第十章　第35讲　原电池　常见化学电源-2027年高考化学一轮复习课件（含解析版讲义）

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1.理解原电池的工作原理。2.了解常见化学电源的种类及其工作原理。3.能够书写常见化学电源的电极反应式和总反应方程式。
考点一　原电池的构成及工作原理
原电池的构成及工作原理
1.原电池的概念原电池是将_____能转化为____能的装置，其反应的实质是自发进行的氧化还原反应。2.原电池构成条件下列装置不能构成原电池的是_______(填序号)。
(1)原电池构成的四大基本要素：电极反应、电极材料、离子导体、电子导体。(2)原电池构成条件：①两极的电势不同(存在电势差)，有能自发的氧化还原反应。②形成闭合回路ⅰ.外电路：电极材料用导线连接或相接触。ⅱ.内电路(电解质溶液、熔融电解质、固态离子导体)：提供能使阴、阳离子迁移的环境。
3.原电池的工作原理(1)原电池模型
(2)以铜锌双液原电池为例分析工作原理(图见2 ⑤)，完成表格。
Zn-2e-===Zn2+
Cu2++2e-===Cu
4.原电池原理的应用(1)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)。(2)加快化学反应速率，创造多个微电池反应环境，可加快反应(腐蚀)速率。(3)应用于金属防护。(4)设计原电池。①首先将氧化还原反应分成两个半反应。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。
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.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(　　)2.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(　　)3.图1能验证锌与硫酸铜反应过程中有电子转移(　　)4.图2能实现Cu+H2SO4===CuSO4+H2↑(　　)
一、原电池的构成及电极判断1.下列属于原电池装置的是　　　　。对于原电池装置，分别指出各电极的名称：　　　　　　　。
答案　A装置：Zn是负极，Ag2O是正极B装置：Pt(a)是负极，Pt(b)是正极C装置：Li是负极，FeS2是正极
二、原电池工作原理与电极反应式书写2.控制合适的条件，可使反应2Fe3++2I-⥫⥬ 2Fe2++I2向不同的方向进行，改变电极反应。
(1)反应开始时，乙中石墨电极的名称：　　　，反应类型：　　　 　；甲池中发生　　　(填“氧化”或“还原”)反应，电极反应式为　　　　　　　。(2)一段时间后，电流表读数为零，在甲中加入FeCl2固体，则乙中的石墨作　　(填“正”或“负”)极，该电极的电极反应式为　　　　　　。
Fe3++e-===Fe2+
I2+2e-===2I-
3.有如图所示的四个装置，回答相关问题：
(1)图①中，Mg作　　极。(2)图②中，Mg作　　极，写出负极反应式：　 　 　　，正极反应式：　　 　　，总反应的离子方程式：_______　　　 　。
Al+4OH--3e-===[Al(OH)4]-
2H2O+2e-===2OH-+H2↑
2OH-+6H2O===2[Al(OH)4]-+3H2↑
(3)图③中，Fe作　　极，写出负极反应式：　　　　　　　　，正极反应式：　 　　　，总反应的化学方程式：_________　　　 　。(4)图④装置能否构成原电池？　　(填“能”或“否”)，若能构成原电池，正极为　　，电极反应式为　　 　　(若不能构成原电池，后两问不用回答)。
Cu-2e-===Cu2+
4HNO3(浓)===Cu(NO3)2+2NO2↑+2H2O
O2+4e-+2H2O===4OH-
电极反应式书写的一般方法
1.一次电池(干电池)
Zn+2OH--2e-===Zn(OH)2
MnO2+H2O+e-===MnO(OH)+OH-
Zn+2OH--2e-===ZnO+H2O
Ag2O+H2O+2e-===2Ag+2OH-
2.二次电池铅酸蓄电池是一种常见的二次电池，总反应：Pb+PbO2+2H2SO4　 2PbSO4+2H2O。
(1)放电时：负极反应式：______________________；正极反应式：_________________________________。放电时，当外电路上有2 ml e-通过时，溶液中消耗H2SO4 ____ ml。(2)充电时：阴极反应式：_____________________；阳极反应式：_________________________________。充电一段时间电解质溶液的pH_____(填“增大”“减小”或“不变”)。提醒　充电时电极的连接：负接负作阴极，正接正作阳极。
3.燃料电池燃料电池的种类很多。现以氢氧燃料电池(如图)为例来说明其工作原理。完成下表：
注意　燃料电池的电极不参加电极反应，通入的燃料在负极上发生氧化反应，O2在正极上发生还原反应。
H2-2e-===2H+
H2+2OH--2e-===2H2O
O2+4H++4e-===2H2O
O2+2H2O+4e-===4OH-
1.可根据电池内的电解质不同将干电池分为酸性电池和碱性电池(　　)2.铅酸蓄电池放电时，正极与负极质量均增加(　　)3.二次电池充电时，阴极连接电源的负极，发生还原反应(　　)4.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(　　)5.在原电池中，正极本身一定不参与电极反应，负极本身一定发生氧化反应(　　)
一、二次电池电极反应式的书写1.已知镍镉二次电池(电解质溶液为KOH溶液)的总反应为Cd+2NiO(OH)+2H2O　 Cd(OH)2+2Ni(OH)2。则放电时负极反应式为__________________________，正极反应式为____________________________________；充电时阳极反应式为____________________________________。
Cd+2OH--2e-===
2NiO(OH)+2H2O+2e-===2Ni(OH)2+2OH-
2Ni(OH)2+2OH--2e-===2NiO(OH)+2H2O
2.“超钠F1”二次电池的工作原理是2NaxCy+xMn[Fe(CN)6] xNa2Mn[Fe(CN)6]+2Cy，该二次电池的电极材料为Na2Mn[Fe(CN)6](普鲁士白)和NaxCy(嵌钠硬碳)。
(1)写出放电时的电极反应式：正极________________________________________________、负极________________________。
xMn[Fe(CN)6]+2xe-+2xNa+===
xNa2Mn[Fe(CN)6]
2NaxCy-2xe-===2Cy+2xNa+
(2)写出充电时的电极反应式：阳极____________________________________________、阴极________________________。
xNa2Mn[Fe(CN)6]-2xe-===xMn[Fe(CN)6]
2Cy+2xNa++2xe-===2NaxCy
二次电池电极反应式的书写方法(1)将放电时正极电极反应式的反应物与生成物对调，“+ne-”改为“-ne-”，即可写出充电时阳极的电极反应式。(2)将放电时负极电极反应式的反应物与生成物对调，“-ne-”改为“+ne-”，即可写出充电时阴极的电极反应式。(3)若已知充电时阳极(或阴极)的电极反应式，也可以同理推出放电时正极(或负极)的电极反应式。
二、燃料电池电极反应式的书写3.以甲醇为燃料，写出下列介质中的电极反应式。(1)酸性溶液(或含质子交换膜)正极：___________________，负极：__________________________。(2)碱性溶液正极：____________________，负极：______________________________。
O2+4e-+4H+===2H2O
CH3OH-6e-+H2O===CO2+6H+
O2+4e-===2O2-
CH3OH-6e-+3O2-===CO2+2H2O
已知总反应式的电极反应式的书写方法若已知总反应式时，可先写出较易书写的一极的电极反应式，然后在电子守恒的基础上，总反应式减去较易写出的一极的电极反应式，即得到较难写出的另一极的电极反应式。
5.(2025·贵阳模拟)一种水性电解液Zn⁃MnO2可充电电池如图所示。下列叙述错误的是A.放电时，M电极是正极B.放电时，N电极反应式为Zn-2e-+4OH-　===[Zn(OH)4]2-C.充电时，Ⅱ区中K2SO4溶液的浓度减小D.充电时，转移0.2 ml e-，Ⅲ区溶液质量减少6.5 g
6.如图所示是一种以液态肼(N2H4)为燃料，氧气为氧化剂，某固体氧化物为电解质的新型燃料电池。该固体氧化物电解质的工作温度在700~900 ℃时，O2-可在该固体氧化物电解质中自由移动，反应产物均为无毒无害的物质。下列说法正确的是A.电池内的O2-由电极乙移向电极甲B.电池总反应为N2H4+2O2===2NO+2H2OC.当电极甲上有1 ml N2H4消耗时，电极乙上有 22.4 L O2参与反应D.电池外电路的电子由电极乙移向电极甲
7.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B.电池工作时，海水中的Na+向a电极移动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 ml电子的电量
1.(2024·江苏，8)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 ml MnOOH，转移电子数为 2×6.02×1023
3.(2025·广东，16)某理论研究认为：燃料电池(图b)的电极Ⅰ和Ⅱ上所发生反应的催化机理示意图分别如图a和图c，其中O2获得第一个电子的过程最慢。由此可知，理论上A.负极反应的催化剂是ⅰB.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
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2.某原电池装置如图所示，下列有关叙述正确的是A.Fe作正极，发生氧化反应B.工作一段时间后，NaCl溶液中c(Cl-)增大C.负极反应：2H++2e-===H2↑D.工作一段时间后，两烧杯中溶液pH均不变
3.铅酸蓄电池是汽车常用的蓄电池，其构造如图所示。下列说法不正确的是A.电池放电时，负极质量减轻B.电池放电时，c(H+)减小C.电池充电时总反应为2PbSO4+2H2O 　Pb+ PbO2+2H2SO4D.铅酸蓄电池的缺点是笨重、比能量低
4.火星大气中含有大量CO2，一种有CO2参加反应的新型全固态电池有望为火星探测器供电。该电池以金属钠为负极，碳纳米管为正极，放电时A.负极上发生还原反应B.CO2在正极上得电子C.阳离子由正极移向负极D.将电能转化为化学能
8.(2024·全国甲卷，12)科学家使用δ⁃MnO2研制了一种MnO2⁃Zn可充电电池(如图所示)。电池工作一段时间后，MnO2电极上检测到MnOOH和少量ZnMn2O4。下列叙述正确的是A.充电时，Zn2+向阳极方向迁移B.充电时，会发生反应：Zn+2MnO2===ZnMn2O4C.放电时，正极反应有MnO2+H2O+e-===MnOOH +OH-D.放电时，Zn电极质量减少0.65 g，MnO2电极生成了0.020 ml MnOOH
10.(2024·新课标卷，12)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，下列叙述错误的是A.电池总反应为2C6H12O6+O2===2C6H12O7B.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 mml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
11.通过电化学循环法可将H2S转化为H2SO4和H2(如图所示)。其中氧化过程发生如下两步反应：H2S+H2SO4===SO2↑+S↓+2H2O、S+O2===SO2。
(1)电极a上发生的电极反应为　 　　　　　　。
(2)理论上1 ml H2S参加反应可产生H2的物质的量为　　　。
12.直接乙醇燃料电池(DEFC)具有很多优点，现有以下三种乙醇燃料电池。
(1)分别写出酸性乙醇燃料电池中负、正极电极反应式：_________________________________、_____________________。(2)分别写出碱性乙醇燃料电池中负、正极电极反应式：_________________________________、____________________。
C2H5OH-12e-+3H2O
===2CO2↑+12H+
O2+4e-+4H+===
C2H5OH-12e-+16OH-
O2+4e-+2H2O===
(3)分别写出熔融碳酸盐乙醇燃料电池中负、正极电极反应式：__________________________________、_______________________。
C2H5OH-12e-