原电池的工作原理及应用物考点考向解析突破

原电池的工作原理及应用

L；知识整合

一、原电池

i.原电池的基本概念

（1）原电池：把化学能转化为电能的装置。

（2）原电池的电极

负极：电子流出——活动性较强——发生氧化反应；

正极：电子流入——活动性较弱——发生还原反应。

（3）原电池的构成条件

①能自发发生氧化还原反应。

②具有活动性不同的两个电极（金属和金属或金属和非金属）。

③形成闭合回路或在溶液中相互接触。

2.原电池的工作原理（以Zn-Cu原电池为例］

单液原电池双液原电池

5®占

Zn『

1彳Cu

装置图ZnCu

工/桥

.---r

/\

CuSO4溶液

2nSO4溶》夜CuSO,溶液

负极（锌片）Zn-2e-^=Zn2+（氧化反应）

电极与电极反应

正极（铜片DCu2++2e----Cu（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Zn+Cu2+=^=Cu+Zn2+

两类装置还原剂Zn与氧化剂CiP+直接接触，Zn与氧化剂CM+不直接接触，仅有化

的不同点既有化学能转化为电能，又有化学学能转化为电能，避免了能量损耗，故

能转化为热能，造成能量损耗电流稳定，持续时间长

(1)一般条件下，较活泼的金属材料作负极，失去电子，电子经外电路流向正极，再

通过溶液中的离子形成的内电路构成环路。

①在原电池中，电极可能与电解质反应，也可能与电解质不反应；不发生反应的可看作

金属发生吸氧腐蚀，如图所示。

年风溶液N.CI溶液

②闭合回路的形成也有多种方式，可以是导线连接两个电极，也可以是两电极接触，如

图所示。

稀硫酸一

稀硫酸

(2)在原电池中，电流流动方向与电子流动方向相反。

(3)原电池的判定：一看有无外接电源，若有外接电源则为电解池，若无外接电源则

可能为原电池；二看电极是否用导线相连并与电解质溶液形成闭合电路；三看电极与电解质

溶液是否能发生自发的氧化还原反应。

3.原电池电极反应式的书写

(1)准确判断原电池的正负极是书写电极反应的关键。

如果原电池的正负极判断失误，电极反应式的书写一定错误。判断正负极的方法不是绝

对的，例如铜片和铝片同时插入浓硝酸溶液中，由于铝片表明的钝化，这时铜失去电子，是

负极，其电极反应为:

负极：Cu-2e-^=Cu2+

正极：2NO；+4H++2e+2NO2T

再如镁片和铝片同时插入氢氧化钠溶液中，虽然镁比铝活泼，但由于镁不与氢氧化钠反

应，而铝却反应，失去电子，是负极，其电极反应为：

负极：2A1+80H-6^2A10；+2H2。

正极：6H20+61^=60H-+3H2T

(2)要注意电解质溶液的酸碱性。

在正负极上发生的电极反应不是孤立的，它往往与电解质溶液紧密联系，如氢氧燃料电

池有酸式和碱式，在酸溶液中，电极反应式中不能出现0H,在碱溶液中，电极反应式中

不能出现H+,像CM、CH30H等燃料电池，在碱溶液中碳(C)元素以CO：离子形式存在，

而不是放出C02气体。

(3)要考虑电子的转移数目。

在同一个原电池中，负极失去电子数必然等于正极得到的电子数，所以在书写电极反应

时，一定要考虑电荷守恒。防止由总反应方程式改写成电极反应式时所带来的失误，同时也

可避免在有关计算中产生误差。

(4)要利用总的反应方程式。

从理论上讲，任何一个自发的氧化还原反应均可设计成原电池，而两个电极反应相加即

得总反应方程式。所以只要知道总反应方程式和其中一个电极反应，便可以写出另一个电极

反应方程式。

注意：介质对电极反应式书写的影响

①中性溶液反应物若是H+得电子或OH"失电子，则H+或0日均来自于水的电离。

②酸性溶液反应物或生成物中均没有0H，

③碱性溶液反应物或生成物中均没有H+。

④水溶液中不能出现0"。

二、原电池原理的应用

原电池原理在工农业生产、日常生活、科学研究中具有广泛的应用。

《◎化学电源：人们利用原电池原理，将化学能直接转化为电能，制作了多种电池。

如干电池、蓄电池、充电电池以及高能燃料电池，以满足不同的需要。在现代生活、生产和

科学研究以及科学技术的发展中，电池发挥的作用不可代替，大到宇宙火箭、人造卫星、飞

机、轮船，小到电脑、电话、手机以及心脏起搏器等，都离不开各种的电池。

❷加快反应速率：如实验室用锌和稀硫酸反应制取氢气，用纯锌生成氢气的速率较

慢，而用粗锌可大大加快化学反应速率，这是因为在粗锌中含有杂质，杂质和锌形成了无数

个微小的原电池，加快了反应速率。

。比较金属的活动性强弱：一般来说，负极比正极活泼。

⑥防止金属的腐蚀:金属的腐蚀指的是金属或合金与周围接触到的气体或液体发生化

学反应，使金属失去电子变为阳离子而消耗的过程。在金属腐蚀中，我们把不纯的金属与电

解质溶液接触时形成的原电池反应而引起的腐蚀称为电化学腐蚀，电化学腐蚀又分为吸氧腐

蚀和析氢腐蚀：在潮湿的空气中，钢铁表面吸附一层薄薄的水膜，里面溶解了少量的氧气、

二氧化碳，含有少量的H+和OPT形成电解质溶液，它跟钢铁里的铁和少量的碳形成了无数

个微小的原电池，铁作负极，碳作正极，发生吸氧腐蚀：

负极：2Fe-4e-^=2Fe2+正极：O2+4e-+2H2O^=4OH^

电化学腐蚀是造成钢铁腐蚀的主要原因。因此可以用更活泼的金属与被保护的金属相

连接，或者让金属与电源的负极相连接均可防止金属的腐蚀。

考向一原电池工作原理

典例引领

典例1某学生用锌片、铜片、发光二极管、滤纸、导线等在玻璃片制成如图所示的原电

池，当滤纸用醋酸溶液润湿时，二极管发光。下列有关该电池的说法正确的是

A.铜片上的电极反应：C#++2e-===Cu

B.外电路中电子由铜片经导线流向锌片

C.电池工作时电能直接转化为化学能

D.该电池工作时，若有13克锌被溶解，则铜片上产生标况下4.48LH2

【解析】A项，在该装置图中，Zn、Cu及电解质溶液构成原电池。山于金属活动性：

Zn>Cu,所以Zn为负极，失去电子，Cu为正极，在正极上溶液中的卬得到电子，生成比，

错误；B项，外电路中电子由负极Zn片经导线流向Cu片，错误；C项，电池工作时，将

化学能转化为电能，错误；D项，该电池工作时，若有13克锌被溶解，“(Zn)=,”+M=13g+65

g/mol=0.2mol,则由于在整个闭合回路中电子转移数目相等，所以铜片上产生标况下“比)

=MVm=0.2molx22.4L/mol=4.48L,正确。

【答案】D

变式拓展

1.分析下图所示的四个原电池装置，其中结论正确的是

A.①②中Mg作负极，③④中Fe作负极

B.②中Mg作正极，电极反应式为6H2O+6e-6OH+3H2T

C.③中Fe作负极，电极反应式为Fe-3e--Fe3+

D.④中Cu作正极，电极反应式为2H++2e--H2T

，判断原电池正、负极的五种方法

较不活泼金

活泼金属电极材料

属或非金属

电极反应还原反应

判

判

断

断

为

为电子流向电子流入

正

负

极

极电极增重或

电极现象

质量不变

阳离子

离子移向

移向

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。

考向二盐桥原电池

典例引领

典例1如图所示为锌铜原电池•下列叙述中，正确的是

A.盐桥的作用是传导离子

B.外电路电子由铜片流向锌片

C.锌片上的电极反应式为ZM++2e-===Zn

D.外电路中有0.2mol电子通过时，铜片表面质量增加约3.2g

【解析】“双液”原电池中，盐桥连接左、右两个烧杯中的溶液，传导离子，起到导电作

用，A正确。锌的活泼性强于铜，则锌片是负极，铜片是正极；在外电路中，电子由负极流

向正极，则电子由锌片流向铜片，B错误。锌片是负极，发生失去电子的氧化反应，电极反

应式为Zn—2e-===Zn>,C错误。铜片是正极，电极反应式为C*+2e-===Cu,电路中通

过0.2mol电子时，铜片上析出0.1molCu,其质量为0.1molx64g-moL=6.4g,D错误。

【答案】A

变式拓展

2.控制适合的条件，将反应Fe3++Ag^^Fe2++Ag+设计成如图所示的原电池（盐桥装有琼脂

—硝酸钾溶液；灵敏电流计的0刻度居中，左右均有刻度）。已知接通后观察到电流计指

针向右偏转。下列判断正确的是

灵敏电流计

——TXT——-

甲乙

A.盐桥中的K+移向乙烧杯

B.一段时间后，电流计指针反向偏转，越过0刻度，向左边偏转

C.在外电路中，电子从石墨电极流向银电极

D.电流计指针居中后，往甲烧杯中加入一定量的铁粉，电流计指针将向左偏转

考向三判断金属的活泼性及反应速率

典例引领

典例1M、N、P、E四种金属，已知：0M+N2+^=N+M2+；②M、P用导线连接放入硫

酸氢钠溶液中，M表面有大量气泡逸出：③N、E用导线连接放入E的硫酸盐溶液中，

电极反应为E2++2e-^E,N-2e-：^N2\则这四种金属的还原性由强到弱的顺序

是

A.P>M>N>EB.E>N>M>P

C.P>N>M>ED.E>P>M>N

【解析】由①知，金属活动性：M>N；M、P用导线连接放入硫酸氢钠溶液中，M表面

有大量气泡逸出，说明M作原电池的正极，故金属活动性：P>M；N、E构成的原电池中，

N作负极，故金属活动性：N>E。综合可知，A正确。

【答案】A

变式拓展

3.等质量的两份锌粉a、b,分别加入过量的稀H2SO4中，同时向a中放入少量的CuSO4

溶液，如图表示产生H2的体积(V)与时间⑺的关系，其中正确的是

考向四设计原电池

典例引领

典例1事实证明，能设计成原电池的反应通常是放热反应，下列化学反应在理论上可以设

计成原电池的是(填序号，下同)。

a.C(s)+H2O(g)=-=CO(g)+H2(g)A/7>0

b.2H2(g)+O2(g)===2H2O(l)A/7<0

c.NaOH(aq)+HCl(叫)===NaCl(aq)+H2。⑴A//<0

若以KOH溶液为电解质溶液，依据所选反应设计一个原电池，其正极的电极反应为

某同学用铜片、银片、Cu(NC)3)2溶液、AgNCh溶液、导线和盐桥(装有琼脂一KNCh的

U形管)设计成一个原电池，如图所示，下列判断中正确的是。

CiKNOJ溶液AgNOj溶液

a.实验过程中，左侧烧杯中NO；浓度不变

b.实验过程中取出盐桥，原电池能继续工作

c.若开始时用U形铜代替盐桥，装置中无电流产生

d.若开始时用U形铜代替盐桥，U形铜的质量不变

【解析】根据题中信息，设计成原电池的反应通常是放热反应，排除a,根据己学知识，

原电池反应必是自发进行的氧化还原反应，排除c。原电池正极发生还原反应，由于是碱性

介质，则电极反应中不应出现H,故正极的电极反应为。2+4b+2H2。===40m。该原电

池的工作原理是Cu+2Ag+===2Ag+Cu2+,盐桥起形成闭合回路和平衡电荷的作用，因此

当电池工作时，盐桥中的NO；向负极移动，因此左侧烧杯中NO；的浓度将增大，a错误。

当取出盐桥，不能形成闭合回路，电池处于断路状态，不能继续工作，b错误。若开始时用

U形铜代替盐桥，则左侧烧杯相当于电解装置，而右侧烧杯相当于原电池装置，电极反应从

左往右依次为阳极：Cu—2e-===Cu?+,阴极：Cu2++2e===Cu,负极：Cu—2e-===Ci?+,

正极Ag++e-===Ag,由此可知c错误、d正确。

【答案】bCh+4e+2H2O===4OHd

变式拓展

4.某实验小组同学对电化学原理进行了一系列探究活动。

(1)如图1为某实验小组依据氧化还原反应：(用离子方程式表示)

设计的原电池装置，反应前，电极质量相等，一段时间后，两电极质量相差12g,导线

中通过mol电子。

(2)其他条件不变，若将CuCL溶液换为NH4cl溶液，石墨电极反应式为

,这是由于NH4cl溶液显________(填“酸性”“碱性”或冲性")，用离子

方程式表示溶液显此性质的原因________________，用吸管吸出铁片附近溶液少许置于

试管中，向其中滴加少量新制饱和氯水，写出发生反应的离子方程式_________________

然后滴加几滴硫氟化钾溶液，溶液变红，继续滴加过量新制饱和氯水，颜色褪去，同学

们对此作了多种假设，某同学的假设是：“溶液中的+3价铁被氧化为更高的价态。”如果

+3价铁被氧化为FeOF,试写出该反应的离子方程式。

图2

（3）如图2其他条件不变，若将盐桥换成弯铜导线与石墨相连成n型，如图所示。一段

时间后，在甲装置铜丝附近滴加酚献试液，现象是,电极反应为

;乙装置中石墨（1）为（填“正”、“负”、“阴”或“阳”）极，乙装

置中与铜丝相连石墨电极上发生的反应式为,产物常用

检验，反应的离子方程式为.

Q/原电池设计的思维模板

（1）正、负极材料的选择：根据氧化还原关系找出正、负极材料，一般选择活泼性较

强的金属作为负极；活泼性较弱的金属或可导电的非金属（如石墨等）作为正极。

（2）电解质溶液的选择：电解质溶液一般要能够与负极发生反应，或者电解质溶液中

溶解的其他物质能与负极发生反应（如溶解于溶液中的空气）。但如果氧化反应和还原反应

分别在两个容器中进行（中间连接盐桥），则两个容器中的电解质溶液选择与电极材料相同

的阳离子。

（3）画装置图：注明电极材料与电解质溶液。但应注意盐桥不能画成导线，要形成闭

合回路。

、亨点冲关

1.下列关于原电池的叙述中正确的是

A.正极和负极必须是金属

B.原电池是把化学能转化成电能的装置

C.原电池工作时，正极和负极上发生的都是氧化还原反应

D.锌、铜和盐酸构成的原电池工作时，锌片上有6.5g锌溶解，正极上就有0.1g氢气

生成

2.如图是课外活动小组设计的用化学电源使LED灯发光的装置。下列说法错误的是

LED灯

锌片

-稀硫酸

A.铜片表面有气泡生成

B.装置中存在“化学能-电能一光能”的转换

C.如果将硫酸换成柠檬汁，导线中不会有电子流动

D.如果将锌片换成铁片，电路中的电流方向不变

3.有A、B、C、D、E五块金属片，进行如下实验：①A、B用导线相连后，同时浸入稀硫

酸中，A极为负极；②C、D用导线相连后，同时浸入稀硫酸中，电流由D-导线-C；

③A、C用导线相连后，同时浸入稀硫酸中，C极产生大量气泡；④B、D用导线相连后，

同时浸入稀硫酸中，D极发生氧化反应；⑤用惰性电极电解含B离子和E离子的溶液,

E先析出。据此判断五种金属的活动性顺序是

A.A>B>C>D>EB.A>C>D>B>EC.C>A>B>D>E

D.B>D>C>A>E

4.如图所示，杠杆AB两端分别挂有大小相同、质量相等的空心铜球和空心铁球，调节杠

杆并使其在水中保持平衡，然后小心地向水槽中分别滴入CuSO4浓溶液和FeSCU浓溶液。

一段时间后，下列有关杠杆的偏向判断正确的是（实验过程中，不考虑两球的浮力变化）

CuSO」导线△导线

浓溶液

杠杆为导体或绝缘体时，均为A端高B端低

杠杆为导体或绝缘体时，均为A端低B端高

当杠杆为导体时，A端低B端高

D.当杠杆为导体时，A端高B端低

5.某同学做了如下实验，下列说法中正确的是

装置

NaCl溶液液+45mL蒸储水

现象电流计指针未发生偏转电流计指针发生偏转

A.加热铁片I所在烧杯，电流计指针会发生偏转

B.用KSCN溶液检验铁片III、IV附近溶液，可判断电池的正、负极

c.铁片I、m的腐蚀速率相等

D.“电流计指针未发生偏转”说明铁片I、铁片H均未被腐蚀

6.AI-H2O2电池可用作水下动力电源，其原理如图所示。已知H2O2可以看做弱酸，则电池

工作时，下列说法错误的是

1—0-1

A1电极一卜MnO,电极

r

NaOH/H?。?溶液

A.电流方向:由MnC>2电极流向AI电极

B.负极附近溶液pH上升

C.正极的电极反应式为HO-+H2O+2e-^3OH

D.正极发生的副反应为O2+2H2O+4e=^=4OH-

7.普通水泥在固化过程中自由水分子减少并产生Ca(OH)2,溶液呈碱性。根据这一特点科

学家发明了电动势(E)法测水泥初凝时间，此法的原理如图所示，反应的总方程式为2Cu

+Ag2O===Cu2O+2Ag。下列有关说法正确的是

G

A.装置中电流方向由Cu经导线到Ag?。

B.测量原理示意图中，Ag?。为负极

C.负极的电极反应式为2Cu+20H-2e===Cu2O+H2O

D.电池工作时，OFT向正极移动

8.铁碳微电解技术是利用原电池原理处理酸性污水的一种工艺，装置如图。若上端开口关

闭，可得到强还原性的H•（氢原子）；若上端开口打开，并鼓入空气，可得到强氧化性

的-OH（羟基自由基）。下列说法错误的是

上端开口

进水口

■铁屑、碳粉

砂芯板，二^出水“

铁碳微电解装置

A.无论是否鼓入空气，负极的电极反应式均为Fe—2e一===Fe2+

B.不鼓入空气时，正极的电极反应式为H++e-===H

C.鼓入空气时，每生成1molOH有2moi电子发生转移

D.处理含有草酸（H2c2。4）的污水时，上端开口应打开并鼓入空气

9.根据下列原电池的装置图，回答问题：

（1）若C为稀H2sCM溶液，电流表指针发生偏转，B电极材料为Fe且做负极，则A电

极上发生的电极反应式为;反应进行一段时间后溶液C的pH将

（填“升高”"降低''或"基本不变”）。

（2）若需将反应：Cu+2Fe3+===Cu2++2Fe2+设计成如上图所示的原电池装置，则负极

A极材料为,正极B极材料为,溶液C为o

（3）用CH4和Ch组合形成的质子交换膜燃料电池的结构示意图如下：

催化剂产■侬卜催化剂

电极c/勺极d

质子交换膜

①则d电极是(填"正极”或"负极”)，c电极的反应方程式为

②若线路中转移2mol电子，则上述燃料电池，消耗的02在标准状况下的体积为

_______L。

黑通鬲考

1.[2019新课标IJ利用生物燃料电池原理研究室温下氨的合成，电池工作时MV2+/MV+在

电极与酶之间传递电子，示意图如下所示。下列说法错误的是

A.相比现有工业合成氨，该方法条件温和，同时还可提供电能

B.阴极区，在氢化酶作用下发生反应HZ+2MV2+^=2H++2MV+

C.正极区，固氮酶为催化剂，N?发生还原反应生成NH3

D.电池工作时质子通过交换膜由负极区向正极区移动

2.(2016•新课标njMg-Ag。电池是一种以海水为电解质溶液的水激活电池。下列叙述错误

的是

A.负极反应式为Mg-2e-：^=Mg2+

B.正极反应式为Ag++e-=^=Ag

C.电池放电时cr■由正极向负极迁移

D.负极会发生副反应Mg+2H2O=Mg(OH)2+H2t

3.[20l6•海南J某电池以K2FeO4和Zn为电极材料.，KOH溶液为电解溶质溶液。下列说法正

确的是

A.Zn为电池的负极

+

B.正极反应式为2FeCU2-+10H+6e^^=Fe2O3+5H2O

C.该电池放电过程中电解质溶液浓度不变

D.电池工作时OH一向负极迁移

4.[2016•上海]图1是铜锌原电池示意图。图2中，x轴表示实验时流入正极的电子的物质

的量，y轴表示

A.铜棒的质量

C.c(H+)

5.[2015•天津]锌铜原电池装置如图所示,其中阳离子交换膜只允许阳离子和水分子通过。

下列有关叙述正确的是

A.铜电极上发生氧化反应

B.电池工作一段时间后，甲池的c（SO：）减小

C.电池工作一段时间后，乙池溶液的总质量增加

D.阴阳离子分别通过交换膜向负极和正极移动，保持溶液中电荷平衡

展参考答案,

变式拓展

1.【答案】B

【解析】②中Mg不与NaOH溶液反应，而A1能和NaOH溶液反应失去电子，故A1是负极；

③中Fe在浓硝酸中钝化，Cu和浓硝酸反应失去电子作负极，A、C错；②中电池总反应

为2Al+2NaOH+2H2。一2NaA102+3H2t,负极反应式为2Al+8OH-6e—-2A1O,+4H2O,

两者相减得到正极反应式为6H2O+6e-60H+3H2T，B正确：④中Cu是正极，电极反

应式为O2+2H2O+4e-40H,D错。

2.【答案】D

【解析】该原电池中，Ag失电子作负极，石墨作正极，盐桥中K+移向正极(甲烧杯)：-

段时间后，原电池反应结束，电流计指针指向0;原电池外电路电子由负极流向正极，

所以电子从银电极流向石墨电极；电流计指针居中后，往甲烧杯中加入一定量的铁粉，

形成新的原电池，铁做负极，银做正极，故电流计指针向左偏转。

3.【答案】D

【解析】等质量的两份锌粉a、b,分别加入过量的稀H2s中，同时向a中放入少量的

CuSO4溶液，发生：Zn+Cu2+=^Zn2++Cu,形成原电池，反应速率增大，反应用时少于

b,但生成的氢气也少于b,图像应为D。

4.【答案】(1)Fe+Cu2+===Fe2++Cu0.2

(2)2H++2e-===H2t酸性

NHj+H2O?：^^NH3H2O+H+

2+3+

2Fe+Cl2===2Fe+2Cr

3++

2Fe+3Cl2+8H2O===2FeOr+6CF+16H

(3)溶液变红O2+2H2O+4e-===4OH-阴

2c「-2e-===CLT湿润的淀粉碘化钾试纸

Cb+2「===2C「+l2

【解析】(1)设导线中通过的电子的物质的量为x,则负极减少28g•morLx,正极增重

32gmol'-x,28g-mol'x+32g-mol'x=12g,%=0.2molo

(2)NH4cl水解，使溶液显酸性，正极上H+得电子，负极上Fe失电子生成Fe2+。Ch

将Fe2+氧化为Fe3+,CL过量时，发生的反应为：2Fe3++3CL+8H2O===2FeO厂+6C「

+16H+„

(3)将盐桥改为铜丝和石墨后甲装置成为原电池，乙装置成为电解池。甲中Fe为负极，

Cu为正极，正极电极反应式为。2+2比0+4广===40丁，滴加酚酰溶液后变红色。乙中

石墨(1)为阴极，与铜丝相连的电极为阳极，该电极反应式为2c「-2b===。23Cl2

可用湿润的淀粉碘化钾试纸检验。

考点冲关

1.【答案】B

【解析】一般普通原电池中负极必须是金属，正极可以是金属或非金属导体，A错误：

原电池是把化学能转化成电能的装置，B正确：原电池工作时，正极上发生还原反应，

负极上发生氧化反应，C错误：锌、铜和盐酸构成的原电池工作时，锌片上有6.5g锌溶

解，正极上有0.2g氢气生成，D错误。

2.【答案】C

【解析】铜锌原电池中，Cu作正极，溶液中的氢离子在正极上得电子生成氨气，所以

Cu上有气泡生成，故A正确；原电池中化学能转化为电能，LED灯发光时，电能转化

为光能，故B正确；柠檬汁显酸性也能作电解质溶液，所以将硫酸换成柠檬汁，仍然构

成原电池，所以导线中有电子流动，故C错误；金属性Cu比Zn、Fe弱，Cu作正极，

所以电路中的电流方向不变，故D正确。

3.【答案】B

【解析】金属与稀硫酸组成原电池，活泼金属为负极，失去电子发生氧化反应，较不活

泼的金属为正极，田在正极表面得到电子生成H2,电子运动方向：负极一正极，电流方

向：正极一负极。在题述原电池中，金属活动性：①A>B,②C>D,③A>C,©D>B,

⑤B>E。综上可知，金属活动性：A>C>D>B>E»

4.【答案】C

【解析】当杠杆为导体时，构成原电池，Fe球作负极，Cu球作正极，电极反应式分别为

负极：Fe—2e=Fe2+,正极：Cu2++2e=Cu,铜球质量增加，铁球质量减少，杠杆

A端低B端高。

5.【答案】A

【解析】温度不同，反应速率不等，两烧杯中存在电势差，能够产生电流，电流表指针

会发生偏转，故A正确：两烧杯中溶液的浓度不同，发生离子的定向移动，产生电流，

铁失去电子发生氧化反应，生成Fe2+,与KSCN溶液无明显现象，不能判断电池的正、

负极，故B错误；铁片I与铁片II未构成原电池，铁片III与铁片IV构成了原电池，腐蚀

速率一定不相等，故C错误；“电流计指针未发生偏转”说明铁片I、铁片II未构成原

电池，但铁片表面均会发生吸氧腐蚀，故D错误。

6.【答案】B

【解析】本题考查新型电池的工作原理，意在考查考生对原电池知识的应用能力。由题

图知，该电池工作时，A1作负极，MnO2作正极，电子由A1电极通过外电路流向MnCh

电极，电流方向和电子移动方向相反，故A正确。负极的电极反应式为Al+4OH-3e-——

A102+2H2O,故负极附近溶液pH下降，B错。由于H2O2可以看做弱酸，则在碱性溶液

中需写成HO；,C正确。由于MnO?可以催化H2O2分解生成H2O和。2,生成的。2会在

正极参与放电，故正极发生的副反应为。2+2比0+46-4OH,D正确。

7.【答案】C

【解析】由电池总反应可知，Cu发生氧化反应，则Cu极是负极，Ag2O/Ag极是正极，

原电池中电流由正极经导线流向负极，故电流是由Ag2O/Ag极流向Cu极，A错误；由

A项分析可知，Ag2O/Ag极为正极，B错误；负极上Cu失电子被氧化生成CsO,电极

反应式为2Cu+2OH—2。===0120+比0,C正确；电池工作时，阴离子向负极移动，

故OH-向Cu电极移动，D错误。

8.【答案】C

【解析】根据铁碳微电解装置示意图可知，Fe为原电池负极，发生氧化反应：Fe-2e-

===Fe2+,故A正确；由题意可知上端开口关闭，可得到强还原性的H、则不鼓入空气

时，正极的电极反应式为H++e-===H-，故B正确；鼓入空气时，正极的电极反应式为

+

O2+2H+2e~===2OH,每生成1mol-OH有1mol电子发生转移，故C错误；处理含有

草酸（H2c2。4）的污水时，因C2CT具有很强的还原性，与氧化剂作用易被氧化为CO2

和H2O,则上端开口应打开并鼓入空气生成强氧化性的QH,以氧化H2c处理污水，

故D正确。

9.【答案】（1）2H++2e-===H2f升高

（2）Cu石墨（或比铜活泼性弱的金属）含Fe产的溶液

+

（3）①正极CH4-8e~+2H2O===CO2+8H②11.2

【解析】（1）若C为稀H2sCU溶液，电流表指针发生偏转，B电极材料为Fe且做负极，

电极反应为Fe—2e-===Fe",A为正极，溶液中氢离子得到电子生成氢气，电极反应为

2H++2e-===H2f;氢离子浓度减小，氢氧根离子浓度增大，溶液pH升高：

（2）将反应Cu+2Fe3+===CiP++2Fe2+设计成上图所示的原电池装置，Cu元素的化合

价由0价升高到+2价，失电子作原电池的负极，则负极A极材料为Cu,正极B极材料

为石墨，Fe3+在正极得电子发生还原反应，溶液C用可溶性铁盐，即含Fe3+的溶液。

(3)①根据甲烷燃料电池的结构示意图可知，电子流出的电极为负极，c为负极，d为

正极，在燃料电池中，氧气在正极得电子发生还原反应，甲烷在负极失电子发生氧化反

-+

应，所以c电极的反应方程式为CH4-8e+2H2O===CO2+8H„

+

②根据正极电极反应式：O2+4e"+4H===2H2O,则线路中转移2moi电子时，消耗的

02为0.5mol,在标准状况下的体积为0.5molx22.4L/mol=11.2L,

直通高考

-

1.【答案】B

【解析】由生物燃料电池的示意图可知，左室电极为燃料电池的负极，MV+在负极失电

子发生氧化反应生成MV2+,电极反应式为MV+-e-=MV2+,放电生成的MV?+在氧化酶

的作用下与H?反应生成H+和MV",反应的方程式为H2+2MV2+=2H*+2MV+;右室电极

2+

为燃料电池的正极，MV?+在正极得电子发生还原反应生成MV+,电极反应式为MV+e-=

MV+,放电生成的MV+与N2在固氮酶的作用下反应生成NH3和MV2+,反应的方程式为

++2+

N2+6H+6MV=6MV+NH3,电池工作时，氢离子通过交换膜由负极向正极移动。

A项、相比现有工业合成氨.，该方法选用酶作催化剂，条件温和，同时利用MV♦和MV?*

的相互转化，化学能转化为电能，故可提供电能，故A正确；

B项、左室为负极区，MV+在负极失电子发生氧化反应生成MV2+,电极反应式为MV+-e-=

MV2+,放电生成的MV2+在氨化酶的作用下与H?反应生成H+和MV+,反应的方程式为

2++

H2+2MV=2H'+2MV,故B错误；

C项、右室为正极区，MV?+在正极得电子发生还原反应生成MV+,电极反应式为MV?++e-=

MV+,放电生成的MV+与N2在固氮酶的作用下反应生成NH3和MV2+,故C正确；

D项、电池工作时，氢离子(即质子)通过交换膜由负极向正极移动，故D正确。故选

B»

【点睛】本题考查原池原理的应用，注意原电池反应的原理和离子流动的方向，明确酶

的作用是解题的关键。

2.【答案】B

【解析】本题考查原电池原理的应用，意在考查考生运用化学理论知识解答实际问题的

能力。该电池中Mg作负极，失去电子发生氧化反应，生成Mg2+,A项正确；正极反应

为AgCl+e：^=Ag+C「，B项错误；电池放电时，C「从正极向负极移动，C项正确；在

负极，Mg会发生副反应Mg+2H2O^=Mg(OH)2+H2f,D项正确。

3.【答案】AD

【解析】A.根据化合价升降判断，Zn化合价只能上升，故为负极材料，KzFeOd为正极

材料，正确；B.KOH溶液为电解质溶液，则正极电极方程式为2FeO：+6e+8H

2Fe（OH）3+10OH,错误；C.该电池放电过程中电解质溶液浓度减小，错误；D.电池

工作时阴离子OH-向负极迂移，正确；故选AD。

【名师点睛】原电池原理是建立在氧化还•原和电解质溶液基础上，借助氧化还原反应实

现化学能与电能的相互转化，是高考命题重点，题目主要以选择题为主，主要围绕原电

池的工作原理、电池电极反应的书写与判断、新型电池的开发与应用等进行命题。

4.【答案】C

【解析】该装置构成原电池，Zn是负极，Cu是正极。A.在正极Cu上溶液中的H+获得

电子变为氧气，Cu棒的质量不变，错误；B.由于Zn是负极，不断发生反应Zn-2e

Zn2+,所以溶液中c（ZM+）增大，错误；C.由于反应不断消耗H”,所以溶液的c（H，）逐渐

降低，正确；D.SO：不参加反应，其浓度不变，错误。

【名师点睛】原电池原理无论在工业生产、日常生活和科学研究领域都有着重要用途，

尤其在金属的腐蚀与防护、新能源的开发和利用方面有着不可替代的作用，因此也是历

年高考必考知识点之一。无论题型如何变化，如果把握原电池的工作原理、电极反应式

和电池总反应方程式问题都会迎刃而解。在原电池中，一般活泼金属做负极、失去电子、

发生氧化反应（金属被氧化）、逐渐溶解（或质量减轻）；不活泼金属（或导电的非金

属）做正极、发生还原反应、有金属析出（质量增加）或有气体放出；电子从负极流出

经过外电路流回正极，电流方向正好相反；溶液中离子浓度变化及移动方向由电极反应

决定。

5.【答案】C

【解析】本题考查电化学，意在考查考生对电化学原理的理解和运用能力。锌电极是原

电池的负极，发生氧化反应，铜电极是原电池的正极，发生还原反应，A项错误。阳离

子交换膜不允许阴离子通过，所以电池工作一段时间后，甲池的c（SOj）不变，B项错误。

乙池发生的电极反应为：Cu2++2e^=Cu,溶液中Ct?+逐渐减少，为维持溶液中的电荷

平衡，Zn?+会不断移向乙池，使溶液质量增加，C项正确。阳离子交换膜只允许阳离子

和水分子通过，D项错误。在原电池中，阳离子移向正极，阴离子移向负极，即使在有

离子交换膜的情况下，离子的移动方向也不会改变，但要注意某些离子不能透过交换膜。

考点34化学电源

J知识整合

1.电池的分类：

2.常见的化学电源

(1)一次电池

①锌银电池

浸了KOH(aq)的隔板

锌银电池负极是Zn,正极是Ag2O,电解质溶液是KOH溶液，其电极反应如下:

负极：Zn+2OH--2e===Zn(OH)2；

正极：Ag2O+2e+H2O===2Ag+20H；

电池总反应式：Zn+Ag2O+H2O===Zn(OH)2+2Ag„

②

反应正极：2MnCh+2H2O+2e-

正极：2NH4+2MnC)2+2e-----

2MnOOH

2NH3+Mn2O3+H2O

+2OH

总反应：

总反应：

Zn+2MnO2+2NH：：^=

Zn+2MnO2+2H2O^=2MnOOH+

2+

Zn+2NH3+Mn2O3+H2O

Zn(OH)2

优点：克服了普通锌铳干电池的缺

优点：制作简单，价格便宜；

点，单位质量所输出的电能多且储

特点缺点：新电池会发生自动放电，使存放时

存时间长，适用于大电流和连续放

间缩短，放电后电压下降较快

电

(2)二次电池

铅蓄电池是最常见的二次电池

①放电时的电极反应

负极：Pb(s)+SO：(aq)-2e-^=PbSO4(s)(氧化反应)

正极：PbO2(s)+4H+(aq)+SO：「(aq)+2e「^=PbSO4(s)+2H2O⑴(还原反应)

总反应：Pb(s)+PbO2(s)+2H2SO4(aq)^=2PbSO4(s)+2H2O(l)

②充电时的电极反应

阴极：PbSC)4(s)+2e-----Pb(s)+SO：(aq)(还原反应)

+-

阳极：PbSO4(s)+2H2O(l)-2e^^=PbO2(s)+4H(aq)+SO；(aq)(氧化反应)

总反应：2PbSO4(s)+2H2O(l)^=Pb(s)+PbO2(s)+2H2SO4(aq)

(3)燃料电池

是一种连续地将燃料和氧化剂的化学能直接转换成电能的化学电池。燃料电池的优点:

能量转换率高、废弃物少、运行噪音低。

A、氢氧燃料电池氢氧燃料电池是目前最成熟的燃料电池，可分酸性和碱性两种。

负极：2H2-4-==4H+

酸性（田）

正极：C)2+4H+4e—=2H2O

介负极：2H24e-=-4--H+

中性（Na2so4）

质正极：C)2+2H2O+4e—=40H-

负极：2H2+4OH-4e=^4H2O

碱性(OH)

正极：O2+2H2O+4e—=40H

B、甲醇燃料电池

甲醇燃料电池以粕为两极，用碱或酸作为电解质：