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(共51张PPT)
课标要求　1.能举出化学能转化为电能的实例，能辨识简单原电池的构成要素。
2.能分析、解释原电池的工作原理，能设计简单的原电池。
3.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。
考点一　原电池的工作原理及应用
1.原电池的构成及工作原理
(1)原电池是将　 　转化为　 　的装置，其反应本质是　 　。
化学能
电能
氧化还原反应
(2)工作原理示意图
以锌铜原电池为例，分析如下：
单液原电池 双液原电池

2.构建两种原电池模型
(1)两种锌铜原电池模型
(2)工作原理分析
注：“电子”只能在电极和导线上移动，“离子”只能在电解质中移动，即“电子不下水，离子不上岸”。　
(3)盐桥的组成和作用
①盐桥中装有饱和　 (或KNO3)溶液的琼脂。
②原电池装置中盐桥连接两个“半电池装置”，其中盐桥的作用有三种：
负极 正极
电极材料 锌片 铜片
电极反应 　 　 　 　
反应类型 　 　 　 　
电子流向 由Zn片沿导线流向Cu片
盐桥中离子
移动方向 盐桥含饱和KCl溶液，K＋移向正极，Cl－移向负极
作用1 连接内电路，通过离子的定向移动，构成闭合回路
作用2 隔绝正、负极反应物，避免直接接触，使副反应减至最低程度，有利于最大限度地将化学能转化为电能
作用3 维持电极区溶液的电荷平衡，使溶液呈电中性
Zn—2e－====Zn2＋
Cu2＋＋2e－====Cu
氧化反应
还原反应
KCl
3.原电池原理的应用
(1)加快氧化还原反应速率：一个自发进行的氧化还原反应，形成原电池时会使反应速率加快。
(2)比较金属的活动性强弱：原电池中，一般情况负极是活动性较强的金属，正极是活泼性较弱的金属(或非金属)。
(3)用于金属的防护：被保护的金属制品作原电池的正极而得到保护。
(4)设计制作原电池装置
学以致用
判断正误(正确的打“√”，错误的打“ ”)。
(1)原电池工作时，溶液中阳离子向负极移动。(　 　)
(2)原电池内部电解质中的阴离子一定移向负极，阳离子一定移向正极。(　 　)
(3)构成原电池两极的电极材料一定是活泼性不同的金属。(　 　)
(4)原电池中负极失去电子的总数一定等于正极得到电子的总数。(　 　)
(5)图1能验证锌与硫酸铜反应过程中有电子转移。(　 　)
(6)图2能实现Cu＋H2SO4====CuSO4＋H2↑。(　 　)
图1　 图2

√

√
√

考向1　原电池的构成及工作原理
C
C
判断原电池的正、负极的方法
实验
装置

部分
实验
现象 a极质量减少；b极质量增加 b极有气体产生；c极无变化 d极溶解；c极有气体产生 电流从a极流向d极
3.有a、b、c、d四个金属电极，有关的实验装置及部分实验现象如下：
由此可判断这四种金属的活动性顺序是(　 　)
A.a＞b＞c＞d B.b＞c＞d＞a
C.d＞a＞b＞c D.a＞b＞d＞c
考向2　原电池原理的应用
C
C
5.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：
①不含盐桥 ②含盐桥

负极：　 　
正极：　 　
Cu－2e－====Cu2＋
Fe3＋＋e－====Fe2＋

负极的电极反应式：　 　；
正极的电极反应式：
MnO2＋H2O＋e－====MnO(OH)＋OH－；
总反应：Zn＋2MnO2＋2H2O====2MnO(OH)＋Zn(OH)2
负极的电极反应式：　 　；
正极的电极反应式：
Ag2O＋H2O＋2e－====2Ag＋2OH－；
总反应：Zn＋Ag2O====ZnO＋2Ag
考点二　化学电源
1.一次电池
Zn＋2OH－－2e－====Zn(OH)2
Zn＋2OH－－2e－====ZnO＋H2O
2.二次电池
铅酸蓄电池是最常见的二次电池，总反应为Pb＋PbO2＋2H2SO4 2PbSO4＋2H2O。
3.燃料电池
(1)含义
燃料电池是一种连续地将燃料和氧化剂的　 　直接转化为　 　的化学电源。
(2)氢氧燃料电池
氢氧燃料电池是目前最成熟的燃料电池，可分成酸性和碱性两种。
酸性 碱性
负极反应 　 　 　 　
正极反应 　 　 　 　
电池总反应 2H2＋O2====2H2O
化学能
电能
H2－2e－====2H＋
O2＋4H＋＋4e－====2H2O
H2＋2OH－－2e－====2H2O
O2＋2H2O＋4e－====4OH－
O2＋4e－＋4H＋====2H2O
CH3OH－6e－＋H2O====CO2↑＋6H＋
O2＋4e－＋2H2O====4OH－
CH3OH－6e－＋3O2－====CO2↑＋2H2O
判断正误(正确的打“√”，错误的打“ ”)。
(1)手机、电脑中使用的锂离子电池属于一次电池。(　 　)
(2)镍镉电池不能随意丢弃的主要原因是镍、镉的资源有限，价格昂贵。(　 　)
(3)铅酸蓄电池放电时，正极与负极质量均增加。(　 　)
(4)二次电池充电时，阴极连接电源的负极，发生还原反应。(　 　)
(5)铅酸蓄电池放电时的负极和充电时的阳极均发生还原反应。(　 　)
(6)燃料电池工作时燃料在电池中燃烧，然后热能转化为电能。(　 　)
学以致用


√
√


(1)燃料电池中通入O2(或空气)的一极为正极，通入可燃物的一极为负极。
(2)书写燃料电池的电极反应时，要注意溶液的酸碱性，介质的酸碱性对电极反应和总反应都会产生影响。
考向1　一次电池及分析
D
2.某同学为研究原电池原理，设计了如图所示的两种装置，溶液A、溶液B均为硫酸盐溶液，闭合开关K1、K2后，装置①和装置②中小灯泡均可以发光。下列有关说法不正确的是(　 　)
A.断开开关K1前后，装置①中负极质量均减小
B.溶液A为CuSO4溶液，溶液B为ZnSO4溶液
C.消耗相同质量的金属Zn，装置②产生的电能比装置①的多
D.装置②的溶液A中生成ZnCl2，溶液B中生成K2SO4
【解析】 断开开关K1后，装置①仍然发生置换反应，Zn电极表面产生铜单质，质量减小，A正确；若溶液A为CuSO4溶液，溶液B为ZnSO4溶液，闭合开关K2不能构成原电池，小灯泡不能发光，B错误；装置②中，Zn无法与Cu2＋接触，化学能转化成电能的效率更高，
C正确；负极锌失去电子生成锌离子，正极铜离子得电子生成铜单质，盐桥中Cl－向负极移动，K＋向正极移动，故装置②的溶液A中生成ZnCl2，溶液B中生成K2SO4，D正确。
① ②
B
考向2　二次电池及分析
C
4.某全固态薄膜锂离子电池截面结构如图所示，
电极A为非晶硅薄膜，充电时Li＋得电子成为Li
嵌入该薄膜材料中；电极B为LiCoO2薄膜；集流
体起导电作用。下列说法不正确的是(　 　)
A.充电时，集流体A与外接电源的负极相连
B.放电时，外电路通过a mol电子时，LiPON薄膜电解质损失a mol Li＋
C.放电时，电极B为正极，反应可表示为Li1－xCoO2＋xLi＋＋xe－====LiCoO2
D.电池总反应可表示为LixSi＋Li1－xCoO2 Si＋LiCoO2
【解析】 根据题给信息，充电时电极A上Li＋得电子，故电极A为阴极，集流体A与外接电源的负极相连，A正确；放电时电极A为负极，电极反应为LixSi－xe－====xLi＋＋Si；电极B为正极，电极反应为Li1－xCoO2＋xLi＋＋xe－====LiCoO2，相加得电池总反应为LixSi＋Li1－xCoO2 LiCoO2＋Si。放电时，当外电路通过a mol 电子时，负极产生a mol Li＋，通过LiPON 薄膜电解质移向正极，正极消耗a mol Li＋，则LiPON薄膜电解质中Li＋的量保持不变，B错误，C、D正确。
B
C
“四步法”突破新型二次电池及分析类题
6.(2025·浙江新阵地教育联盟联考)微生物燃料电池是一种
利用微生物将化学能直接转化成电能的装置。已知某种甲
醇微生物燃料电池中，电解质溶液为酸性，示意图如下。
下列说法正确的是(　 　)
A.该电池中外电路电子的流动方向为从B到A
B.A极的反应：CH3OH＋H2O－6e－====6H＋＋CO2↑
C.电池工作一段时间后，正、负极消耗或产生气体的物质的量相同
D.工作结束后，B极室溶液的pH与工作前的相同
【解析】 该燃料电池中，甲醇失电子发生氧化反应，因此A是负极，B是正极。电子从负极A流向正极B，A错误；该燃料电池中，甲醇失电子发生氧化反应，电极反应式为CH3OH＋H2O－6e－====CO2↑＋6H＋，B正确；该燃料电池中，负极的电极反应式为CH3OH＋H2O－6e－====CO2↑＋6H＋，正极反应式为O2＋4e－＋4H＋====2H2O，电池工作一段时间后，转移同物质的量的电子，产生的CO2和消耗的O2的物质的量不同，C错误；负极产生氢离子移向正极和氧气反应，B极室溶液中氢离子的物质的量不变，但是B极有水生成，氢离子的物质的量浓度会减小，故pH变大，D错误。
考向3　燃料电池及分析
B
C
70%
分析燃料电池类题的思维模型
进阶高考

C
2.(2025·广东卷)一种高容量水系电池示意图如图。已知：放电时，电极Ⅱ上MnO2减少；电极材料每转移1 mol电子，对应的理论容量为26.8 A·h。下列说法不正确的是(　 　)
A.充电时Ⅱ为阳极
B.放电时Ⅱ极室中溶液的pH降低
C.放电时负极反应为MnS－2e－====S＋Mn2＋
D.充电时16 g S能提供的理论容量为26.8 A·h
【解析】 放电时，电极Ⅱ上MnO2减少，说明MnO2转化为Mn2＋，化合价降低，发生还原反应，为原电池的正极，电解质溶液为MnSO4，故电解质应为酸性溶液，正极反应为MnO2＋2e－＋4H＋====Mn2＋＋2H2O；电极Ⅰ为原电池负极，MnS失去电子生成S和Mn2＋，负极反应为MnS－2e－====S＋Mn2＋。放电时电极Ⅱ为正极，故充电时电极Ⅱ为阳极，A正确；放电时电极Ⅱ为正极，正极反应为MnO2＋2e－＋4H＋====Mn2＋＋2H2O，反应消耗H＋，溶液的pH升高，B错误；放电时电极Ⅰ为原电池负极，负极反应为MnS－2e－====S＋Mn2＋，C正确；根据放电时的负极反应可知，充电时阴极反应为S＋Mn2＋＋2e－====MnS，每消耗16 g S，即0.5 mol S，转移1 mol电子，据题意可知，充电 时16 g S能提供的理论容量为26.8 A·h，D正确。
B
D
C
5.(2024·全国新课标卷)一种可植入体内的微型电池
工作原理如图所示，通过CuO催化消耗血糖发电，
从而控制血糖浓度。当传感器检测到血糖浓度高于
标准，电池启动。血糖浓度下降至标准，电池停止
工作。(血糖浓度以葡萄糖浓度计)
电池工作时，下列叙述不正确的是(　 　)
A.电池总反应为2C6H12O6＋O2====2C6H12O7
B.b电极上CuO通过Cu(Ⅱ)和Cu(Ⅰ)相互转变起催化作用
C.两电极间血液中的Na＋在电场驱动下的迁移方向为b→a
D.消耗18 mg葡萄糖，理论上a电极有0.4 mmol电子流入
【解析】 由题中信息可知，当电池开始工作时，a电极为电池正极，血液中的O2在a电极上得电子生成OH－，电极反应式为O2＋4e－＋2H2O====4OH－；b电极为电池负极，Cu2O在b电极上失电子转化成CuO，电极反应式为Cu2O－2e－＋2OH－====2CuO＋H2O，然后葡萄糖被CuO氧化为葡萄糖酸，CuO被还原为Cu2O，则电池总反应为2C6H12O6＋O2====2C6H12O7，A正确；b电极上CuO将葡萄糖氧化为葡萄糖酸后被还原为Cu2O，Cu2O在b电极上失电子转化成CuO，在这个过程中CuO的质量和化学性质保持不变，因此，b电极上CuO通过Cu(Ⅱ)和Cu(Ⅰ)相互转变起催化作用，B正确；原电池中阳离子从负极向正极迁移，故Na＋在电场驱动下的迁移方向为b→a，C正确；根据反应2C6H12O6＋O2====2C6H12O7可知，1 mol C6H12O6参加反应时转移2 mol电子，18 mg C6H12O6的物质的量为0.1 mmol，则消耗18 mg葡萄糖时，理论上a电极有0.2 mmol电子流入，D错误。
D
课时作业
答案速对
第九章 第29讲　原电池　常见化学电源
题号 1 2 3 4 5 6 7 8
答案 C A C A C C C D
题号 9 10
答案 B 见答案
1.(2024·江苏卷)碱性锌锰电池的总反应为Zn＋2MnO2＋
H2O====ZnO＋2MnOOH，电池构造示意图如图所示。
下列有关说法正确的是(　 　)
A.电池工作时，MnO2发生氧化反应
B.电池工作时，OH－通过隔膜向正极移动
C.环境温度过低，不利于电池放电
D.反应中每生成1 mol MnOOH，转移电子数为2×6.02×1023
【解析】 Zn为负极，电极反应式为Zn—2e－＋2OH－====ZnO＋H2O，MnO2为正极，电极反应式为MnO2＋e－＋H2O====MnOOH＋OH－。电池工作时，MnO2为正极，得到电子，发生还原反应，A错误；电池工作时，OH－通过隔膜向负极移动，B错误；环境温度过低，化学反应速率下降，不利于电池放电，C正确；由正极反应式可知，反应中每生成1 mol MnOOH，转移电子数为6.02×1023，D错误。
C
2.(2025·温州三模)铝－空气电池、Mg－AgCl电池，均以海水为电解质溶液。下列叙述中正确的是(　 　)
A.单位质量的负极输出电量：铝－空气电池＞Mg－AgCl电池
B.两种电池均是二次电池
C.铝－空气电池负极反应式：Al－3e－＋3OH－====Al(OH)3
D.两电池放电时，均是H2O在正极被还原
【解析】 1 mol铝(27 g)输出3 mol电子，1 mol镁(24 g)输出2 mol电子，故单位质量的负极输出电量：铝－空气电池＞Mg－AgCl电池，A正确；两种电池均不可充电再使用，均为一次电池，B错误；氢氧化铝难溶于海水，铝－空气电池负极反应式：Al－3e－＋3OH－====Al(OH)3↓，C错误；铝－空气电池放电时，空气中的氧气在正极被还原，Mg－AgCl电池放电时，AgCl在正极被还原，D错误。
A
C
4.(2025·浙江五校联盟联考)山东大学晶体材料国
家重点实验室将光电化学分解水和燃料电池技术
相结合，利用低成本的生物质酒石酸(C4H6O6)为
有机燃料，创新性地设计了BiVO4光电化学生物质
燃料电池。下列说法不正确的是(　 　)
A.放电过程中溶剂的质量不变
B.X为H2
C.b电极上每产生1 mol CO2，电路中转移电子数为2.5NA
D.a、b两电极上产生气体的体积比为5∶4
【解析】 如图所示，b电极上的反应为酒石酸失电子生成二氧化碳，电极方程式为C4H6O6－10e－＋2H2O====4CO2↑＋10H＋；根据题干，该电池将分解水和燃料电池技术相结合，则a电极上的反应为水得电子生成氢气：2H＋＋2e－====H2↑。放电过程中，两个电极都生成气体，溶剂质量改变，A错误；X为H2，B正确；根据b电极的电极方程式：10e－~4CO2，则产生1 mol CO2转移2.5 mol电子，电子数为2.5NA，C正确；当两电极均转移10 mol电子时，产生CO2和H2的物质的量比为4∶5，在相同条件下，物质的量比等于体积比，则a、b两电极上产生气体的体积比为5∶4，D正确。
A
5.全固态锂电池以比容量高、安全、轻便等优势成为
电动汽车的理想电池。研究者以硅和石墨为基体，分
别负载Li和S作为电池电极，以Li3PS4为固体电解质进
行充、放电实验，发现该Li－S电池具有高离子电导率。
该电池的装置如图所示，下列说法中，正确的是(　 　)
A.Li和S无需基体负载，也能正常放电产生电流
B.充电时，阳极的电极反应式为Li＋＋e－====Li
C.放电时，Li＋从Li电极经Li3PS4固体电解质迁移到S电极
D.用该电池电解饱和食盐水时，若生成22.4 L H2，则需要消耗14 g Li
【解析】 硅和石墨为基体，分别负载Li和S作为电池电极，硫不导电，所以需用石墨为载体，A错误；充电时，Li电极为阴极，阴极的电极反应式为Li＋＋e－====Li，B错误；放电时，Li为负极、S为正极，阳离子由负极向正极移动，则放电时，Li＋从Li电极经Li3PS4固体电解质迁移到S电极，C正确；没有明确指出所处状况，无法计算22.4 L H2的物质的量，所以无法计算消耗Li的质量，D错误。
C
6.我国科学家设计的Mg－Li双盐电池工作原理如图
所示，下列说法不正确的是(　 　)
A.放电时，正极的电极反应式为FeS＋2e－＋2Li＋
====Fe＋Li2S
B.充电时，Mg电极连接外接电源的负极
C.充电时，每生成1 mol Mg，电解质溶液质量减少
24 g
D.电解液中含离子迁移速率更快的Li＋，提高了电流效率
【解析】 放电时Mg转化为Mg2＋，右侧电极为负极，左侧电极为正极，FeS得电子生成Fe和Li2S，电极反应式为FeS＋2Li＋＋2e－====Fe＋Li2S，A正确；充电时Mg2＋转化为Mg，被还原，为阴极，连接外接电源的负极，B正确；充电时阳极的电极反应式为Fe＋Li2S－2e－====FeS＋2Li＋，每生成1 mol Mg，消耗1 mol Mg2＋，转移2 mol电子，同时生成2 mol Li＋，故电解质溶液质量减少24 g－2×7 g=10 g，C错误；电解液中含离子迁移速率更快的Li＋，增强了导电性，提高了电流效率，D正确。
C
7.(人教版选必1 P101~102改编)1799年意大利物理学
家伏打发明了伏打电池，其在早期被称为“电堆”。
他把金属条浸入强酸溶液中时，发现在两个金属条
间产生了稳定而又强劲的电流。他又用不同的金属
进行实验，发现铜和锌是最合适的金属，并发明了
伏打电池(即为原电池的原型)。如图是伏打电堆的
一种，下列有关该电池的说法正确的是(　 　)
A.若湿布片所含的为饱和食盐水，则在电池工作时，铜片附近会有Cl2产生
B.该电池正极电极反应式为O2＋2H2O＋4e－====4OH－
C.电池工作一段时间后，湿布片上可能会有Zn(OH)2产生
D.电池工作一段时间后，电池质量一定不会变
C
【解析】 当湿布片所含的溶液为饱和食盐水时，铜片为正极，O2在铜片上得电子，铜片附近不会生成气体，A错误；由于无法判断湿布片所含溶液酸碱性，所以无法判断电池具体的电极反应式，B错误；当湿布片所含溶液为碱性时，负极会产生Zn(OH)2，故电池工作一段时间后，湿布片上可能会有Zn(OH)2产生，C正确；若湿布片所含的是饱和食盐水，根据该原电池的工作原理可知，原电池在工作一段时间后，总质量会增加，增加的质量来自O2，D错误。
8.(2025·嘉兴三模)在新型能源技术里，直接过
氧化氢燃料电池(DPPFC)备受关注。它的独特之
处在于用H2O2同时作燃料和氧化剂，能高效转换
能量。某研究小组利用该电池和离子交换膜进行
电解质溶液处理，其工作原理如图所示。下列有
关说法不正确的是(　 　)
A.该电池表明H2O2在酸性环境中的氧化性强于碱性环境
B.电池的总反应为2H2O2＋2OH－＋2H＋====4H2O＋O2↑
C.当外电路通过0.1 mol e－时，中间室生成K2SO4的质量为34.8 g
D.H2O2分解产生的O2在石墨2电极也可以放电，因此H2O2的分解不会影响电池效率
D
B
10.(2025·北京卷节选)铅酸电池是用途广泛并不断发展的化学电源。
(1)十九世纪，铅酸电池工作原理初步形成并延续至今。
铅酸电池工作原理：PbO2＋Pb＋2H2SO4 2PbSO4＋2H2O。
①充电时，阴极发生的电极反应为　 　。
②放电时，产生a库仑电量，消耗H2SO4的物质的量为 　 mol。已知：转移1 mol电子所产生的电量为96 500库仑。
③铅酸电池储存过程中，存在化学能的缓慢消耗：PbO2电极在H2SO4作用下产生的O2可将Pb电极氧化。O2氧化Pb发生反应的化学方程式为　 .
　。
(2)铅酸电池使用过程中，负极因生成导电性差的大颗粒PbSO4，导致电极逐渐失活。通过向负极添加石墨、多孔碳等碳材料，可提高铅酸电池性能。碳材料的作用有　 　。
a.增强负极导电性 b.增大负极材料比表面积，利于生成小颗粒PbSO4
c.碳材料作还原剂，使PbO2被还原
2Pb＋O2＋2H2SO4====2PbSO4＋
2H2O
ab

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