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第31讲　原电池　化学电源
第七章　化学反应中的能量变化
复习要点　1.理解原电池的构成、工作原理及应用，正确判断原电池的两极， 能书写电极反应式和总反应方程式。2.了解常见化学电源的种类及其工作原 理，了解燃料电池的应用，体会研制新型电池的重要性。3.能够认识和书写新 型化学电源的电极反应式。
考点1
考点 　原电池的工作原理及应用
化学　
电　
氧化还原　
电解质　
电解质　
2. 工作原理
（1）两种原电池的比较
装置图 　　
电极名称 负极 正极
电极材料 　锌　片 　铜　片
锌　
铜　
电极反应
反应类型 　氧化　反应 　还原　反应
电子流向 由 　锌　片沿导线流向 　铜　片
离子迁移方向 阴离子向 　负　极迁移，阳离子向 　正　极迁移
电池反应方程式
氧化　
还原　
锌　
铜　
负　
正　
盐桥 ①组成：盐桥中装有含饱和KCl溶液的琼脂。
②盐桥中的离子流向：盐桥中的阳离子（K＋）向正极区移动，阴离子 （Cl－）向负极区移动。
③作用：连接内电路，形成闭合回路；平衡电荷，使原电池不断产生 电流
两类装置的 不同点 还原剂Zn与氧化剂Cu2＋直接接触，既有化学能转化为电能，又有化学能转化为热能，造成能量损耗 Zn与氧化剂Cu2＋不直接接触，仅有化学能转化为电能，避免了能量损耗，故电流稳定，持续时间长
（2）原电池正、负极的判断方法
说明：原电池的正极、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势。
（3）原电池工作原理
【细节联想】
（2025黑吉辽蒙高考）一种基于Cu2O的储氯电池装置如图，放电过程中a、b极均增 重。若将b极换成Ag/AgCl电极，b极仍增重。关于图中装置所示电池，
负　
正　
a极—导线—b极　
b　
a　
3. 原电池在研究中的应用
（1）用于金属的防护
（2）增大反应速率
（3）比较金属的活动性，在原电池中，一般较活泼的金属作负极（注意电解质溶液 对电极反应的影响）。
正极　
CuSO4　
②根据原电池反应的特点，结合两个半反应找出正、负极材料和电解质溶液。
（4）设计原电池
①首先将氧化还原反应分成两个半反应。
A. 放电时负极质量减小
B. 储能过程中电能转变为化学能
C. 放电时右侧H＋通过质子交换膜移向左侧
B
题组二　正、负极判断及电极反应书写
2. 有如图所示的四个装置，回答相关问题：
负
正　
2Al＋2OH－
正　
Cu＋
能　
Cu　
如图所示
解析：（1）先分析氧化还原反应，找出正、负极反应，即可确定正、负极及电解质 溶液。
解析：（2）发生氧化反应的电极是负极，I－失电子。
解析：（3）反应达到平衡时，无电子流动，故无电流产生。
无　
（4）平衡后向FeCl3溶液中加入少量FeCl2固体，平衡逆向移动，此时FeCl2解析：溶 液失电子，正极变成负极。
负　
考点2
考点 　化学电源
1. 一次电池
（1）碱性锌锰电池
（2）锌银电池
（3）原电池电极反应式的书写
①“四步法”书写信息类电极反应式
第一步：根据题中信息确定氧化剂、还原剂及氧化产物、还原产物
　 　
第二步：确定得失电子数目（用到的原理：负极氧化、正极还原）
　
　
②“加减法”书写电极反应式
第一步
第二步 判断哪个电极反应式简单，写出该电极反应式，并使该电极反应式与电 池总反应式转移的电子数目相等
第三步 用电池总反应式减去简单的电极反应式即得复杂的电极反应式
第四步：根据原子守恒补H2O等配平电极反应式
【教材再现】
充电时正极应该与外接电
源的正极相连接　
阴极电极反应式：
2. 二次电池
（1）铅酸蓄电池总反应
①放电时的反应

②充电时的反应
（2）二次电池的解题技巧
【细节联想】
（2025安徽高考）研究人员开发出一种锂－氢可充电电池（如图所示），使用前需先 充电，其固体电解质仅允许Li＋通过。
惰性电极　
气体扩散电极　
0.5　
1　
1　
7　
6　
气体扩散电极　
2H3PO4　
惰性电极　
惰
性　
3. 燃料电池
（1）燃料电池常用的燃料
H2、CO、烃（如CH4、C2H6）、醇（如CH3OH）、肼（N2H4）等。
②碱性电解质溶液，如NaOH溶液；
③熔融氧化物；
④熔融碳酸盐，如K2CO3等。
（2）燃料电池常用的电解质
①酸性电解质溶液，如H2SO4溶液；
（3）利用“加减法”书写燃料电池电极反应式
写出电池总反应式
写出电池的正极反应式
根据电池总反应式和正极反应式，写出负极反应式 电池的负极反应式＝电池总反应式－电池的正极反应式（反 应式相减时，要彻底消去O2）
右侧　
（2025重庆高考）用如图所示电化学装置进行如下实验。
【细节联想】
题组一　一次电池及电池反应式书写
1. （2024·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）
C
B. b电极上CuO通过Cu（Ⅱ）和Cu（Ⅰ）相互转变起催化作用
C. 消耗18 mg葡萄糖，理论上a电极有0.4 mmol电子流入
D. 两电极间血液中的Na＋在电场驱动下的迁移方向为b→a
2. （2025·重庆高考）如图为AgCl－Sb二次电池的放电过程示意图。
D
题组二　新型二次电池
A. 放电时，M极为正极
C. 充电时，消耗4 mol Ag的同时将消耗1 mol Sb4O5Cl2
3. （2024·河北化学）我国科技工作者设计了如图所示的可充电Mg－CO2电池，以
Mg（TFSI）2为电解质，电解液中加入1，3－丙二胺（PDA）以捕获CO2，使放电时CO2还原产物为MgC2O4。该设计克服了MgCO3导电性差和释放CO2能力差的障碍，同时改善了Mg2＋的溶剂化环境，提高了电池充放电循环性能。
C
B. 充电时，多孔碳纳米管电极与电源正极连接
C. 充电时，电子由Mg电极流向阳极，Mg2＋向阴极迁移
D. 放电时，每转移1 mol电子，理论上可转化1 mol CO2
A. 熔融盐中LiNO3的物质的量分数影响充放电速率
B. 充放电时，Li＋优先于K＋通过固态电解质膜
D. 充电时，锂电极接电源负极
C
题组三　燃料电池
　
C
A. 负极反应的催化剂是ⅰ
B. 图a中，ⅰ到ⅱ过程的活化能一定最低
C. 电池工作过程中，负极室的溶液质量保持不变
D. 相同时间内，电极Ⅰ和电极Ⅱ上的催化循环完成次数相同
考点3
考点 　常考的新型电池
1. 三种特殊的原电池
（1）沉淀反应、中和反应等不是氧化还原反应，也可以设计为原电池。如
类型 原理图及信息 电极反应式
①利用沉淀 反应设计的 原电池　
工作一段时间后两极均增重
类型 原理图及信息 电极反应式
②利用中和 反应设计的 原电池　
（2）利用离子浓度差也可以设计成原电池，即“浓差电池”，其总反应是一个体系 的物理状态的变化。如
类型 原理图及信息 电极反应式
浓差
电池
闭合开关K后，电子由溶液浓度小的一极流出
（3）可逆的氧化还原反应也可设计成原电池，改变物质的浓度，电极反应式会发生 变化。如
类型 原理图及信息 电极反应式
利用可逆氧化还 原反应设计的原 电池
2. 协同转化装置（原电池和电解池）
（1）特点：电极反应产物又发生了其他反应。
（2）解题关键：分清楚哪个是电极反应，哪个是电极区反应，要注意电极及电极区 均可能存在多个反应。如：
CO2和H2S协同转化装置实现了对天然气中CO2和H2S的高效去除。电极分别为ZnO@石墨烯（石墨烯包裹的ZnO）和石墨烯，石墨烯电极区发生反应：
3. 有机物电池
某电极有机物中碳原子的化合价变化不易判断，电极是发生氧化反应，为阳极（或负 极），还是发生还原反应，为阴极（或正极），可通过以下四种方法判断：
（1）比较反应前后有机物分子式（或结构简式），得氢去氧为还原反应，得氧去氢 为氧化反应。
（2）将有机物分子去掉“H2O”，剩余的部分再分析元素化合价，如C3H8O3去掉3个 “H2O”后剩余“C3H2”，C3H6O3去掉3个“H2O”后剩余“C3”，则C3H8O3转化为C3H6O3 可看作“C3H2”转化为“C3”，C的化合价升高，发生氧化反应。
（3）燃料电池中通入O2的电极发生还原反应，该电极为正极。
（4）有机反应中，分子结构整体变化不大时，分析局部价键变化。适用于分析结构 复杂体系，根据常用电负性顺序：F＞O＞N＞C＞H＞Si，可以判断有机物中元素化合 价的变化。
A. 电极Ⅱ的电势高于电极Ⅰ的电势
B. 电子从电极Ⅰ流出经用电器流入电极Ⅱ
D. 放电结束后，左右两室溶液质量变化量相等
D
A. K＋向电极a移动
C. 理论上，当电极a释放22.4 L O2（标准状况下）时，KOH溶液质量减少32 g
D
A. 当外电路中有0.1 mol e－转移时，a极区增加的H＋的个数为0.1NA
B. a为电池的正极，发生还原反应
C. 该电池工作时受环境温度的影响
A
题组二　协同转化电池和有机电池
限时跟踪检测
限时跟踪检测（三十一）　原电池　化学电源
甲　 乙　 丙　 丁
B
A. 装置甲在使用过程中，电池内部电子从Ag2O极通过隔板移向锌粉
B. 装置乙在使用过程中，电池外壳会逐渐变薄，容易出现漏液
C. 装置丙在使用过程中，电解质溶液的pH不会发生变化
2. （2026·台州模拟一）化学家制成了如图所示的双液电池，标志着化学电池进入 生产和生活中。
C
A. K1＞K2
B. 盐桥中K＋向CuSO4溶液移动
C. 若将盐桥换成铜棒，电流计不会发生偏转
D. 若向CuSO4溶液中加入适量CuSO4固体，电流计偏转程度增大
A. Au作原电池正极
B. 电子由FeS流向Au
D. Au的溶解速率与溶液中O2的浓度有关
D
A. 2与3相连，b电极周围pH增大
C. 1与3相连，a电极减小的质量等于c电极增大的质量
D. 1与2、1与3相连，a电极均为e－流入极
C
A. 放电时，电子由电极b经外电路流向电极a
C. 当有0.2 mol H＋通过质子交换膜时，电极b表面理论上消耗O2的体积为1.12 L
D. 验证生成CH3CHO的操作：取反应后的左室溶液，加入新制的Cu（OH）2，加热，观察现象
B
A. 该装置中Zn转化为[Zn（OH）4]2－ 是自发反应
B. 放电一段时间后Zn电极附近pH减小
D. 离子交换膜为K＋交换膜
C
B. 放电时，OH－通过离子交换膜由右侧移向左侧
C. 充放电过程中，储液罐甲的液流体系中可合成出CH3COONH4
D. 放电时，每生成1 mol Zn的同时消耗0.5 mol乙醇
C
A. 充电时，Mg电极为阳极
C. 放电时，PTO能通过GO膜进入左极室
D. 充电时，外电路转移0.1 mol电子，左边电极质量减少1.2 g
B
A. 放电时，H＋从N极区向M极区移动
B. 充电时，电极M是阳极
C
B. 充电时，阴极室电解质溶液pH增大
C. 复合石墨电极表面，放电时析出H2，充电时析出N2
D. 充电时，每生成3 mol Zn，阳极室溶液质量减少28 g
D
11. 人们应用原电池原理制作了多种电池，以满足不同的需要。电池广泛使用于日常 生产生活和科学技术等方面。
Pb－
增重　
0.8　
铜　
已知：①电池的“理论比能量”指单位质量的电极材料理论上能释放出的最大电能。
②阳离子交换膜只允许阳离子通过，阴离子交换膜只允许阴离子通过。
Al＞Mg＞Zn　
O2＋2H2O＋4e－
阳离子　
0.1 mol　
图1
（2）为了监测空气中NOx的含量，科学家成功研制出了一种NOx传感器，其工作原理 示意图如图2所示：
图2
负极　
图3
3CO2＋4Na＋＋

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