第二节 原电池 化学电源
考纲定位 1.理解原电池的构成、工作原理及应用，能写出电极反应和总反应方程式。 2．了解常见化学电源的种类及其工作原理。 全国卷5年考情 2017年：Ⅲ卷T11 2016年：Ⅱ卷T11；Ⅲ卷T11 2015年：Ⅰ卷T11；Ⅱ卷T26(1、2) 2014年：Ⅱ卷T12 2013年：Ⅰ卷T10、T27(5)、T28(5)；Ⅱ卷T11 考点1| 原电池及其工作原理 (对应学生用书第115页)
[考纲知识整合]
1．原电池的概念
把化学能转化为电能的装置，其本质是发生了氧化还原反应。
2．原电池的构成
(1)有两个活动性不同的电极(常见为金属或石墨)。 (2)将电极插入电解质溶液中。
(3)两电极间构成闭合回路(两电极接触或用导线连接)。 (4)能自发发生氧化还原反应。
3．工作原理
如图是Cu-Zn原电池，请填空：
(1)反应原理
电极名称 电极材料 电极反应 反应类型
负极 Zn Zn－2e－===Zn2＋ 氧化反应 1
正极 Cu Cu2＋＋2e－===Cu 还原反应 (2)原电池中的三个方向
①电子方向：从负极流出沿导线流入正极； ②电流方向：从正极沿导线流向负极；
③离子的迁移方向：电解质溶液中，阴离子向负极迁移，阳离子向正极迁移。
(3)两种装置的比较
图Ⅰ中Zn在CuSO4溶液中直接接触Cu2＋，会有一部分Zn与Cu2＋直接反应，该装置中既有化学能和电能的转化，又有一部分化学能转化成了热能，装置的温度会升高。图Ⅱ中Zn和CuSO4溶液分别在两个池中，Zn与Cu2＋不直接接触，不存在Zn与Cu2直接反应的过程，所以仅是化学能转化成了电能，
＋
电流稳定，且持续时间长。
(4)盐桥作用
①连接内电路，形成闭合回路；②平衡电荷，使原电池不断产生电流。 4．原电池原理的三个应用
(1)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根据原电池的反应特点，结合两个半反应找出正、负极材料和电解质溶液。
(2)比较金属活动性强弱
两种金属分别作原电池的两极时，一般作负极的金属比作正极的金属活泼。 (3)加快氧化还原反应的速率
一个自发进行的氧化还原反应，设计成原电池时反应速率加快。例如，在Zn与稀H2SO4反应时加入少量CuSO4溶液能使产生H2的反应速率加快。 [应用体验]
正误判断(正确的打“√”，错误的打“×”)。
(1)在化学反应中，所有自发的放热反应均可以设计成原电池。( ) (2)原电池中，负极发生氧化反应，正极发生还原反应。( ) (3)Mg-Al形成的原电池，Mg一定作负极。( )
(4)Cu、Al、浓HNO3构成的原电池的负极反应为Al－3e－===Al3＋。( ) (5)在原电池中，正极本身一定不参与电极反应，负极本身一定要发生氧化反应。( )
(6)相同情况下，带有“盐桥”的原电池比不带“盐桥”的原电池电流持续时
2
间长。 ( )
(7)原电池工作时，溶液中的阳离子向负极移动，盐桥中的阳离子向正极移动。
( )
(8)化学电源工作时，内电路介质中的阳离子一定向正极迁移。( ) (9)实验室制备H2时，用粗锌(含Cu、Fe等)代替纯锌与盐酸反应效果更佳。
( )
(10)原电池反应时，电子从负极流出经导线流入正极，然后通过溶液流回负极。
( )
【答案】 (1)× (2)√ (3)× (4)× (5)× (6)√ (7)× (8)√ (9)√ (10)×
[高考命题点突破]
命题点1 原电池的构成和设计
1．在如图所示的8个装置中，不能形成原电池的是____________(填序号)，并指出原因________________________________________________________
_______________________________________________________________。
【答案】 ①③⑤⑧ ①中不存在两极；③两极金属相同；⑤中酒精不是电解质溶液，不导电；⑧中没有构成闭合回路 2．设计原电池装置证明Fe3的氧化性比Cu2强。
＋
＋
(1)负极反应式：_________________________________________________。 (2)正极反应式：_________________________________________________。 (3)电池总反应方程式：___________________________________________。 (4)在框中画出装置图，指出电极材料和电解质溶液：
①不含盐桥
3
②含盐桥
【答案】 (1)Cu－2e－===Cu2＋ (2)2Fe3＋＋2e－===2Fe2＋ (3)2Fe3＋＋Cu===2Fe2＋＋Cu2＋
(4)①
②
[思维建模] 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
4
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。
命题点2 原电池原理
3．(2015·天津高考)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
2－
B．电池工作一段时间后，甲池的c(SO4)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
－C [A．Cu作正极，电极上发生还原反应，错误；B．电池工作过程中，SO24－不参加电极反应，故甲池的c(SO24)基本不变；C．电池工作时，甲池反应为
Zn－2e－===Zn2＋，乙池反应为Cu2＋＋2e－===Cu，甲池中Zn2＋会通过阳离子交换膜进入乙池，以维持溶液中电荷平衡，由电极反应式可知，乙池中每有64 g Cu析出，则进入乙池的Zn2＋为65 g，溶液总质量略有增加，正确；D．由题干信息可知，阴离子不能通过阳离子交换膜。]
4．分析下图所示的四个原电池装置，其中结论正确的是( )
【导学号：97500107】
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2024版 第6章 第2节 原电池 化学电源
