的固體電解質或熔

融電解質，還可以是有機電解質溶液等。2.

原電池的工作原理(以Zn－Cu原電池為例)

甲(單液電池)

乙(雙液電池)電極名稱負極正極電極材料ZnCu電極反應[5]

?[6]

?反應類型[7]

?[8]

?

氧化反應還原反應電子、電

流方向電子流動方向：負極→導線→正極；(電子不下水，離子不上岸)電流方向：正極→導線→負極問題右左不能。

1.

易錯辨析。(1)在原電池中，電極反應為氧化反應的一極一定是負極。

(

√

)(2)在鋅銅原電池中，因為有電子通過電解質溶液形成閉合回路，所以有電流產生。

(

?

)(3)兩種活潑性不同的金屬組成原電池的兩極，活潑金屬一定為負極。

(

?

)

(5)使用鹽橋可以提高電池的能量轉換效率。

(

√

)√???√2.

(1)左側甲裝置與乙裝置相比，乙裝置的優(yōu)點是

?

?。(2)請簡述左側乙裝置中鹽橋的作用：

?

?。避免Zn與CuSO4直接反應而產生

能量損耗①構成閉合回路；②鹽橋中的離子定向移動

保持左、右兩池正、負電荷平衡3.

某科學探究小組用如下裝置設計原電池，其中不能形成原電池的是

(填標

號)，原因是

?。①④

①中酒精是非電解質；④中未形成閉合回路

命題點1

原電池正、負極的判斷1.

有下圖所示的四個裝置，回答相關問題：(1)圖①中，Mg作

?極。負1234(2)圖②中，Mg作

極，寫出負極反應式：

，正極反應式：

?，總反應的離子方程式:

?。(3)圖③中，F(xiàn)e作

極，寫出負極反應式：

?，正極反應

式：

，總反應的化學方程式：

?

?。正

正

Cu＋

1234(4)圖④裝置能否構成原電池？

(填“能”或“否”)，若能構成原電池，正極

為

，電極反應式為

(若不能構成原電池，后兩

問不用回答)。能Cu

1234

A.

Zn電極是負極B.

Ag2O電極發(fā)生還原反應D.

放電前后電解質溶液的pH保持不變D1234

1234技巧點撥判斷原電池正、負極的方法判斷方法負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通入還原劑的電極通入氧化劑的電極電極反應類型發(fā)生氧化反應的電極發(fā)生還原反應的電極1234判斷方法負極正極電子流向(或電流方向)電子流出的電極(或電流流入

的電極)電子流入的電極(或電流流出的

電極)離子移向陰離子移向的電極陽離子移向的電極電極現(xiàn)象電極不斷溶解，質量減少電極增重或質量不變

1234命題點2

原電池的設計3.

某化學學習小組同學利用Fe3＋與I－發(fā)生的氧化還原反應設計一個原電池，并進行

有關實驗探究。請回答相關問題：(1)畫出簡單的示意圖，并標明所使用的用品。要求：右池中電極上發(fā)生氧化反應。供選擇的實驗用品：KCl溶液，F(xiàn)eCl3溶液，F(xiàn)eCl2溶液，KI溶液，銅片，鋅片，鐵

片，石墨，燒杯，鹽橋，導線，靈敏電流計。

1234

①反應開始時，右池電極反應式為

，鹽橋中的

(填

“陽”或“陰”)離子向右池移動。

陰

1234

②電流計指針不發(fā)生偏轉時，反應達到化學平衡狀態(tài)，在左池中加入FeCl2固體，

右池的電極作

(填“正”或“負”)極。正

1234技巧點撥原電池的設計1.

拆分反應：將氧化還原反應分成兩個半反應。2.

選擇電極材料：將還原劑(一般為較活潑金屬)作負極，活動性比負極弱的金屬或

非金屬導體作正極。3.

構成閉合回路：用導線將確定好的正負極連接，插入離子導體(電解質溶液等)中

形成閉合回路。如果兩個半反應分別在兩個容器中進行，中間連接鹽橋。4.

畫出裝置圖：結合要求及反應特點，畫出原電池裝置圖，標出電極材料的名稱、

正負極、電解質溶液等。1234命題點3

原電池原理的應用4.

[比較不同金屬的活動性]有a、b、c、d四個金屬電極，有關的實驗裝置及部分實

驗現(xiàn)象如下：實驗裝置

部分實驗現(xiàn)象a極質量減少；b

極質量增加b極有氣體產

生；c極無變化d極溶解；c極有

氣體產生電流從a極流向d

極1234A.

a＞b＞c＞dB.

b＞c＞d＞aC.

d＞a＞b＞cD.

a＞b＞d＞c[解析]把四個實驗從左到右分別編號為①②③④，則由實驗①現(xiàn)象可知，a為負

極，b為正極，金屬活動性a＞b；由實驗②現(xiàn)象可知，b可與稀硫酸反應產生H2，c不

與稀硫酸反應，則金屬活動性b＞c；由實驗③現(xiàn)象可知，d為負極，c為正極，則金

屬活動性d＞c；由實驗④現(xiàn)象可知，d為負極，a為正極，則金屬活動性d＞a。綜上

所述可知金屬活動性d＞a＞b＞c。由此可判斷這四種金屬的活動性順序是(

C

)C1234技巧點撥原電池原理的應用1.

比較金屬的活動性強弱：原電池中，負極一般是活動性較強的金屬，正極一般是

活動性較弱的金屬或能導電的非金屬。

3.

用于金屬的防護：金屬制品作原電池的正極而得到保護。1234考點2常見化學電源

1.

常見化學電源類型類

型裝置工作原理一

次

電

池堿性鋅錳電池

1234類

型裝置工作原理一

次

電

池銀鋅(紐扣)電池

1234類

型裝置工作原理二

次電

池鉛酸蓄電池

12342.

燃料電池類型裝置工作原理氫氧燃料電池

1234類型裝置工作原理氫氧燃料電池

1234類型裝置工作原理甲烷

燃料

電池

1234

1.

易錯辨析。(1)堿性鋅錳電池是一次電池，其中MnO2是催化劑，可使堿性鋅錳電池的比能量

高、可儲存時間長。

(

?

)(2)鉛酸蓄電池放電時，正極與負極質量均增加。

(

√

)(3)燃料電池工作時燃料在電池中燃燒，熱能轉化為電能。

(

?

)?√?1234

(2)你能發(fā)現(xiàn)二次電池放電時的電極反應與充電時的電極反應之間的關系嗎？二次電池充電時的陰極反應是放電時的負極反應的“逆反應”；充電時的陽極反應

是放電時正極反應的“逆反應”。增大

2H2SO4

12343.

北京冬奧會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。(1)電極a為電池的

(填“正”或“負”)極。(2)電極b表面的反應為

?。(3)電池工作過程中OH－向電極

(填“a”或“b”)移動。負

a

12344.

甲烷作燃料電池的負極反應物時，其電極反應式在不同的介質中有不同的寫法。(1)強酸作介質

?。(2)導O2－固體作介質

?。(3)熔融碳酸鹽作介質

?。

1234

B.

負極附近的溶液由紫色逐漸變?yōu)榫G色C.

每生成1molH2O轉移電子的物質的量為0.5molD.

放電過程中溶液的pH逐漸增大C1234

1234

B.

充電效率與光照產生的電子和空穴量有關C.

放電時，Li＋從正極穿過離子交換膜向負極遷移C1234

1234

1234技巧點撥原電池電極反應式的書寫模型1.

“公式法”書寫原電池電極反應式12342.

“加減法”書寫原電池電極反應式1234命題點2

燃料電池3.

[海南高考改編]某燃料電池主要構成要素如圖所示，下列說法錯誤的是(

C

)A.

電池可用于乙醛的制備B.

b電極為負極C.

電池工作時，a電極附近pH降低C1234[解析]結合圖示裝置可知該燃料電池工作時，乙烯在b電極上發(fā)生氧化反應生成乙

醛，則O2在a電極上發(fā)生還原反應，電極反應如下：電極電極反應負極(b電極)正極(a電極)

結合上述分析可知，B、D項正確；電池工作時，a電極上O2發(fā)生還原反應時消耗H＋

生成H2O，即a電極附近溶液pH升高，C項錯誤。12344.[2021山東]以KOH溶液為離子導體，分別組成CH3OH－O2、N2H4－O2、(CH3)2NNH2－O2清潔燃料電池，下列說法正確的是(

C

)A.

放電過程中，K＋均向負極移動B.

放電過程中，KOH物質的量均減小C.

消耗等質量燃料，(CH3)2NNH2－O2燃料電池的理論放電量最大D.

消耗1molO2時，理論上N2H4－O2燃料電池氣體產物的體積在標準狀況下為11.2LC1234

1234

1.

[鋁－海水電池][2023海南]利用金屬Al、海水及其中的溶解氧可組成電池，如圖所

示。下列說法正確的是(

A

)A.

b電極為電池正極B.

電池工作時，海水中的Na＋向a電極移動C.

電池工作時，緊鄰a電極區(qū)域的海水呈強堿性D.

每消耗1kgAl，電池最多向外提供37mol電子的電量A123[解析]由裝置圖可知該裝置為原電池，其中鋁為活潑金屬，發(fā)生氧化反應，為負

極，則石墨為正極。電極電極反應正極(石墨)負極(Al)123

1232.

[固體電解質傳導][2021重慶]CO2電化學傳感器是將環(huán)境中CO2濃度轉變?yōu)殡娦盘?/p>

的裝置，工作原理如圖所示，其中YSZ是固體電解質。當傳感器在一定溫度下工作

時，在熔融Li2CO3和YSZ之間的界面X會生成固體Li2O。下列說法錯誤的是(

B

)B.

電極a上消耗的O2和電極b上產生的CO2的物質的量之比為1∶1B123[解析]根據(jù)各電極上轉移電子數(shù)相等，知電極a上消耗的O2和電極b上產生的CO2的物質的

量之比為1∶2，B項錯誤。1233.

[電極反應式的書寫][2021河北]我國科學家研究Li－CO2電池，取得了重大科研成

果?；卮鹣铝袉栴}：(1)Li－CO2電池中，Li為單質鋰片，則該電池中的CO2在

(填“正”或“負”)

極發(fā)生電化學反應。研究表明，該電池反應產物為碳酸鋰和單質碳，且CO2電還原

后與鋰離子結合形成碳酸鋰按以下4個步驟進行，寫出步驟Ⅲ的離子方程式。正

Ⅲ.

?

123

123(2)研究表明，在電解質水溶液中，CO2氣體可被電化學還原。CO2在堿性介質中電

還原為正丙醇(CH3CH2CH2OH)的電極反應方程式為

?

?。

CH3CH2CH2OH＋18OH－

123

A.

該電池只需更換鋁板就可繼續(xù)使用B.

以網(wǎng)狀的鉑為正極，能增大與氧氣的接觸面積C.

電池工作時，電子由鉑電極沿導線流向鋁電極C12345678910

123456789102.

[浙江高考]化學電源在日常生活和高科技領域中都有廣泛應用。A.

甲：Zn2＋向Cu電極方向移動，Cu電極附近溶液中H＋濃度增加C.

丙：鋅筒作負極，發(fā)生氧化反應，鋅筒會變薄D.

?。菏褂靡欢螘r間后，電解質溶液的酸性減弱，導電能力下降下列說法不正確的是(

A

)A12345678910

123456789103.

[2024長沙長郡梅溪湖中學考試改編]酸性甲醇燃料電池的工作原理如圖所示，下

列有關說法不正確的是(

D

)A.

Pt(b)為正極B.

工作時，H＋由a極室向b極室遷移D.

工作時，電子從Pt(a)經負載流向Pt(b)，再經電解質溶液

流回Pt(a)D12345678910[解析]

123456789104.

[2024武漢部分學校調研]我國科技工作者設計了一種CO2轉化的多功能光電化學平

臺，實現(xiàn)了CO生產與塑料到化學品的協(xié)同轉化，其原理如圖所示。下列說法錯誤的

是(

D

)A.

光催化電極的電勢：a＞bB.

電池工作時，負極區(qū)溶液的pH減小D.

當電路中通過1mol電子時，正極區(qū)溶液質量增大39gD123456789