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第一节 化学反应与能量变化
第2课时 化学反应与电能
学习任务一 原电池的工作原理
学习任务二 常见化学电源
学习任务一 原电池的工作原理
【新知自主预习】
1.火力发电中能量转化过程
（1）火力发电是通过__________燃烧时发生的氧化还原反应，使
______能转化为____能，加热水使之汽化为蒸汽以推动蒸汽轮机，
带动发电机发电。
化石燃料
化学
热
（2）火力发电过程中能量转化过程
化学能热能机械能 电能
［微点拨］ 在火力发电过程中，燃烧（氧化还原反应）是使化学能
转化为电能的关键。
2.原电池
（1）实验探究原电池的构成及原理教材实验
实验操作 实验现象 解释或结论
①将锌片和铜片插入盛有稀 硫酸的烧杯中，观察现象 锌片表面产生大量气 泡，铜片表面无明显 现象 锌比铜活泼，能与
稀硫酸反应，铜不
反应
②用导线连接锌片和铜片， 观察、比较导线连接前后的 现象 锌片逐渐溶解，铜片 表面产生大量气泡 锌逐渐反应而溶
解，铜片表面产生
氢气
实验操作 实验现象 解释或结论
③用导线在锌片和铜片之间 串联一个电流表，观察电流 表的指针是否偏转 锌片逐渐溶解，铜片 表面产生气泡，电流 表指针偏转 有电流通过电流表
续表
（2）理论分析
锌片和铜片通过导线连接，插入稀硫酸中形成
原电池，装置如图所示：
电极上的变化 电极反应式
锌片 发生______反应生成______而进入溶液 ____________
__________
铜片 电子由锌片通过导线流向铜片，溶液中的____ 从铜片获得电子，发生______反应生成氢分子 而从铜片上放出 ____________
___________
电池总 反应 ________________________ 氧化
还原
（3）原电池
化学能
电能
负极
正极
氧化
还原
电子
定向
【实验活动探究】
生活中有多种常见的电池，如干电池、铅酸蓄电池、锂离子电
池等。某校研究小组设计实验探究原电池的构成条件及工作原理，
实验装置如图所示：
问题一： 装置甲、乙、丙中电流表的指针是否都发生偏转？为什么？
若发生偏转，请指明电流的流向，并写出两极的电极反应式。
提示：装置甲中两个电极都是锌电极，不能形成原电池，不产生电
流，故装置甲中电流表指针不发生偏转。装置乙能形成原电池，故
电流表指针发生偏转，电流由铜电极经电流表流向锌电极；负极：
；正极： 。装置丙中乙醇是非
电解质，不导电，不能形成闭合回路，不能形成原电池，不产生电
流，电流表指针不发生偏转。
问题二： 若将丙中乙醇换成 溶液，请判断电池的正、负极，
并写出电极反应式和电池总反应。
提示：正极是；负极是
；电池总反应： 。
问题三： 乙和丁两装置中产生 的位置有什么
不同？能量转化形式有什么不同？
提示：装置乙中棒表面产生，装置丁中棒表面产生 。装置
乙中化学能转化为电能，装置丁中化学能转化为热能。
【核心知识讲解】
1.原电池的构成要素
2.原电池的工作原理
（1）负极上金属失电子发生氧化反应，生成的金属阳离子进入电解
质溶液；正极上溶液中的阳离子发生还原反应，析出氢气
（或不活泼金属）。
（2）电极与导线中，电子由负极流出，经导线流向正极，电流则是
由正极流出，经导线流向负极。
（3）电解质溶液中，阳离子移向正极，阴离子移向负极。
3.原电池中电极和电池反应式的书写
4.原电池原理的应用
（1）加快反应速率：如实验室制 用粗锌与酸反应。
（2）比较金属的活泼性：原电池中一般负极金属比正极金属活泼。
（3）设计原电池
①依据：已知一个氧化还原反应，首先分析找出氧化剂、还原剂，
一般还原剂为负极材料（或在负极上被氧化），氧化剂（电解质溶
液中的阳离子）在正极上被还原。
②选择合适的电极材料及电解质溶液
电极材料：电极材料必须导电。负极材料一般选择较活泼的金属材
料，或者在该氧化还原反应中，本身失去电子的材料。
电解质溶液：电解质溶液一般能与负极反应。
【知识迁移应用】
例1 下列装置能够形成原电池且铜作负极的是( )
A. B. C. D.
√
[解析] 锌能与硫酸发生氧化还原反应，锌失电子作负极，铜作正极，
A错误；
铁比铜活泼，铁与反应生成 ，作负极，铜作正极，B错误；
、 均不能与稀硫酸反应，不能形成原电池，C错误；
常温下 遇到浓硝酸发生钝化，铜与浓硝酸反应生成硝酸铜，失电子，
作负极，D正确。
例2 [2024·江西井冈山大学附中期中] 用如图所示装置探究原电池的
工作原理，下列说法不正确的是( )
A.乙图与丙图中锌片的质量均减轻
B.乙图中铜电极上的电极反应式为
C.丙图中片上发生氧化反应，溶液中的 向铜电极移动
D.甲图中锌片质量减轻，铜片上有气泡产生
√
[解析] 乙图与丙图装置均形成原电池，锌均作负极，发生氧化反应
生成 ，故其质量均减轻，A正确；
乙图中铜电极作正极，电解质溶液为稀硫酸，
电极反应式为 ，B正确；
丙图中锌电极为负极，发生氧化反应，溶液中
的 向正极铜电极移动，C正确；
甲图中没有形成闭合电路，不能构成原电池，
反应中锌片质量减轻且锌表面有气泡产生，D错误。
例3 某原电池总反应的离子方程式为 ，不能实
现该反应的原电池是( )
选项 正极 负极 电解质溶液
A 溶液
B C 溶液
C 溶液
D 溶液
√
[解析] 根据 知，铁失电子而作负极，不如铁活
泼的金属或导电的非金属作正极，铁离子得电子发生还原反应，所
以电解质溶液为可溶性的铁盐。铜作正极，铁作负极，电解质溶液
为可溶性的氯化铁溶液，A不符合题意；
铁作负极，碳作正极，电解质溶液为溶液，能发生氧化还原
反应，B不符合题意；
的金属活泼性比强，则作负极， 作正极，电解质溶液为可溶
性的硫酸铁溶液，负极不是放电，C符合题意；
作负极，银作正极，电解质溶液为 溶液，发生的反应为
，D不符合题意。
［方法技巧］ 判断原电池的正极和负极的方法
学习任务二 常见化学电源
【新知自主预习】
1.化学电源的分类
2.锌锰干电池
（1）锌锰干电池的构造示意图
（2）电池分析
石墨棒
锌筒
锌筒
石墨棒
还原
3.铅酸蓄电池
（1）铅酸蓄电池的构造示意图
（2）放电时的工作原理
①负极材料是_______，正极材料是
________________，电解质溶液是稀硫
酸。
②放电时，电池总反应为
。
铅
二氧化铅
4.燃料电池
（1）将燃料（如氢气、甲烷、乙醇）和氧化剂（如氧气）的______能
直接转化为____能的电化学反应装置，具有清洁、安全、高效等特点。
化学
电
（2）当以氢气为燃料时，产物为水；当以甲烷为燃料时，产物为水
和二氧化碳。
【情境问题思考】
氢能是能源利用的新潮流，氢能产业是新兴产业发展的新蓝海，
加快氢能产业发展是实现“碳中和、碳达峰”的重要举措。交通作为
引领氢能产业快速发展的重要领域，正在成为各国布局氢能应用率
先启动的场景，以氢能车辆落地最为迅速，在轨道交通、船舶、航
空等交通细分领域也在不断拓展。
问题一: 氢氧燃料电池中,若电解质溶液为稀硫酸,分别写出正极和负
极的电极反应式。
提示：电解质溶液为稀硫酸,正极: ,负极:
。
问题二: 氢氧燃料电池中，若电解质溶液为 溶液,分别写出正极
和负极的电极反应式。
提示：电解质溶液为溶液,正极: ,负
极: 。
【核心知识讲解】
常见化学电源简单电极反应式的书写
1.负极反应式的书写
（1）活泼金属作负极（电极材料本身反应）
①生成的阳离子与电解质溶液不反应时：
。
②若生成的阳离子与电解质溶液反应，应将“金属失电子的反应式”
与“阳离子和电解质溶液反应的反应式”叠加写出。
（2）燃料电池（电极材料本身不反应）
燃料电池的电极反应式和电解液环境有关，需要根据电解液环境具
体分析。
如氢氧燃料电池：
燃料电池负极反应式：
。
燃料电池负极反应式：
。
2.正极反应式的书写
（1）首先判断在正极发生反应的物质
①当负极材料与电解质溶液能自发地发生氧化还原反应时，在正极
上发生电极反应的物质是电解液中的某种粒子。
②当负极材料与电解质溶液不能自发地发生氧化还原反应时，在正
极上发生电极反应的是溶解在电解液中的 。
③燃料电池中在正极反应的物质是作氧化剂的物质。
（2）根据具体情况书写正极反应式（也要考虑是否与电解液反应）。
如的正极反应式： 。
的正极反应式： 。
【知识迁移应用】
例4 下列四个常用电化学装置的叙述正确的是( )
__________________________________________ _______________________________
图Ⅰ 水果电池 图Ⅱ 锌锰干电池
__________________________ ___________________________
图Ⅲ 铅酸蓄电池 图Ⅳ 氢氧燃料电池
A.图Ⅰ所示电池中，铜电极发生氧化反应
B.图Ⅱ所示锌锰干电池中，锌得到电子，作负极
C.图Ⅲ所示电池为二次电池，放电时电解质溶液中的移向 极
D.图Ⅳ所示电池中正极反应式为
√
[解析] 图Ⅰ所示电池中由于比活泼，则 电极为正极，发生还
原反应，A错误；
图Ⅱ所示锌锰干电池中，锌电极作负极，发生氧化反应，失去电子，
B错误；
图Ⅲ所示铅酸蓄电池属于可充电电池即为二次电池，放电时作负
极，作正极，故电解质溶液中的 移向正极即极，C错误；
图Ⅳ所示电池为氢氧燃料电池，通 的一极为负极，电极反应式为
，通 的一极为正极，电极反应式为
，D正确。
例5 [2024·山东济宁期中] 一种新型乙醇燃料电池，用能传递质子
的介质作溶剂，电池总反应为 ，
如图所示是该电池的示意图，下列说法正确的是( )
A. 极为电池的负极
B.电池正极的电极反应式为
C.电池工作时电子由极沿导线经灯泡再到 极
D.电池工作时， 被氧化时就有
电子转移
√
[解析] 由电池总反应可知，发生氧化反应生成，则 极
为电池的负极，极为正极，A错误；
电解质溶液呈酸性， 在正极发生还原反应，电极反应式为
，B正确；
电池工作时，电子由负极经外电路流向正极，故电子由 极沿导线经灯
泡再到极，C错误；
由电池总反应可知， 发生氧化反应生成
，C元素由价升高到价，则
被氧化时有 电子转移，D错误。
［易错提醒］ 分析燃料电池问题,书写电极反应式时,要特别注意:
（1）酸性溶液中，只能出现和，不能出现 。
（2）碱性溶液中，只能出现和，不能出现 。
1.[2024·江苏徐州期末]下列装置中，能形成原电池的是( )
A. B. C. D.
[解析] 构成原电池的条件一般是活泼性不同的两个电极、电解质溶
液、形成闭合回路、自发的氧化还原反应。乙醇是非电解质，不能
构成原电池，A错误；
蔗糖是非电解质，不能构成原电池，B错误；
没有形成闭合回路，不能构成原电池，C错误。
√
2.[2024·山东枣庄期末]某水果电池的结构如图
所示，下列说法正确的是( )
A.锌片作负极，发生还原反应
B.电池工作时，电子从锌片经 灯流向铜片
C.电池工作时，锌片变细铜片变粗
D.电池工作结束后柠檬的酸性变强
√
[解析] 柠檬汁呈酸性，锌片和铜片通过导线相连插入柠檬中形成原
电池，锌比铜活泼，则锌片作负极，发生氧化反应，A错误；
原电池中电子由负极经外电路流向正极，故电子从锌片经 灯流向
铜片，B正确；
电池工作时，锌片逐渐被氧化生成 而进入溶液，则锌
片变细，铜片表面生成 ，不会变粗，C错误；
电池工作过程中正极上 不断放电，故电池工作结
束后柠檬的酸性变弱，D错误。
3.[2024·山东菏泽期中]金属、 在金属活动性顺序中均位于氢的前
面，可以从的硝酸盐溶液中置换出。将、 用导线相连放入
溶液中，下列叙述不正确的是( )
A.导线中有电流，电流由经外电路流向
B.的质量减小， 的质量增大
C. 上有氢气产生
D.上发生氧化反应， 上发生还原反应
√
[解析] 可以从的硝酸盐溶液中置换出，说明比活泼。将、
用导线相连放入溶液中形成原电池，作负极， 作正极，故
电流由经外电路流向，A正确；
作负极，失电子发生氧化反应，作正极，在正极表面被还原
生成，故的质量减小， 的质量增大，B正确，C错误；
作负极，作正极，则 上发生氧化反应， 上发生还原反应，D正确。
4.下面是几种常见的化学电源示意图，有关说法不正确的是( )
A.上述电池分别属于一次电池、二次电池和燃料电池
B.锌锰干电池在长时间使用后，锌筒被破坏
C.铅酸蓄电池在工作中，负极每消耗 ，则硫酸溶液中就转移
电子
D.氢氧燃料电池具有清洁、安全、高效等特点
√
[解析] 锌锰干电池属于一次电池，铅酸蓄电池属于二次电池，氢氧
燃料电池属于燃料电池，A项正确；
锌锰干电池中锌筒为负极，负极上锌发生失电子的氧化反应而溶解，
锌筒被破坏，B项正确；
铅酸蓄电池在工作时，负极反应式为 ，
负极每消耗，外电路中通过 电子，但电子不会在硫酸
溶液中转移，C项错误；
氢氧燃料电池的产物为 ，氢氧燃料电池具有清洁、
安全、高效等特点，D项正确。
5. [2024·四川德阳广汉中学质监] 镁、海水、溶解氧可构成原电池,为
水下小功率设备长时间供电,该电池结构示意图如下,电池总反应为
2Mg+O2+2H2O = 2Mg(OH)2。下列说法正确的是 (　)
A.Mg作电池的正极
B.电子由Mg电极经海水流向石墨电极
C.石墨电极的电极反应式为
O2+2H2O+2Mg2++4e- = 2Mg(OH)2
D.电池工作一段时间,海水浓度减小
√
[解析] Mg发生失电子的反应生成Mg(OH)2,则Mg
作电池的负极,石墨作正极,正极上O2发生得电子
的还原反应。根据电池总反应可知镁元素化合价
升高,Mg作负极,A错误;
原电池中电子从负极流出,经外电路流向正极,电子不经过海水,B错误;
石墨作正极,正极上O2发生得电子的还原反应,并与海水中的Mg2+结合
生成Mg(OH)2,电极反应式为O2+2H2O+2Mg2++4e- 2Mg(OH)2,C正确;
电池总反应为2Mg+O2+2H2O 2Mg(OH)2,消耗水,则海水浓度增大,D错误。
1.某兴趣小组设计的水果电池装置如图所示。
下列关于该装置的叙述正确的是( )
A.电流表指针不发生偏转 B.铜片作负极
C.将化学能转化为电能 D.锌片发生还原反应
[解析] 锌片、铜片相连插入水果中形成水果电池，将化学能转化为
电能，电路中有电流通过，电流表指针发生偏转，A错误，C正确；
锌片作负极，发生氧化反应，铜片作正极，B、D错误。
√
2.[2024·山西孝义中学等校联考]以氢氧化钾溶液为电解质溶液的碱
性锌锰电池，电池总反应式为
。下列说
法正确的是( )
A.电池工作时，锌得到电子，被还原
B.电池工作时，电子由正极通过外电路流向负极
C.电池正极的电极反应式为
D.碱性锌锰电池为二次电池
√
[解析] 电池工作时，锌失去电子发生氧化反应为负极，A错误；
电池工作时，电子由负极通过外电路流向正极， 错误；
电池正极的电极反应为二氧化锰得到电子发生还原反应生成 ，
则电极反应式为， 正确；
碱性锌锰电池锌会被逐渐消耗，反应不会逆向进行，故不是二次电
池，D错误。
3.某同学用下图所示装置探究原电池的工作原理，并推出下列结论，
其中不正确的是( )
A.锌片不断溶解，说明 失去电子
B.铜片上产生气泡，说明溶液中 在其表面得到电子
C.电流计指针发生偏转，说明该装置将电能转化为化学能
D.该装置的总反应为
√
[解析] 锌片不断溶解，说明失去电子，被氧化成 ，进入溶液，
A正确；
铜片上产生气泡，说明溶液中 在其表面得到电子被还原
成 ，B正确；
该装置为原电池，可将化学能转化为电能，C错误；
作负极，电解质溶液为稀硫酸，电池总反应为
，D正确。
4.[2024·山东临沂期中]铝-空气燃料电池是一种新型高能量电池，具
有能量密度大、无污染、可靠性高等优点。图甲是一种盐水铝空气
电池装置原理图，图乙是石墨空气电极结构示意图。下列说法正确
的是( )
甲
乙
A.铝极为负极，发生还原反应
B.工作一段时间后，含铝微粒的存在形式为
C.石墨空气电极的电极反应式：
D.在石墨空气电极中， 会穿过多孔防水透气层进入电极右侧
√
[解析] 铝失电子作负极，发生氧化反应，A错误；
该电池的总反应为 ，工作一段时间后，
含铝微粒的存在形式为， 需强碱性条件下才能存在，
题中无强碱性条件，B错误；
由图乙可知，石墨空气电极 得电子转化为，其电极反应式为
，C正确；
在石墨空气电极中， 能穿过多孔防
水透气层进入电极左侧，D错误。
5.一种氢镍电池的工作原理示意图如图所示，该电池放电时的总反应
为（ 表示某种金属）。下列说法错
误的是( )
A.工作时，中的 元素被还原
B. 电极为负极
C.工作时，向 电极附近移动
D.工作时，导线中流过 ，理论上生成
√
[解析] 为储氢金属，中氢元素被氧化，则为负极，
为正极。镍氢电池中为储氢金属，工作时元素被氧化， 元素被
还原，A正确；
放电时得电子被还原转化为 ，作正极，B错误；
电池工作时，阴离子向负极移动，C正确；
由总反应式知，工作时，导线中流过
，理论上生成 ，D正确。

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