原电池、化学电源（讲义）原卷版-2025年高考化学一轮复习

第02讲原电池、化学电源

目录

01考情透视目标导航.........................................................

02知识导图思维引航.........................................................

03考点突破•考法探究.........................................................

考点一原电池的工作原理...............................................................

知识点1原电池的概念及构成条件......................................................

知识点2原电池的应用.................................................................

考向1原电池的工作原理..............................................................

考向2原电池电极判断及电极反应的书写...............................................

考向3“盐桥”的作用与化学平衡的移动...................................................

考点二化学电源........................................................................

知识点1一次电池、二次电池电极反应式的书写.........................................

知识点2燃料电池....................................................................

考向1一次电池......................................................................

考向2二次电池......................................................................

考向3燃料电池......................................................................

04真题练习命题洞见.........................................................

04真题练习命题洞见.........................................................

考情透视•目标导航

考点要求考题统计考情分析

2024•江苏卷8题，3分;2024•北京卷3题，3

电化学知识是中学化学中的重要基本概念，

分；2023广东卷6题，2分；2023山东卷

原电池原理综也是近年来高考化学的持续热点，在复杂、陌生、

11题，4分；2022全国甲卷12题，6分；

合应用新颖的研究对象和真实问题情境下，体现了对电

2022山东卷13题，4分；2021广东卷9

化学知识基础性、综合性、创新性和应用性的考

题，2分；2021山东卷10题，2分；

查。近年高考中对电化学的考查出现了新的变

2024•安徽卷11题，3分；2024•全国甲卷6

化，以装置图为载体来考查电化学的相关知识，

题，3分；2024•河北卷13题，3分；2023

成为近年高考的新亮点，考查的关键能力侧重于

辽宁卷11题，3分；2023全国甲卷10题，

两个方面：一是理解与辨析能力，要求学生能够

6分；2022辽宁卷14题，3分；2022福建

新型二次电池从图示电化学装置中提取有效信息，判断装置种

卷9题，4分；2021河北卷9题，3分；2021

类、辨别电极名称等；二是分析与推理能力，要

辽宁卷10题，3分；2021浙江1月选考22

求学生能够根据图示信息和电解池的工作原理，

题，2分；2021浙江6月选考22题，2分；

分析电极反应的类型、电解质的作用、离子的移

2021湖南卷10题，3分；

动方向以及定量分析转移电子的物质的量等。

燃料电池2024•全国新课标卷6题，3分

复习目标：

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。

寓2

〃.知识导图•思维引航\\

两不同电极工正极：还原

形

电解质溶液I作反应

成

闭合回路I原［负极：氧化

条

理.反应

自发氧化’件

还原反应.

制作化

学电源

加快反

L列物质,应速率

标得失主

电极

要比较金

应

2.看环境，反

应属活泼性

书

配守恒式

用

3.两式加，写用于金

验总式，属的防护

匐3

考点突破•考法探究

考点一原电池的工作原理

知识固本

知识点1原电池的概念及构成条件

i.定义：把转化为的装置。

2.原电池的形成条件

(1)能自发进行的O

(2)两个金属活动性不同的电极(燃料电池的两个电极可以相同)。

(3)形成,需满足三个条件：a.存在电解质；b.两电极直接或间接接触；c.两电极插入电解

质溶液或熔融电解质中。

3.工作原理(以锌铜原电池为例)

「沿导线传递，有电流产生

氧化反应

负极W正极

阴

2+阳

Zn-2e=Zn移

离

离

移向

子

向子

电解质溶液

【名师提醒】

1.根据内电路中的离子流向判断正、负极，在内电路中，阳离子由负极区流向正极区，阴离子由正极

区流向负极区。

2.盐桥主要作用就是构建闭合的内电路，但不影响反应的实质。盐桥内常为饱和氯化钾、硝酸钾等溶

液。

知识点2原电池的应用

1.设计制作化学电源

I拆分反应l~~j离季花运巅应芬丽不平赢'

选择电极:箴蔚IJ7二版痂筱话瀛南T松赛嬴:洁1

材料1泼性比负极弱的金属或非金属导体作正极：

：如果两个半反应分别在两个容器中进行（中间：

构成闭合

」连接盐桥），则两个容器中的电解质溶液应含

回路1

：有与电极材料相同的金属阳离子!

画出装置;结合要求及反应特点，画出原电池装置图，

图：标出电极材料名称、正负极、电解质溶液等

2.比较金属的活动性强弱：原电池中，负极一般是活动性的金属，正极一般是活动性较弱

的金属（或非金属）。

3.加快化学反应速率：氧化还原反应形成原电池时，反应速率o

4.用于金属的防护：将需要保护的金属制品作原电池的而受到保护。

考向1原电池的工作原理

【例1】某小组利用下列装置进行电化学实验，下列实验操作及预期现象正确的是（）

XY

ZnSO4溶液CuSC）4溶液

A.X和Y与电流表连接，电子由Cu极流向Zn极

B.X和Y与电流表连接，将Zn换成Fe测得电流更大

C.X和Y分别与电源“一”、“+”极相连，Cu极质量减轻

D.X和Y分别与电源“一”、“十”极相连，Zn极质量减轻

【名师点睛】

1.判断电极名称的基本方法是看电极反应物的反应类型，若电极反应物失去电子，发生氧化反应则为

负极，反之为正极。

2.双液铜、锌原电池（带盐桥）与单液原电池相比，最大的优点是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，放电时间长。

3.无论是原电池还是电解池，电子均不能通过电解质溶液，即电子不下水，离子不上线。

【变式训练】（2024.四川省大数据精准教学联盟高三第二次统一监测）通过测定下图电池的标准电动势

E'（V）,可计算电池总反应的平衡常数K"。己知：lgK'==^,该电池z=l；盐桥中装有含KC1饱和溶

0.059V

液的琼脂，离子可在其中自由移动。下列说法错误的是（）

A.正极反应为AgCl+e-Ag+Cl-

B.反应后，右侧烧杯中c(AgNCh)增大

C.每转移Imole",两个电极的质量共减少143.5g

D.若E"=-0.59V,Ag+(aq)+CT(aq)AgCl(s)的平衡常数为l(y。

考向2原电池电极判断及电极反应的书写

【例2】分析下图所示的四个原电池装置，其中结论正确的是()

空气

稀H,SO4

①②③④

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6H2。+61=60ir+3H2T

C.③中Fe作负极，电极反应式为Fe—2。^=Fe?+

D.④中Cu作正极，电极反应式为2H++212T

【思维建模】

1.原电池电极判断

说明：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

负极的固定思维。

2.电极反应的书写

(1)一般电极反应的书写

列物质T算际甫标黄应不嬴丁正筹至应巨而密董］

标得失E

电极产物在电解质溶液中应能稳定存在，如

看环境

碱性溶液中生成的H+应结合OH-生成水。电

配守恒

极反应要遵循电荷守恒、质量守恒、得失电

子守恒等并加以配平

两式加1------------------------------------

验总式一1两电极反应相加，并与总反应对照验证

(2)复杂电极反应的书写。复杂电极反应等于总反应减去较简单一极的电极反应。

考向3“盐桥”的作用与化学平衡的移动

【例3】(2024•浙江省宁波市高三下学期二模)利用下图电池装置可验证不同化合价铁元素的相关性质。

Fe2(SO4)3

FeSO4

已知：电池装置中，盐桥中阴、阳离子不与溶液中的物质发生化学反应，并且电迁移率(丁)(如下表)

应尽可能地相近；两烧杯中溶液体积相等。

离子++2++2

LiNaCaKHCO3-NO3-ci-SO4-

a=82

wxlO/[m/(s.V)]4.075.196.597.624.617.407.918.27

下列说法正确的是()

A.根据上表数据，盐桥中应选择KNO3作为电解质

B.石墨电极上对应的电极反应式为：Fe2+-e-=Fe3+

C.反应一段时间后，当右池中c(Fe2+)：c(Fe3+)=3：2时，左池中c(Fe2+)=0.15moLLr

D.盐桥中的阴离子进入石墨电极一侧溶液中

【思维建模】

1.把氧化剂、还原剂均为溶液状态的氧化还原反应设计成原电池时，必须使用盐桥才能实现氧化剂与

还原剂的分离，否则不会有明显的电流出现。

2.电子流向的分析方法：①改变条件，平衡移动；②平衡移动，电子转移；③电子转移，判断区域;

④根据区域，判断流向；⑤根据流向，判断电极。

【变式训练】控制适合的条件，将反应2Fe3++2I-^^2Fe2++b设计成如下图所示的原电池。下列

判断不正确的是（)

A.反应开始时,乙中石墨电极上发生氧化反应

B.反应开始时,甲中石墨电极上Fe3+被还原

C.电流计读数为零时，反应达到化学平衡状态

D.电流计读数为零后，在甲中溶入FeCb固体，乙中的石墨电极为负极

考点二化学电源

-------------M-H-t

知识

知识点1一次电池、二次电池电极反应式的书写

1.新型一次电池

+2+

总反应：H2O2+2H+Mg=Mg+2H2O

Mg-H2O2电池正极

负极Mg—2e-=Mg2+

总反应：Mg+2AgCl=2Ag+MgCh

Mg-AgCl电池正极

负极Mg—2e-=Mg2+

总反应：2Na+xS=Na2sx

钠硫电池正极

负极2Na—2e-=2Na+

总反应：2Li+Cu2O+H2O=2Cu+2Li++2OH-

锂一铜电池

正极

负极2Li-2e~=2Li+

总反应：xLi+LiV3C)8^=Lii+xV3C)8

锂帆氧化物电池正极

负极xLi-xe=xLi+

2.新型充电(可逆)电池

放申

总反应：Ag2O+Zn+H2O,2Ag+Zn(OH)2

正极：AgO+HO+2e-=2Ag+2OH"

锌银22

负极：_______________________________

电池

阳极：_______________________________

-

阴极：Zn(OH)2+2e-=Zn+20H

放申

总反应：NiO2+Fe+2H2O.Fe(OH)2+Ni(OH)2

正极：NiO+2e-+2HO=Ni(OH)+20H-

银铁222

银负极：_______________________________

电池

电阳极：_______________________________

池阴极：Fe(OH)2+2e-=Fe+2OH-

放申

银镉

总反应：Cd+2NiOOH+2H2O.Cd(OH)2+2Ni(OH)2

电池说明：参考银铁电池自行书写。

放申

总反应：3Zn+2K2FeO4+8H2。嚏曹3Zn(OH)2+2Fe(OH)3+4K0H

正极：2FeOr+6—+8HO=2Fe(OH)+10OH

高铁23

负极：_______________________________

电池

阳极：_______________________________

阴极：3Zn(OH)2+6e~=3Zn+6OH-

一放申

总反应：LiiCoCh+LiC'疝电'LiCoO2+C6(x<l)

正极：Lii-%CoC)2+xe+xLi+^=LiCoO2

锂离子

负极：_______________________________

电池

阳极：_______________________________

阴极：xLi++xe-+C6=Li%C6

放申

总反应：2Na2s2+NaBn、凳电'Na2S4+3NaBr

钠硫+

正极：NaBr3+2e-+2Na=3NaBr

蓄电负极：_______________________________

池阳极：_______________________________

钠

+-

阴极：Na2S4+2Na+2e=2Na2S2

电

放电

总反应：Na-MCoCh+Na/nC〜充电NaCoCh+Cz

池

钠离-+

正极：Nai-mCoO2+me+mNa=NaCoO2

子电负极：_______________________________

池阳极：_______________________________

+-

阴极：mNa++rne=NamCn

3+2+

总反应：vol+2H++V2+理寻V+VO+H2O

正极：VC^+2H++e—=VO2++H2O

全钢液

负极：_______________________________

流电池

阳极：_______________________________

阴极：V3++1=V2+

【方法技巧】

化学电源电极反应的书写、、书写电极反应时，首先要根据原电池的工作原理准确判断正、负极，然后

结合电解质溶液的环境确定电极产物，最后再根据质量守恒和电荷守恒写出反应式。

（1）拆分法。①写出原电池的总反应；②把总反应按氧化反应和还原反应拆分为两个半反应，注明正、

负极，并依据质量守恒、电荷守恒及得失电子守恒配平两个半反应。

（2）加减法。①写出总反应；②写出其中容易写出的一个半反应（正极或负极）；③利用总反应与写出的一

极反应相减，即得另一个电极的反应。

知识点2燃料电池

燃料电池（以CH30H燃料电池为例，体会不同介质对电极反应的影响）

总反应：2cH3OH+3O2=2CO2+4H2O

质子交换膜

H+正极—

（酸性）

+

负极CH3OH—6屋+H2O=CO2t+6H

碱性燃料电池OH-总反应：2cH3OH+3O2+4OH-=2COr+6H2O

正极—

负极CH3OH—6屋+8OH=COf+6H2。

总反应：2CH3OH+3O2=2CO2+4H2O

固态氧化物燃

O2-正极—

料电池

2

负极CH30H—6屋+3O=CO2?+2H2O

【名师点晴】

1.燃料电池的电极不参与反应，有很强的催化活性，起导电作用。

2.书写燃料电池的电极反应时，要注意溶液的酸碱性，溶液的酸碱性对电极反应和总反应都会产生影

响。

考向洞察」

考向1一次电池

【例1】（2024•江苏卷，8）碱性锌锦电池的总反应为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，MnCh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ImolMnOOH,转移电子数为2x6.02x10-23

【变式训练】（2024•北京市西城区高三一模）我国科学家设计可同时实现出制备和海水淡化的新型电池,

装置示意图如图。

负载

H

电

电2

极

极1C1

Na液

溶

aH+b

\/1

H2s。4cdKOH

溶液离子交换膜溶液

下列说法不E项的是（）

A.电极a是正极

B.电极b的反应式：N2H4-4e-+4OH=N2f+4H2。

C.每生成lmolN2,有2molNaCl发生迁移

D.离子交换膜c、d分别是阳离子交换膜和阴离子交换膜

考向2二次电池

【例2】（2024・安徽卷，11）我国学者研发出一种新型水系锌电池，其示意图如下。该电池分别以Zn-TCPP

（局部结构如标注框内所示）形成的稳定超分子材料和Zn为电极，以ZnSO4和KI混合液为电解质溶液。下列

说法错误的是（）

A.标注框内所示结构中存在共价键和配位键

该电

B.电池总反应为：I+ZnF==^Zn2++3r

3充电

C.充电时，阴极被还原的ZiP+主要来自Zn-TCPP

D放电时，消耗0.65gZn,理论上转移0.02mol电子

【思维建模】

外接电源负极同一电极

/|------------------------------

还原反应:阴极一♦负极:氧化反应

思维模型充电可充电放电

氧化反应:阳极」电池

A正极:还原反应

外接电源正极同一电极

例：xMg+Mo3s4,印哼4MgxMo3s4

充电

____________骏___________

阴极：还原反应,负极：氧化反应

一

阴汽Mg^+&e=rMg

阳’总阴II阳入M丈2te-=£Mg：：

解题模型电有

离离反

子子应

正极:还原反应

阳极:氧化反应式

J-l

2xe=MOS一

34'Mo3S4+2xe=Mo3S4

♦互逆

技巧：阴极反应式=充电总正极反应式=放电总

反应式-阳极反应式反应式-负极反应式

【变式训练】（2024.安徽省马鞍山市高三第二次教学质量检测）磷酸铁锂电池在充放电过程中表现出了

良好的循环稳定性，具有较长的使用寿命，放电时的反应为：LixC6+Lii-xFePC>4=6C+LiFePCU。图1为某磷

酸铁锂电池的切面，图2为LiFePO4晶胞充放电时Li+脱出和嵌入的示意图。其中。围绕Fe和P分别形成

正八面体和正四面体，它们通过共顶点、共棱形成空间链结构。下列说法不正确的是（）

+

A.放电时，负极反应：LixC6-xe=xLi+6C

B.（a）过程中Imol晶胞转移的电子数为三NA

16

C.（b）代表放电过程，Li+脱离石墨，经电解质嵌入正极

+

D.充电时的阳极反应：LiFeP04-xe=Lii.xFePO4+xLi

考向3燃料电池

【例3】（2024.全国新课标卷，6）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）

控

制

开

关

的是

述错误

下列叙

作时，

电池工

。7

C6Hl2

O2=2

l2O6+

2c6H

反应为

电池总

A.

作用

起催化

互转变

(I)相

和Cu

(II)

过Cu

O通

上Cu

电极

B.b

流入

电子

mol

0.4m

极有

a电

论上

，理

萄糖

mg葡

耗18

C.消

a

为b—

方向