2025届高中化学全程复习学案全套35原电池　常见化学电源

这是一份2025届高中化学全程复习学案全套35原电池　常见化学电源，共11页。学案主要包含了师说·助学，易错诊断，教考衔接，师说·延伸，对点演练等内容，欢迎下载使用。

1.理解原电池的构成、工作原理及应用。
2．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。
3．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。
考点一 原电池的工作原理及应用
1.概念：把化学能转化为电能的装置。
2．构成条件
(1)一看反应：看是否有能自发进行的氧化还原反应发生。
(2)二看两电极：一般是金属活动性不同的两电极。
(3)三看是否形成闭合回路：形成闭合回路的三个必要条件①电解质溶液；②两电极直接接触或通过导线连接；③两电极插入电解质溶液。
3．工作原理(以铜锌原电池为例)
【师说·助学】 装置Ⅰ、Ⅱ的比较
①盐桥作用：a.连接内电路形成闭合回路。b.维持两电极电势差(中和电荷)，使电池能持续提供电流。
②装置Ⅰ中有部分Zn与Cu2＋直接反应，使电池效率降低；装置Ⅱ中使Zn与Cu2＋隔离，电池效率提高，电流稳定。
4．原电池原理的应用
(1)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(或能导电的非金属)。
(2)加快化学反应速率：氧化还原反应形成原电池时，反应速率加快。
(3)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。
(4)设计制作化学电源
①首先将氧化还原反应分成两个半反应。
②根据原电池的工作原理，结合两个半反应，选择正、负电极材料以及电解质溶液。
【易错诊断】 判断正误，错误的说明理由。
1．理论上，任何自发的氧化还原反应都可设计成原电池：________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
2．在锌铜原电池中，因为有电子通过电解质溶液形成闭合回路，所以有电流产生：________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
3．两种活泼性不同的金属组成原电池的两极，活泼金属一定作负极：________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
4．一般来说，带有“盐桥”的原电池比不带“盐桥”的原电池效率高：________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
【教考衔接】
典例[2021·广东卷，9]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，下列说法正确的是( )
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
听课笔记

【师说·延伸】 原电池正、负极判断的一般方法
【对点演练】
考向一 电极的判断及电极反应式的书写
1．(1)由组成原电池的电极材料判断。一般是活动性较强的金属为________极，活动性较弱的金属或能导电的非金属为________极。
(2)根据电流方向或电子流动方向判断。电流由________极流向________极；电子由______极流向________极。
(3)根据原电池中电解质溶液内离子的移动方向判断。在原电池的电解质溶液内，阳离子移向________极，阴离子移向________极。
(4)根据原电池两极发生的变化来判断。原电池的________极失电子发生氧化反应，其________极得电子发生还原反应。
(5)根据现象判断。一般情况下，溶解的一极为________极，增重或有气体逸出的一极为________极。
2．分析下图所示的四个原电池装置，按要求回答问题。
(1)装置①中，________作负极，该电极反应式为____________________________________。
(2)装置②中________作负极，该电极反应式为____________________________________，正极反应式为________________________________________。
(3)装置③中，________作正极，负极反应式为____________________________________。
(4)装置④中，________作负极，正极反应式为____________________________________。
考向二 可逆反应原电池
3．控制适合的条件，将反应2Fe3＋＋2I－⇌2Fe2＋＋I2设计成如下图所示的原电池。回答下列问题：
(1)反应开始时，负极为________中的石墨(填“甲”或“乙”)，电极反应式为________________________________________。
(2)电流表读数为________时，反应达到化学平衡状态。
(3)当达到化学平衡状态时，在甲中加入FeCl2固体，此时负极为________中的石墨(填“甲”或“乙”)，电极反应式为________________________________________。
4．某同学为探究Ag＋和Fe2＋的反应，按下图连接装置并加入药品(盐桥中的物质不参与反应)，发现电压表指针偏移。电子由石墨经导线流向银。放置一段时间后，向甲烧杯中逐渐加入浓Fe2SO43溶液，发现电压表指针的变化依次为偏移减小→回到零点→逆向偏移。则电压表指针逆向偏移后，银为________(填“正”或“负”)极。由实验得出Ag＋和Fe2＋反应的离子方程式是______________________________________。
考向三 原电池原理的应用
5．用A、B、C、D、E五块金属片，进行如下实验：
(1)A、B用导线相连后，同时浸入稀H2SO4溶液中，A极为负极，活动性________；
(2)C、D用导线相连后，同时浸入稀H2SO4溶液中，电流由D→导线→C，活动性________；
(3)A、C相连后，同时浸入稀H2SO4溶液中，C极产生大量气泡，活动性________；
(4)B、D相连后，同时浸入稀H2SO4溶液中，D极发生氧化反应，活动性________；
(5)用惰性电极电解含B离子和E离子的溶液，E先析出，活动性________。
综上所述，这五种金属的活动性从强到弱的顺序为________________。
6．请运用原电池原理设计实验，验证Cu2＋、Fe3＋氧化性的强弱。请写出电极反应式，负极________________________________________________，正极____________________________________，并在方框内画出实验装置图，要求用烧杯和盐桥，并标出外电路电子流向。
画原电池装置图常见的四个失分点
(1)不注明电极材料名称或元素符号。
(2)不画出电解质溶液(或画出但不标注)。
(3)误把盐桥画成导线。
(4)不能连成闭合回路。
7．把适合题意的图像填在横线上(用A、B、C、D表示)
(1)将等质量的两份锌粉a、b分别加入过量的稀硫酸，同时向a中加入少量的CuSO4溶液，产生H2的体积V(L)与时间t(min)的关系是________。
(2)将过量的两份锌粉a、b分别加入等量的稀硫酸，同时向a中加入少量的CuSO4溶液，产生H2的体积V(L)与时间t(min)的关系是________。
(3)将(1)中的CuSO4溶液改成CH3COONa溶液，其他条件不变，则图像是________。
考点二 常见化学电源
1.一次电池
(1)碱性锌锰干电池
总反应：Zn＋2MnO2＋2H2O===2MnO(OH)＋Zn(OH)2。
负极材料：Zn。
负极反应：______________________。
正极材料：碳棒。
正极反应：_____________________________。
(2)纽扣式锌银电池
总反应式：Zn＋Ag2O＋H2O===Zn(OH)2＋2Ag。
电解质溶液是________。
负极材料：Zn。
负极反应：___________________________________。
正极材料：Ag2O。
正极反应：______________________________。
2．二次电池——可充电电池或蓄电池
铅酸蓄电池总反应：Pb(s)＋PbO2(s)＋2H2SO4(aq)放电,充电2PbSO4(s)＋2H2O(l)
(1)放电时：
负极：____________________________；
正极：_____________________________。
(2)充电时：
阴极：PbSO4+2e-===Pb+SO42-；
阳极：PbSO4+2H2O-2e-===PbO2+4H++SO42-。
【师说·助学】 充电时电极的连接：正接正作阳极，负接负作阴极。
3．“高效、环境友好”的燃料电池
氢氧燃料电池是目前最成熟的燃料电池，分为酸性和碱性两种。
【师说·助学】 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。
【易错诊断】 判断正误，错误的说明理由。
1．铅酸蓄电池放电时，正极与负极质量均增加：________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
2．二次电池充电时，二次电池的阴极连接电源的负极，发生还原反应：________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
3．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：________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
4．在原电池中，正极本身一定不参与电极反应，负极本身一定要发生氧化反应：________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
【教考衔接】
典例1 [2023·辽宁卷，11]某低成本储能电池原理如图所示。下列说法正确的是( )
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
D．充电总反应：
Pb+SO42-＋2Fe3＋===PbSO4＋2Fe2＋
听课笔记

典例2 [2023·山东卷，11](双选)利用热再生氨电池可实现CuSO4电镀废液的浓缩再生。电池装置如图所示，甲、乙两室均预加相同的CuSO4电镀废液，向甲室加入足量氨水后电池开始工作。下列说法正确的是( )
A．甲室Cu电极为正极
B．隔膜为阳离子膜
C．电池总反应为：Cu2＋＋4NH3===[Cu(NH3)4]2＋
D．NH3扩散到乙室将对电池电动势产生影响
听课笔记

【师说·延伸】 典例2解题的关键：由图中低温热解得CuSO4溶液和NH3→甲室生成[Cu(NH3)4]SO4→在甲室电极源源不断地产生Cu2＋。
【对点演练】
考向一 一次电池
1．酸性锌锰干电池是一种一次性电池，外壳为金属锌，中间是碳棒，其周围是由碳粉、MnO2、ZnCl2和NH4Cl等组成的糊状填充物。该电池放电过程中产生Mn2O3。
(1)该电池的正极反应式为_________________，
电池总反应的离子方程式为_________________________________。
(2)维持电流强度为0.5 A，电池工作5分钟，理论上消耗锌________ g。(已知F＝96 500 C·ml-1)
考向二 二次电池
2．一种碳纳米管能够吸附氢气，可作二次电池(如图所示)的碳电极。该电池的电解质溶液为6 ml·L-1的KOH溶液。
(1)写出放电时的正、负极电极反应式：
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(2)写出充电时的阴、阳极电极反应式：
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
考向三 燃料电池
3．(1)NO2、O2和熔融NaNO3可制作燃料电池，其原理见图1，该电池在使用过程中石墨Ⅰ电极上生成氧化物Y，其电极反应式为________________________________________。
(2)化学家正在研究尿素动力燃料电池。用这种电池直接去除城市废水中的尿素，既能产生净化的水，又能发电，尿素燃料电池结构如图2所示：
甲的电极反应式为
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
4．以甲烷燃料电池为例来分析在不同的环境下电极反应式的书写方法。
(1)酸性条件
总反应式：
________________________________________________________________________；
正极反应式：
________________________________________________________________________；
负极反应式：
________________________________________________________________________。
(2)碱性条件
总反应式：
________________________________________________________________________；
正极反应式：
________________________________________________________________________；
负极反应式：
________________________________________________________________________。
(3)固体电解质(高温下能传导O2－)
总反应式：
________________________________________________________________________；
正极反应式：
________________________________________________________________________；
负极反应式：
________________________________________________________________________。
(4)熔融碳酸盐(如熔融K2CO3)环境下
总反应式： ___________________；
正极反应式：________________________；
负极反应式：________________。
解答燃料电池题目的三个关键点
(1)要注意介质是什么？是电解质溶液还是熔融盐或氧化物。
(2)通入负极的物质为燃料，通入正极的物质为氧气。
(3)通过介质中离子的移动方向，可判断电池的正、负极，同时考虑该离子参与靠近一极的电极反应。
温馨提示：请完成课时作业35
第35讲 原电池 常见化学电源
考点一
夯实·必备知识
3．氧化反应 还原反应 正极 负极
4．（1）较强 （3）正极
易错诊断
1．正确。
2．错误。电子只能通过导线，不能通过电解质溶液。
3．错误。 较活泼金属不一定作负极。如Mg­Al­NaOH溶液电池，Mg比Al活泼，但Al作负极。
4．正确。
突破·关键能力
教考衔接
典例 解析：根据题干信息可知，放电时总反应为4Na＋3CO2===2Na2CO3＋C。放电时负极上Na发生氧化反应失去电子生成Na＋，故A错误；放电时正极上CO2得到电子生成C，故B正确；放电时阳离子移向正极，故C错误；放电时装置为原电池，将化学能转化为电能，故D错误。
答案：B
对点演练
1．答案：（1）负 正 （2）正 负 负 正 （3）正 负 （4）负 正 （5）负 正
2．答案：（1）Mg Mg－2e－===Mg2＋
（2）Al 2Al－6e－＋8OH－===2AlO eq \\al(－,2) ＋4H2O 6H2O＋6e－===6OH－＋3H2↑
（3）Fe Cu－2e－===Cu2＋
（4）Fe O2＋2H2O＋4e－===4OH－
3．答案：（1）乙 2I－－2e－===I2
（2）零
（3）甲 2Fe2＋－2e－===2Fe3＋或Fe2＋－e－===Fe3＋
4．答案：负 Fe2＋＋Ag＋⇌Fe3＋＋Ag
5．答案：（1）A＞B （2）C＞D （3）A＞C （4）D＞B （5）B＞E A＞C＞D＞B＞E
6．答案：Cu－2e－===Cu2＋ 2Fe3＋＋2e－===2Fe2＋
7．解析：加入CuSO4溶液，Zn置换出Cu，形成原电池，加快反应速率，（1）a中Zn减少，H2体积减小，所以A正确；（2）中由于H2SO4定量，产生H2的体积一样多，所以B项正确；（3）当把CuSO4溶液改成CH3COONa溶液时，由于CH3COO－＋H＋⇌CH3COOH，a中c（H＋）减少，反应速率减小，但产生H2的体积不变，所以C项正确。
答案：（1）A （2）B （3）C
考点二
夯实·必备知识
1．（1）Zn＋2OH－－2e－===Zn（OH）2 2MnO2＋2H2O＋2e－===2MnO（OH）＋2OH－ （2）KOH溶液 Zn＋2OH－－2e－===Zn（OH）2 Ag2O＋H2O＋2e－===2Ag＋2OH－
2．（1）Pb＋SO42-－2e－===PbSO4 PbO2＋4H＋＋SO42-＋2e－===PbSO4＋2H2O
3．2H2－4e－＋4OH－===4H2O O2＋4e－＋4H＋===2H2O
易错诊断
1．正确。
2．正确。
3．错误。负极、阳极均发生氧化反应。
4．错误。正极材料不参与电极反应；负极材料有的发生氧化反应，有的不参与电极反应，如燃料电池的负极材料不参与电极反应。
突破·关键能力
教考衔接
典例1 解析：该储能电池放电时，Pb为负极，失电子结合硫酸根离子生成PbSO4，则多孔碳电极为正极，正极上Fe3＋得电子转化为Fe2＋，充电时，多孔碳电极为阳极，Fe2＋失电子生成Fe3＋，PbSO4电极为阴极，PbSO4得电子生成Pb和硫酸。放电时负极上Pb失电子结合硫酸根离子生成PbSO4附着在负极上，负极质量增大，A错误；储能过程中，该装置为电解池，将电能转化为化学能，B正确；放电时，右侧为正极，电解质溶液中的阳离子向正极移动，左侧的H＋通过质子交换膜移向右侧，C错误；充电时，总反应为PbSO4＋2Fe2＋===Pb＋SO42-＋2Fe3＋，D错误。
答案：B
典例2 解析：据图可知，甲室流出液经低温热解得到CuSO4和NH3，则甲室中生成了[Cu（NH3）4]SO4，发生的反应为Cu－2e－＋4NH3===[Cu（NH3）4]2＋，甲室Cu电极为负极，A错误；乙室Cu电极为正极，发生反应：Cu2＋＋2e－===Cu，消耗Cu2＋，为维持电解质溶液呈电中性，SO eq \\al(2－,4) 透过隔膜进入甲室，则隔膜为阴离子膜，B错误；根据正、负极反应，可知电池总反应为Cu2＋＋4NH3===[Cu（NH3）4]2＋，C正确；NH3能与Cu2＋反应生成[Cu（NH3）4]2＋，因此若NH3扩散到乙室，则乙室Cu2＋浓度减小，对电池电动势有影响，D正确。
答案：CD
对点演练
1．解析：（2）电池工作5分钟，通过的电量Q＝0.5 A×5 min×60 s·min－1＝150 C，则理论上消耗Zn的质量m（Zn）＝150 C2×96500 C·ml－1×65 g·ml－1≈0.05 g。
答案：（1）2MnO2＋2e－＋2NH4+===Mn2O3＋2NH3＋H2O Zn＋2MnO2＋2NH4+===Zn2＋＋Mn2O3＋2NH3＋H2O
（2）0.05
2．答案：（1）负极：H2－2e－＋2OH－===2H2O；
正极：2NiO（OH）＋2H2O＋2e－===2Ni（OH）2＋2OH－
（2）阴极：2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－；
阳极：2Ni（OH）2＋2OH－－2e－===2NiO（OH）＋2H2O
3．解析：（1）该燃料电池中，正极上通入O2，石墨Ⅱ为正极，电极反应式为O2＋2N2O5＋4e－===4NO3-，负极上通入NO2，石墨Ⅰ为负极，电极反应式为NO2＋NO3-－e－===N2O5。
（2）根据图示可知，甲电极上CO（NH2）2反应生成二氧化碳和氮气，N元素化合价升高，失电子，为电源的负极，电解质溶液为酸性，则其电极反应式为CO（NH2）2＋H2O－6e－===CO2↑＋N2↑＋6H＋。
答案：（1）NO2＋NO3-－e－===N2O5 （2）CO（NH2）2＋H2O－6e－===CO2↑＋N2↑＋6H＋
4．答案：（1）CH4＋2O2===CO2＋2H2O
2O2＋8H＋＋8e－===4H2O
CH4－8e－＋2H2O===CO2＋8H＋
（2）CH4＋2O2＋2OH－===CO32-＋3H2O
2O2＋4H2O＋8e－===8OH－
CH4＋10OH－－8e－===CO32-＋7H2O
（3）CH4＋2O2===CO2＋2H2O
2O2＋8e－===4O2－
CH4＋4O2－－8e－===CO2＋2H2O
（4）CH4＋2O2===CO2＋2H2O
2O2＋4CO2＋8e－===4CO32-
CH4＋4CO32-－8e－===5CO2＋2H2O电极名称
负极
正极
电极材料
锌片
铜片
电极反应
Zn－2e－===Zn2＋
Cu2＋＋2e－===Cu
反应类型
________
________
电子流向
由Zn沿导线流向Cu
盐桥中离子移向
盐桥含饱和KCl溶液，K＋移向________，Cl－移向________
电池
酸性
碱性或中性
负极反应式
2H2－4e－===4H＋
__________________
正极反应式
________________
O2＋4e－＋2H2O===4OH－
总反应式
2H2＋O2===2H2O