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(共57张PPT)
第二节　原电池　化学电源
第六章
化学反应与能量
课标要求 核心素养
1.能分析、解释原电池的工作原理，
能设计简单的原电池。
2.能列举常见的化学电源，并能利
用相关信息分析化学电源的工作
原理。
3.能综合考虑化学变化中的物质变
化和能量变化来分析、解决新型电
池的开发等实际问题。 1.宏观辨识与微观探析：认识原电
池的本质是氧化还原反应，能多角
度、动态地分析原电池中物质的变
化及能量的转化。
2.科学态度与社会责任：通过原电
池装置的应用，能对与化学有关的
热点问题作出正确的价值判断，能
参与有关化学问题的社会实践。
[目标导航]
[自主测评]
1.易错易混辨析(正确的画“√”，错误的画“×”)。
(1)放热反应都可以设计成原电池。(
)
(2)在原电池中，发生氧化反应的一极是负极。(
)
(3)用 Mg、Al 分别作电极，用 NaOH 溶液作电解液构成的原
电池，Mg 为正极。(
)
(4)在锌铜原电池中，因为有电子通过电解质溶液形成闭合回
路，所以有电流产生。(
)
极区向负极区迁移。(
)
(6)铅蓄电池工作时，当电路中转移 0.1 mol 电子时，负极增重
4.8 g。(
)
(5)以葡萄糖为燃料的微生物燃料电池，放电过程中，H＋从正
错因：放电过程中，H＋从负极区向正极区迁移。
答案：(1)×
错因：自发进行的氧化还原反应才能设计成原
电池，与反应的热效应无关。
(2)√
(4)×
(3)√
错因：电子在导体(电极和导线)中定向移动，离子在电
解质溶液中迁移。
(5)×
(6)√
A.锌为正极，Ag2O 为负极
B.锌为负极，Ag2O 为正极
C.原电池工作时，将电能转化成化学能
D.原电池工作时，负极区溶液的 pH 增大
答案：B
2.电子计算机所用纽扣电池的两极材料为锌和氧化银，电解质溶液为KOH溶液，其电极反应式：Zn＋2OH－－2e－===ZnO＋H2O；Ag2O＋H2O＋2e－===2Ag＋2OH－。下列判断正确的是(　　)
3.如图所示是一位同学在测试水果电池，下列有关说法错误的
是(
)
A.若金属片 A 是正极，则该金属片上
会产生 H2
B.水果电池的化学能转化为电能
C.此水果发电的原理是电磁感应
D.金属片 A、B 可以一个是铜片，另一个是铁片
答案：C
4.原电池的电极名称不仅与电极材料的性质有关，也与电解质
溶液有关。下列说法中正确的是(
)
解析：(1)中 Mg 作负极；(2)中 Al 作负极；(3)中铜作负极；
(4)是铁的吸氧腐蚀，Fe 作负极。
答案：B
A.(1)(2)中Mg作负极，(3)(4)中Fe作负极
B.(2)中Mg作正极，电极反应式为6H2O＋6e－===6OH－＋
3H2↑
C.(3)中Fe作负极，电极反应式为Fe－2e－===Fe2+
D.(4)中Cu作正极，电极反应式为2H＋＋2e－===H2↑
考点一 原电池的工作原理及应用
1.原电池的概念及构成条件
化学能
电能
(1)定义：将___________转化为______的装置。
(2)原电池的形成条件
氧化还原反应
闭合回路
①能自发进行的__________________。
②两个活泼性不同的电极(燃料电池的两个电极可以相同)。
③形成____________，需满足三个条件：a.存在电解质；b.两
电极直接或间接接触；c.两电极插入电解质溶液或熔融电解质中。
2.工作原理(以锌铜原电池为例)
(1)装置变迁
(2)电极反应
氧化
还原
负极：Zn－2e－===Zn2+，______反应。
正极：Cu2+＋2e－===Cu，______反应。
总反应：Zn＋Cu2+===Cu＋Zn2+。
3.原电池的应用
(1)设计制作化学电源
(2)比较金属的活动性强弱：原电池中，负极一般是活动性
________的金属，正极一般是活动性______的金属(或能导电的非
金属)。
较强
较弱
正极
(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
______而受到保护。
[归纳提升]盐桥及其作用
(1)盐桥中通常装有含琼胶的 KCl 饱和溶液，能使两个烧杯中
的溶液连成一个通路。离子在盐桥中能定向移动，通过盐桥将两
种隔离的电解质溶液连接起来，可使电流持续传导。盐桥中阴离
子移向负极，阳离子移向正极。
(2)使用盐桥的目的是将两个半电池完全隔开，
开，使副反应减至最低程度，可以获得单纯的电极反应，便
于分析放电过程，有利于最大限度地将化学能转化为电能。
考点二 化学电源
1.分类
电池 电极反应
碱性锌
锰电池 总反应：Zn＋2MnO2＋2H2O===2MnO(OH)＋Zn(OH)2；
负极：Zn＋2OH－－2e－===Zn(OH)2；
正极：2MnO2＋2H2O＋2e－===2MnO(OH)＋2OH－　
铅酸蓄
电池 总反应：Pb＋PbO2＋2H2SO4===2PbSO4＋2H2O；　
负极：Pb＋SO －2e－===PbSO4；
正极：PbO2＋4H＋＋SO ＋2e－===PbSO4＋2H2O
2.工作原理
电池 电极反应
氢氧燃
料电池 酸性 总反应：2H2＋O2===2H2O；
负极：2H2－4e－===4H＋；
正极：O2＋4e－＋4H＋===2H2O
碱性 总反应：2H2＋O2===2H2O；
负极：2H2＋4OH－－4e－===4H2O；
正极：O2＋2H2O＋4e－===4OH－
(续表)
3.二次电池的充放电
(1)可充电电池原理示意图
充电时，原电池负极与外接电源负极相连，原电池正极与外
接电源正极相连，记作：“正接正，负接负”。
(2)可充电电池有充电和放电两个过程，放电时是原电池反应，
充电时是电解池反应。充电、放电均不是可逆反应。
(3)放电时的负极反应和充电时的阴极反应相反，放电时的正
极反应和充电时的阳极反应相反。将负(正)极反应式变换方向并将
电子移项即可得出阴(阳)极反应式。
例：Fe＋Ni2O3＋3H2O
Fe(OH)2＋2Ni(OH)2，放电时负极
的电极反应式为Fe－2e－＋2OH－===Fe(OH)2，则充电时阴极的电极反应式为Fe(OH)2＋2e－===Fe＋2OH－。
考向 1 原电池的组成及工作原理
1.(2023 年广东模拟)硫化氢(H2S)是强烈的神经毒素，对黏膜
有强烈的刺激作用。科研人员设计了如图装置，借助太阳能，将
H2S 再利用，变废为宝。下列叙述正确的是(
)
C.H＋的迁移方向为b电极→a电极
A.b 电极发生氧化反应
B.a 电极区不可用 NaOH 溶液作电解质溶液
D.每生成 2 g H2，负极区需消耗 22.4 L H2S
解析：根据工作原理图分析可知，b电极上H＋获得电子生成
答案：B
氢气，则b作正极，电极反应式为2H＋＋2e－===H2↑；因此a作负极，Fe2+失去电子，电极反应为Fe2+－e－===Fe3+。由分析可知，b作正极，电极反应式为2H＋＋2e－===H2↑，则b电极发生还原反应，A错误；由分析可知，a电极区反应为Fe2+－e－===Fe3+，若用NaOH溶液作电解质溶液则生成Fe(OH)2、Fe(OH)3覆盖在电极a上，阻止反应继续进行，B正确；由分析可知，a电极为负极，b电极为正极，故H＋的迁移方向为负极a电极→正极b电极，C错误；题干未告知H2S所处的状态是否为标准状况，故无法计算每生成2 g H2负极区需消耗H2S的体积，D错误。
2.(2023 年张家口一模)利用同种气体在两极浓度不同而产生
电势差的原理可设计气体浓差电池，利用浓差电池可测定混合气
体中某气体含量。实验室通过氧气浓差电池测定空气中氧气含量
的工作原理如图所示，其中在参比电极上通入纯氧气，测量电极
上通入空气。下列说法错误的是(
)
A.熔融ZrO2、CaO混合物可用于传递O2-
B.工作时，电子由测量电极经外电路流向参比电极
C.工作时，用初期读数计算所得空气中氧气含量更准确
D.相同压强下，电势差越大，空气中氧气含量越高
解析：氧气在反应中得到电子发生还原反应，则参比电极作
正极；由分析可知，参比电极作正极，氧气得电子转化为 O2-，负
极 O2-失电子生成氧气，电子由负极经外电路流向正极，熔融金属
氧化物电离出的氧离子向负极定向移动可用于传递 O2-，A 正确；
电子由负极经外电路流向正极，故工作时，电子由测量电极经外
电路流向参比电极，B 正确；由工作原理知，负极氧离子失去电
子发生氧化反应会不断生成氧气，混合气体氧气浓度增大，故用
初期读数计算所得空气中氧气含量更准确，C 正确；两极氧气浓
度差越大，两极电势差越大，则相同压强下，电势差越大，空气
中氧气含量越低，D 错误。
答案：D
[方法技巧]“四步法”突破原电池的组成及工作原理题
(1)分析电极材料和电解质溶液
确定原电池的正极和负极，若电解质溶液为酸或不活泼金属
的盐溶液，则活泼金属作负极，不活泼金属或石墨作正极。
(2)确定电极上反应的物质
若负极为活泼金属，则金属被氧化生成金属阳离子；正极上
溶液中阳离子得电子被还原，大多析出 H2 或不活泼金属。
(3)书写电极(或电池)反应式
结合原子守恒和得失电子守恒写出电板反应式，并根据正、
负极反应确定电池总反应式。
(4)判断离子(或电子)的移动方向
阳离子移向正极，阴离子移向负极；电子由负极经导线流向
正极。
考向 2 电极判断和电极反应式书写
3.(2023 年新课标卷)一种以 V2O5 和 Zn 为电极、Zn(CF3SO3)2
水溶液为电解质的电池，其示意图如下所示。放电时，Zn2+可插入
V2O5 层间形成 ZnxV2O5·nH2O。下列说法错误的是(
)
A.放电时V2O5为正极
B.放电时Zn2+由负极向正极迁移
C.充电总反应：xZn＋V2O5＋nH2O===ZnxV2O5·nH2O
D.充电阳极反应：ZnxV2O5·nH2O－2xe－===xZn2+＋V2O5＋
nH2O
解析：由题中信息可知，该电池中Zn为负极、V2O5 为正极，
答案：C
电池的总反应为xZn＋V2O5＋nH2O===ZnxV2O5·nH2O。由题信息可知，放电时，Zn2+可插入V2O5层间形成ZnxV2O5·nH2O，V2O5发生了还原反应，则放电时V2O5为正极，A正确；Zn为负极，放电时Zn失去电子变为Zn2+，阳离子向正极迁移，则放电时Zn2+由负极向正极迁移，B正确；电池在放电时的总反应为xZn＋V2O5＋nH2O===ZnxV2O5·nH2O，则其在充电时的总反应为ZnxV2O5·nH2O
===xZn＋V2O5＋nH2O，C错误；充电阳极上ZnxV2O5·nH2O被氧化为V2O5，则阳极的电极反应为ZnxV2O5·nH2O－2xe－===xZn2+＋V2O5＋nH2O，D正确。
4.(热点情境题)2023 年 2 月，我国首个兆瓦级铁—铬液流电池
储能项目在内蒙古成功试运行，该项目刷新了全球最大容量记录。
铁-铬液流电池的电解质溶液是含铁盐和铬盐的稀盐酸溶液。下列
说法错误的是(
)
A.安全性高、成本低、绿色低碳、能量密度低是该电池的
特点
B.充电时电池的反应为Cr3+＋Fe2+===Cr2+＋Fe3+
C.放电时，电路中每流过0.1 mol电子，Fe3+浓度降低0.1 mol·L-1
D.负极每1 mol Cr2+被氧化，电池中有1 mol H＋通过交换膜向正极转移
Cr3+，则转移1 mol电子，每个电子和每个H＋所带电荷相同，所
解析：该装置能作原电池和电解池；充电时，左侧为阳极、
右侧为阴极；放电时该装置为原电池，电路中每流过0.1 mol电子，
Fe3+的物质的量降低0.1 mol；负极每1 mol Cr2+被氧化生成1 mol
以二者的物质的量相同。该电池属于水系电池，故安全，且铁铬
的价格低廉，其可将太阳能或风能转化为电能存储，故绿色低碳，
但能量密度远低于锂电，A 正确；充电时，左侧为阳极、右侧为
阴极，则左侧Fe2+失电子生成Fe3+，右侧Cr3+得电子生成Cr2+，电
答案：C
池总反应式为Cr3+＋Fe2+===Cr2+＋Fe3+，B正确；放电时该装置为原电池，电路中每流过0.1 mol电子，Fe3+的物质的量降低0.1 mol，溶液体积未知，无法判断铁离子浓度降低值，C错误；负极每1 mol Cr2+被氧化生成1 mol Cr3+，则转移1 mol电子，每个电子和每个H＋所带电荷相同，所以二者的物质的量相同，则电池中有1 mol H＋通过交换膜向正极转移，D正确。
[归纳提升]
1.原电池正、负极的判断
注意：原电池的正极和负极与电极材料的性质有关，也与电
解质溶液有关，不要形成活泼电极一定作负极的思维定式。
2.电极反应式的书写方法
①直接书写
②间接书写
第一步，写出电池总反应式。
第二步，写出电极的正极反应式。
第三步，负极反应式＝总反应式－正极反应式。
①不含盐桥 ②含盐桥
负极：____________________，正极：__________________
考向 3 原电池原理的应用
5.(教材拓展)(1)根据反应 2FeCl3 ＋Cu===2FeCl2 ＋CuCl2 设计
原电池，在方框中画出装置图，指出电极材料和电解质溶液，写
出电极反应式：
(2)利用电化学原理将 CO、SO2 转化为重要化工原料，装置如
图所示：
①若 A 为 CO，B 为 H2，C 为 CH3OH，则通入 CO 的一极为
______(填“正”或“负”)极。②若A为SO2，B为O2，C为H2SO4，
则负极的电极反应式为____________________。
Cu===2FeCl2＋CuCl2分成两个半反应：Cu－2e－===Cu2+；2Fe3+＋
2e－===2Fe2+。②选择电极材料：将还原剂(Cu)作负极，活泼性比
解析：(1)分为四步：①拆分反应：将氧化还原反应 2FeCl3＋
负极弱的金属或非金属导体作正极(石墨棒、铂片)。③构成闭合回
路——单液原电池或双液原电池(盐桥)。④画装置图：结合要求及
反应特点，画出原电池装置图，标出电极材料名称、正负极、电
解质溶液等(见答案)。(2)①原电池中，通入氧化剂的电极是正极、
通入还原剂的电极是负极，该反应中 C 元素化合价由＋2 价变为
－2 价、H 元素化合价由 0 价变为＋1 价，所以 CO 是氧化剂，则
通入 CO 的电极为正极。②若 A 为 SO2，B 为 O2，C 为 H2SO4，
负极上二氧化硫失电子和水反应生成硫酸根离子和氢离子，电极
反应式为SO2＋2H2O－2e－===SO ＋4H＋。
①不含盐桥 ②含盐桥
负极：Cu－2e－===Cu2+，正极：2Fe3+＋2e－===2Fe2+
答案：(1)
[解题模型]设计原电池的程序
6.(2023 年荆州一中月考)如图Ⅰ、Ⅱ分别是甲、乙两组同学将
池装置，其中 C1、C2 均为碳棒。甲组向图Ⅰ烧杯中逐滴加入适量
浓盐酸；乙组向图ⅡB 烧杯中逐滴加入适量 40%NaOH 溶液。下
列叙述正确的是(
)
D.乙组操作时，C1上发生的电极反应为I2＋2e－===2I－
A.甲组操作时，电流表(A)指针发生偏转
B.甲组操作时，溶液颜色变浅
C.乙组操作时，C2 作正极
答案：D
1.(2023 年全国乙卷)室温钠－硫电池被认为是一种成本低、比
能量高的能源存储系统。一种室温钠－硫电池的结构如图所示。
将钠箔置于聚苯并咪唑膜上作为一个电极，表面喷涂有硫黄粉末
的炭化纤维素纸作为另一电极。工作时，在硫电极发生反应：
下列叙述错误的是(
)
极，即钠电极，故充电时，Na＋由硫电极迁移至钠电极，A错误；
硫黄粉在b电极上得电子与a电极释放出的Na＋结合得到Na2Sx，
解析：由题意可知放电时硫电极得电子，硫电极为原电池正
极，钠电极为原电池负极。充电时为电解池装置，阳离子移向阴
放电时 Na 在 a 电极失去电子，失去的电子经外电路流向 b 电极，
电子在外电路的流向为 a→b，B 正确；由题给的一系列方程式相
C 正确；炭化纤维素纸中含有大量的炭，炭具有良好的导电性，
可以增强硫电极的导电性能，D 正确。
答案：A
2.(2023 年山东卷改编)利用热再生氨电池可实现 CuSO4 电镀
废液的浓缩再生。电池装置如图所示，甲、乙两室均预加相同的
CuSO4 电镀废液，向甲室加入足量氨水后电池
开始工作。下列说法错误的是(
)
A.甲室 Cu 电极为负极
B.隔膜为阳离子膜
C.电池总反应为：Cu2+＋4NH3===[Cu(NH3)4]2+
D.NH3 扩散到乙室将对电池电动势产生影响
解析：向甲室加入足量氨水后电池开始工作，则甲室Cu电极
答案：B
溶解，变为铜离子与氨气形成[Cu(NH3)4]2+，因此甲室Cu电极为负极，A正确；再原电池内电路中阳离子向正极移动，若隔膜为阳离子膜，电极溶解生成的铜离子要向右侧移动，通入氨气要消耗铜离子，显然左侧阳离子不断减小，明显不利于电池反应正常进行，B错误；左侧负极电极的反应是Cu＋4NH3－2e－===
[Cu(NH3)4]2+，正极电极的反应是Cu2+＋2e－===Cu，则电池总反应为Cu2+＋4NH3===[Cu(NH3)4]2+，C正确；NH3扩散到乙室会与铜离子反应生成[Cu(NH3)4]2+，铜离子浓度降低，铜离子得电子能力减弱，因此将对电池电动势产生影响，D正确。
3.(2023 年广东卷)负载有 Pt 和 Ag 的活性炭，可选择性去除
示。下列说法正确的是(
)
A.Ag 作原电池正极
B.电子由 Ag 经活性炭流向 Pt
Cl－实现废酸的纯化，其工作原理如图所
C.Pt表面发生的电极反应：O2＋2H2O＋4e－===4OH－
D.每消耗标准状况下11.2 L的O2，最多去除1 mol Cl－
解析：O2在Pt得电子发生还原反应，Pt为正极，Cl－在Ag
答案：B
极失去电子发生氧化反应，Ag为负极。由分析可知，Cl－在Ag极失去电子发生氧化反应，Ag为负极，A错误；电子由负极Ag经活性炭流向正极Pt，B正确；溶液为酸性，故Pt表面发生的电极反应为O2＋4H＋＋4e－===2H2O，C错误；每消耗标准状况下11.2 L的O2，转移电子2 mol，而2 mol Cl－失去2 mol电子，故最多去除2 mol Cl－，D错误。
4.(2023 年海南卷)利用金属 Al、海水及其中的溶解氧可组成
电池，如图所示。下列说法正确的是(
)
A.b 电极为电池正极
C.电池工作时，紧邻 a 电极区域的海水呈强碱性
D.每消耗 1 kg Al，电池最多向外提供 37 mol 电子的电量
B.电池工作时，海水中的Na＋向a电极移动
答案：A

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