高中化学同步讲义必修第二册：化学反应与电能（精讲）（解析版）

6.1.2化学反应与电能（精讲）

思维导图

小概念「将僻能转化为电能的装置，原电池的反应本质是氧化还原可

看本质：有自发进行的氧化还原反应

看电极：两个活泼性不同的电极

组成原电

-看溶液：电解质溶液（溶液或者熔融）

池的条件

看回路：电极用导线相连并插入电解液构成闭合回路

依据电极材料电子流向反应类型离子流向实验现象

负极活动性较强金属流出电子一极氧化反应阴离子移向一极溶解的一极

原正极活动性较弱金属流入电子一极还原反应阳离子移向一极质量增加或有气泡放出

负

正

的

电极或非金属

断

池判

法

方

加快氧化还原原电池中，氧化反应和还原反应分别在两极进行，使溶

反应的速受液中离座现时相互的干扰减少二使反应速率增大

比较金属活一般情况必负极的金属活动性比正极的金属活动性强

动性的强弱电极质量较少，作负极较活泼，

有气体生成、电极质量不断增加或不变作正极，较不活泼

已知一个氧化还原反应，首先分析找出氧化剂、还

原剂，f还原剂为负极材料（或在负极上被氧化）,

应计

设W氧化釉电解质溶液中的阳离子度正极上被还原

电

用原

池①电极材料：电极材料必须导电。

选择负极材料一般选择较活泼的金属材料，

合适或者在该氧化还原反应中，本身失去电子的材料

材料/------------------------------------------

②电解质溶液：电解质溶液一般能与负极反应

制造化学电源如各种干电池、蓄电池、燃料电池等

1

通过燃料气体与氧气分别在两个电极上发生氧化还原反应，将化学

能直接转化为电能的装置

定义

氢气、甲烷、乙烷、丙烷、甲醇、乙醇、葡萄糖、脏等可燃性气体

燃料气

①稀硫酸

电解②K0H^

类

质

型"③Li2cO3和Na2cO3的熔融盐相合物作电解质，其导电粒子是C0/-

④固体电解质是掺杂了丫2。3的Zl固体，高温下能传导0广离子

得失电子守恒

电遵循三个守恒电荷守恒

极

原子守恒（质量守恒）

反

应直观法：对象比较简单的原电池

燃式先确定原电池的正、负极，列出正、负极上反应的物质,

的并标出相同数目电子的得失

料书

书

写差值法：复杂电极反应式===总反应式一简单的电极反应式

电写

方

方

池法失电子f-»电荷数+n

法得失电子守恒/------------；------------

-----《得电子z＞电荷数

三-m

步电荷守恒电极反应左、右两边的正电荷和负电荷数相等

法

原子守恒电极反应两边同种原子的原子个数相等

若为酸性介质，先补另一边补H?0；

若为碱性介质，先补0H1另T补H?0

图示

2

常见考点

考点一原电池的判断方法

考点二原电池的工作原理

力口快反应速率

考点三原电池原理的应用匕庶至属活动性

化学反应与电能―-------------------------

设计原电池

考点四电极反应式的书写

考点五燃料电池

考点一原电池的判断方法

【例1】（2022秋•重庆沙坪坝）如图所示装置中属于原电池的是

【答案】A

【解析】A.C和Zn存在活泼差异，有自发的氧化还原反应，有电解质溶液，形成闭合电路，是原电池,

故A正确；

B.有外接电源，是将电能为转化为化学能的装置，是电解池，故B错误;

C.酒精是非电解质，其水溶液不导电，不能构成原电池，故C错误；

D.无自发的氧化还原反应，不能构成原电池，故D错误，

答案为A。

【一隅三反】

1.（2022江苏扬州）下列装置中，能构成原电池的是

3

,n.■

T一

A.酒精溶液B.稀硫酸稀硫酸C.稀硫酸D.ZnSO,溶液CuSO,溶液

【答案】D

【解析】A.酒精是非电解质，不导电，不能构成原电池，故不选A；

B.没有形成闭合电路，不能构成原电池，故不选B；

C.两个电极材料相同，不能构成原电池，故不选C；

D.两个电极活泼性不同，有电解质溶液，形成闭合电路，能发生自发的氧化还原反应，能构成原电池,

故选D；选D。

2.（2022辽宁）如图所示装置中，不能形成原电池的是

【解析】A.该装置中自发的氧化还原反应为Zn+H2sO4=ZnSO4+H2f,且满足其它三个条件，可以形成原

电池，A不符合题意；

B.该装置中自发的氧化还原反应为Cu+2AgNO3=2Ag+Cu（NC）3）2,且满足其它三个条件，可以形成原电

池，B不符合题意；

C.该装置中没有自发的氧化还原反应，不能形成原电池，C符合题意；

D.该装置中自发的氧化还原反应为Zn+CuSO4=ZnSO4+Cu,且满足其它三个条件，可以形成原电池，D不

符合题意；故选C。

3.（2022广东）某学习兴趣小组探究电池的工作原理,组装了以下装置，电流表指针明显偏转的是

4

D.

【答案】A

【解析】A.该装置符合原电池的构成条件，铁作负极，铜作正极，负极上铁失电子发生氧化反应，正极

上氢离子得电子发生还原反应，电流表指针明显偏转，A符合题意；

B.该装置中，两个金属电极相同，所以不能构成原电池，不会形成电流，电流表指针不偏转，B不符合

题意；

C.该装置中，两个金属电极相同，且酒精溶液为非电解质溶液，不会形成电流，电流表指针不偏转，C

不符合题意；

D.该装置中，两个电极相同，不能自发的进行氧化还原反应，不会形成电流，电流表指针不偏转，D不

符合题意；答案选A。

考点二原电池的工作原理

【例2-1］（2022河南）在实验室中，将锌片和铜片用导线连接（导线中间接入一个电流表），平行插入盛有

稀硫酸的烧杯中，装置如图。下列说法正确的是

I®I

稀硫酸

A.锌片逐渐溶解B.烧杯中溶液逐渐呈蓝色

C.电子由铜片通过导线流向锌片D.该装置能将电能转变为化学能

【答案】A

【解析】A.锌作负极，失电子，发生氧化反应，电极反应式为Zn-2e-=Zn2+,则锌片逐渐溶解，A正确；

B.铜作正极，溶液中氢离子得电子，发生还原反应，电极反应式为2H++2日=凡个，因此烧杯中溶液不变

蓝，B错误;

5

C.电子由负极经导线流向正极，即由锌片通过导线流向铜片，C错误;

D.该装置为原电池，能将化学能转变为电能，D错误；

故选Ao

【例2-2】（2022•山东）某原电池的总反应为Zn+2H+=Zn2++H2T,下列说法错误的是

A.Zn极为负极B,H*移向负极

C.可选用石墨作正极D.可选用稀硫酸作电解质溶液

【答案】B

【解析】A.原电池的总反应为Zn+2H+=Zn2++H2f,则Zn作负极，A正确；

B.阳离子移向正极，阴离子移向负极，H+是阳离子，B错误；

C.石墨或者比锌更不活泼的金属作正极，C正确；

D.原电池的总反应为Zn+2H+=Zn"+H2f,则可以选择稀硫酸作电解质溶液，D正确；

选B。

【例2-3］（2022内蒙古）下列关于原电池的叙述中错误的是

A.原电池内部的阳离子向正极移动

B.原电池是将化学能转变为电能的装置

C.在原电池中，电子流入的一极是正极，发生还原反应

D.构成原电池的正极和负极必须是两种不同的金属

【答案】D

【解析】A.原电池正极上有从负极流出的电子，吸引溶液中的阳离子，故A正确；

B.当氧化还原反应发生时，电路中有电子通过形成电流，故原电池为将化学能转变为电能的装置，故B

正确；

C.原电池工作时，电子从负极经外电路流向正极，正极发生还原反应，故C正确；

D.原电池的电极材料可以为金属单质、非金属单质（石墨）、金属氧化物等，但构成原电池时，两极材料

活性必须不同，故D错误；

故答案选D。

【一隅三反】

1.（2022河南许昌）下列关于原电池的叙述中，正确的是

①构成原电池的正极和负极必须是两种不同的金属

②原电池是化学能转变为电能的装置

6

③在原电池中，电子流入的一极是正极，该电极被还原

④原电池放电时，电流的方向是从负极到正极

⑤原电池工作时，溶液中的阳离子向负极移动

⑥电子经溶液从负极流向正极

A.①②⑥B.②③C.②D.②⑥

【答案】B

【解析】①构成原电池的某一极电极材料可以是非金属材料，如石墨，错误；

②原电池是化学能转变为电能的装置，正确；

③在原电池中，电子从负极流出，故电子流入的一极是正极，该电极被还原，正确；

④原电池放电时，电流的方向是从正极到负极，错误；

⑤原电池工作时，溶液中的阳离子向正极移动，错误；

⑥电子不能在电解质溶液中流动，只能沿导线移动，错误；

故选Bo

2.（2022广西贺州）如图为铜一锌一稀硫酸构成的原电池示意图，下列说法正确的是

Zn?1fTOi

稀硫酸

A.锌片为正极，且锌片逐渐溶解B.电子由铜片通过导线流向锌片

C.铜片为正极，且铜片上有气泡D.电流由锌片经导线流向铜片

【答案】C

【解析】A.Zn-Cu-稀硫酸组成原电池，Zn活泼作负极，故A错误；

B.电子由负极经导线流向正极，即由锌通过导线流向铜，故B错误；

C.铜作正极，氢离子在正极得电子生成氢气，因此在铜片上有气泡，故C正确；

D.电流由正极流向负极，即由铜片经导线流向锌片，故D错误；

故选：Co

3.（2022上海闵行）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

7

A.Zn作负极，发生氧化反应

B.电子流向：ZnT电解质溶液—Cu

C.铜片上发生的反应为：2H++2b=H2T

D.理论上，Zn片质量减小6.5g,Cu片上析出标准状况下2.24LH?

【答案】B

【解析】A.Zn作负极，失电子发生氧化反应，A正确；

B.电子在导线中流动，不在溶液中流动，B错误；

+

C.铜片为正极，铜片上氢离子放电生成氢气，发生的反应为：2H+2e-=H2t,C正确；

+

D.理论上,Zn片质量减小6.5g。1mol）,失去0.2mole;2H+2e-=H2T,Cu片上析出H?（Mmol,标准

状况下为2.24L,D正确；答案选B。

考点三原电池原理的应用

【例3-1］（2022湖北）把A、B、C、D四块金属片用导线两两相连，浸入稀硫酸中组成原电池。若A、B

相连时，A为负极；C、D相连时，D上产生大量气泡；A、C相连时，电流由C经导线流向A；B、D相

连时，电子由D经导线流向B,则此4种金属的活动性由强到弱的顺序为

A.A>C>D>BB.A>B>C>DC.C>A>B>DD.B>A>C>D

【答案】A

【解析】原电池中，活泼金属做负极，若A、B相连时，A为负极，则金属活泼性A>B,C、D相连时，D

上产生大量气泡，D电极上H+得电子生成H2,D为正极，C为负极，金属活泼性C>D,A、C相连时，电

流由C经导线流向A,C为正极，A为负极，金属活泼性A>C,B、D相连时，电子由D经导线流向B,

D为负极，B为正极，金属活泼性D>B,综合分析，4种金属的活动性由强到弱的顺序为A>C>D>B,答

案选A„

【例3-2］（2022浙江）把锌片投入到盛有CH3coOH溶液的敞口容器里，改变下列条件，其中能加快反应

速率的是

A.加入少量NaCl固体B.滴加少量硫酸铜溶液

8

C.加入少量水D.加入少量CH3coONa固体

【答案】B

【解析】锌片与CH3co0H溶液反应放出氢气，醋酸是弱电解质，其电离出的氢离子浓度越大反应速率越

快，若是原电池反应，能加快反应速率，据此回答；

A.加入少量NaCl固体，氢离子浓度不受影响、则反应速率不变，A错误；

B.滴加少量硫酸铜溶液，锌置换出铜，锌、醋酸和铜构成原电池，锌为负极，铜为正极，氢气在正极上

产生，能加快反应速率，B正确；

C.加入少量水、氢离子浓度减小、则反应速率减小，C错误；

D.加入少量CH3coONa固体、醋酸电离平衡左移，氢离子浓度减小、则反应速率减小，D错误；

答案选B。

【例3-3](2022宁夏)理论上不能设计为原电池的化学反应是

点燃

A.CH4(g)+2O2(g)CO2(g)+2H2O(1)AH<0

B.HNO3(aq)+NaOH(aq)=NaNO3(aq)+H2O(aq)AH<0

占燃

C.2H2(g)+O2(g)2H2O(1)AH<0

D.2FeCl3(aq)+Fe(s)=3FeCl2(aq)AH<0

【答案】B

【解析】A.该反应是自发进行的放热的氧化还原反应，所以能设计成原电池，故A不符合题意；

B.该反应中没有电子转移，不属于氧化还原反应，属于复分解反应，所以不能设计成原电池，故B符合

题意；

C.该反应是自发进行的放热的氧化还原反应，所以能设计成原电池，故C不符合题意；

D.该反应是自发进行的放热的氧化还原反应，所以能设计成原电池，故D不符合题意；

故选B。

【一隅三反】

1.(2022浙江)把a、b、c、d四种金属浸入稀硫酸中，用导线两两相连可以组成各种原电池。a、b相

连时，a为正极；c、d相连时，导线上电流由c到d；a、c相连时，a质量减轻；b、d相连时，b上

有大量气泡产生。四种金属的活动性顺序为

A.d>b>a>cB.b>d>a>c

C.d>b>c>aD.c>d>b>a

9

【答案】A

【解析】把a、b、c、d四种金属浸入稀硫酸中，用导线两两相连可以组成各种原电池；a、b相连时，a为

正极，b为负极，则活动性：b>a；c、d相连时，导线上电流由c到d,则c为正极，d为负极，活动

性：d>c；a、c相连时，a质量减轻，说明a失去电子，则a为负极，c为正极，活动性：a>c；b、d相

连时，b上有大量气泡产生，则b为正极，d为负极，活动性：d>b；综上所述，四种金属的活动性顺序

为d>b>a>c,故选A。

2.（2022黑龙江）a、b两试管中分别盛装足量等体积、等浓度的稀硫酸溶液，向a、b两试管中加少量等

质量的锌粉，同时向b试管中加入少量CuSC>4固体粉末，让a、b两试管同时开始反应，则产生H2的物质

【解析】由题意可知，锌与稀硫酸反应时，a、b两试管中锌均不足量，向b中加入少量硫酸铜固体粉末,

锌与铜离子在溶液中发生置换反应置换铜，在稀硫酸溶液中构成铜、铁原电池，原电池反应加快反应速

率，所以b完全反应需要的时间小于a,但由于与铜离子反应消耗了部分锌，导致产生氢气的物质的量小

于a,则让a、b两试管同时开始反应，符合产生氢气的物质的量随时间变化关系的图示为A,故选A。

3.（2022秋・陕西延安）理论上不能设计为原电池的化学反应是

A.CH4+2O2CO2+2H2O

B.2FeCl3+Fe=3FeCl2

C.2A1+2NaOH+2H2O=2NaAlO2+3H2T

D.HNO3+NaOH=NaNO3+H2O

【答案】D

【解析】A.CH4+2O2-CO2+2H2O,该反应属于自发的氧化还原反应，所以能设计成原电池，故A

不选；

B.2FeCl3+Fe=3FeC12，该反应属于自发的氧化还原反应，所以能设计成原电池，故B不选;

10

C.2A1+2NaOH+2H2O=2NaAlO2+3H2?,该反应属于自发的氧化还原反应，所以能设计成原电池，故C

不选；

D.HNO3+NaOH=NaNO3+H2O,该反应属于复分解反应，不是氧化还原反应，所以不能设计成原电池，故

D选；

故选：D。

4.（2022秋•江苏宿迁•高二校考开学考试）等质量的两份锌粉a、b中分别加入过量的稀硫酸，同时向a中

加入少量的CuSO,溶液，下列各图表示的是产生H2的体积V与时间t的关系（其它条件相同），其中正确的

是

【答案】A

【解析】锌和硫酸反应，加入硫酸铜，会置换出金属铜，形成锌、铜、稀硫酸原电池，加速金属锌和硫酸

反应的速率，所以反应速率是：a>b,速率越大，锌完全反应时所用的时间越短，所以a所用的时间小于

b的时间；产生氢气的量取决于金属锌的质量，而a中，金属锌一部分用于置换金属铜，导致和硫酸反应

生成氢气的量减少，所以氢气的体积是：a<bo故选A。

考点四电极反应式的书写

【例4】（2022海南）原电池的电极反应不仅与电极材料的性质有关，也与电解质溶液有关。下列说法中

不正确的是

A.由Al、Cu、稀H2so4组成原电池，其负极反应式为：Al-3e=Al3+

11

B.由Mg、Al、NaOH溶液组成原电池，其负极反应式为：Mg-2e-=Mg2+

C.由Fe、Cu、FeCb溶液组成原电池，其负极反应式为：Fe-2e=Fe2+

D.由Al、Cu、浓硝酸组成原电池，其负极反应式为：Cu-2e=Cu2+

【答案】B

【解析】A.该原电池中，A1易失电子作负极、Cu作正极，负极上铝失电子、正极上氢离子得电子，负极

反应式为：Al-3e=A13+,故A正确；

B.该原电池中，A1能与NaOH溶液反应，A1易失电子作负极、Mg作正极，负极上A1失电子、正极上水

得电子，负极上电极反应式为A1+4OH-3e=AlO2+2H2O,故B错误；

C.该装置中，铁比铜活泼，铁易失电子作负极、Cu作正极，负极上铁失电子、正极上铁离子得电子，负

极反应式为：Fe-2e-=Fe2+,故C正确；

D.该原电池中，铜易失电子作负极、A1作正极，负极上铜失电子、正极上硝酸根离子得电子，负极电极

反应式为Cu-2e=Cu2+,故D正确；

故答案为B。

【一隅三反】

1.(2022.河北)下列关于原电池说法正确的是(C)

A.由Al、Mg、稀硫酸组成的原电池，其负极反应式为：Al-3e-=Al3+

B.由Al、Mg、NaOH组成的原电池，其负极反应式为：Al-3e-+3OH-=Al(OH)3；

C.由Al、Cu、浓硝酸组成的原电池，其负极反应式为：Cu-2e-=Cu2+

D.由Fe、Cu、FeCb组成的原电池，其正极反应式为：Cu-2e-=Cu2+

【答案】C

【解析】在原电池中较活泼的金属作负极，失去电子，发生氧化反应。电子经导线传递到正极上，所以溶

液中的阳离子向正极移动，阴离子向负极移动。正极得到电子，发生还原反应。镁比铝活泼，A中镁是负

极，铝是正极，A不正确。由于能和氢氧化钠反应的是铝，而镁不反应，所以选项B中铝是负极，镁是正

极，但氢氧化钠是过量的，所以负极得不到氢氧化铝沉淀，而是生成偏铝酸钠，B不正确。铝比铜活泼，

但在浓硝酸中铝钝化，所以铜是负极，C正确。铁比铜活泼，D中铁是负极，铜是正极，溶液中的铁离子

在正极得到电子，所以选项D不正确。答案选C。

2.(2022・高二单元测试)原电池的电极反应式不仅与电极材料的性质有关，也与电解质溶液有关。下列说

12

法错误的是

A.由金属Al、Cu和浓硝酸组成的原电池，经过一段时间后负极反应式为：Cu-2e=Cu2+

B.由金属Al、Cu和稀硫酸组成的原电池，负极反应式为：Al-3e=Al3+

C.由Al、Mg、NaOH溶液组成的原电池，负极反应式为Al+40JT-3e-=A10；+2H

D.由Fe、Cu、FeC§溶液组成的原电池，负极反应式为：Cu-2e=Cu2+

【答案】D

【解析】A.Al、Cu、浓硝酸组成原电池，铝和浓硝酸发生钝化现象，铜和浓硝酸能自发的进行反应，所

以铜作负极，铝作正极，其负极反应式为：Cu-2e=Cu2+,A正确；

B.由Al、Cu、稀H2so4组成原电池，铝和稀硫酸反应而失电子，铜和稀硫酸不反应，所以铝作负极，铜

作正极，其负极反应式为Al-3e-=AF+,B正确；

C.Mg、Al、NaOH溶液组成原电池，铝和氢氧化钠溶液反应而失去电子发生氧化反应，镁和氢氧化钠溶

液不反应，所以铝是负极，镁是正极，其负极反应式为Al+4OH--3e-=AK）2+2H2O,C正确；

D.由Fe、Cu、FeCb溶液组成原电池，铁和铜都与氯化铁反应，但铁的金属性比铜强，所以铁作负极，

铜作正极，其负极反应式为Fe-2e=Fe2+,D错误；

故选D。

3.（2022河南）原电池的电极名称不仅与电极材料的性质有关，也与电解质溶液有关，下列说法中不正确

的是

A.由Al、Cu、稀H2s。4组成原电池，放电时SCV-向A1电极移动

-

B.由Mg、Al、NaOH溶液组成原电池，其负极反应式为：Al-3e-+4OH=A1O2-+2H2O

C.由Fe、Cu、NaCl溶液组成原电池，其负极反应式为：Cu—21=Cu2+

D.由Al、Cu、浓硝酸组成原电池作电源，用石墨电极来电解硝酸银溶液，当析出ImolAg时，消耗Cu

电极32g

【答案】C

【解析】A.由Al、Cu、稀H2sO4组成原电池，A1为负极，放电时SO42一向A1电极移动，A正确。B.由

---

Mg、Al、NaOH溶液组成原电池，A1为负极失电子氧化反应：Al-3e+4OH=A1O2+2H2O,B正确。

C.由Fe、Cu、NaCl溶液组成原电池，Fe为负极，负极反应式为：Fe-2e-=Fe2+,C不正确。D.由

Al、Cu、浓硝酸组成原电池中铝钝化作正极，铜作负极电极反应为Cu—2e-=CM+；电解硝酸银溶液，当

析出ImolAg时，电路中转移1mol电子，消耗Cu0.5moi为32g,D正确。

考点五燃料电池

13

【例5】（2022四川）MCFC型燃料电池可同时供应电和水蒸气，其工作温度为600〜700℃,所用燃料为

H2,电解质为熔融的K2co3。已知该电池的总反应为2H2+02=2氏0,下列有关该电池的说法正确的是

A.该电池的正极反应式为4OH+4e-=O2T+2H2。

B.该电池的负极反应式为H2-2e=2H+

C.放电时OH向正极移动

D.当生成lmolH2O时，转移2moi电子

【答案】D

【解析】A.该燃料电池燃料为H2，电解质为熔融的K2co3，总反应为2H2+O2=2H2。。负极反应为

2

2H2+2CO3-4e=2H2O+2CO2,用总反应减负极得正极反应式Ch+ZCCh+de'ZCChHA错误；

B.根据原电池的工作原理：负极是燃料发生氧化反应，即2H2+2CC>32--4e-=2H2O+2CO2，B错误；

C.电解质中移动的阴离子为CO3%,不是OH：C错误；

D.负极是燃料发生氧化反应，即2H2+2CO32--4e-=2H2O+2CO2，可知生成ImoffihO时，转移2moi电子，

D正确；

故选D。

【一隅三反】

1.（2022黑龙江）氢氧燃料电池的能量转化率较高，且产物是H2O,无污染，是一种具有应用前景的绿色

电源。下列有关氢氧燃料电池的说法不正确的是

B.正极的电极反应式为O2+2H2O+4e=4OH-

C.放电过程中碱性电解液的pH不变

D.碱性电解液中阳离子向通入氢气的方向移动

【答案】D

【解析】氢氧燃料电池工作时，是把化学能