2021版高考化学一轮复习（鲁科版）化学能转化为电能——电池学案26页

第 3 节　化学能转化为电能——电池
考纲定位 核心素养
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。
3.了解金属发生电化学腐蚀的原
因、金属腐蚀的危害、防止金属
腐蚀的措施。
1.变化观念——认识原电池的本质是
氧化还原反应。能多角度、动态地分
析原电池中物质的变化及能量的转换。
2.模型认知——能利用典型的原电池
装置，分析原电池原理，建立解答原
电池问题的思维模型，并利用模型揭
示其本质及规律。
3.科学态度——探究新型化学电源及
绿色环保化学电源，并评价化学电源
的优劣。
考点一| 原电池及其工作原理
1．概念
原电池是把化学能转化为电能的装置。
2．构成条件
反应
能发生自发进行的氧化还原反应(一般是活泼性强的金属
与电解质溶液反应)
电极 一般是活泼性不同的两电极(金属或石墨)
合
回路
①电解质溶液
②两电极直接或间接接触
③两电极插入电解质溶液中
3.工作原理
如图是 Cu­Zn 原电池，请填空：

(1)反应原理
电极名称 负极 正极
电极材料 Zn Cu
电极反应 Zn－2e－===Zn2＋ Cu2＋＋2e－===Cu
反应类型 氧化反应 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)盐桥作用
①连接内电路，形成闭合回路；②平衡电荷(盐桥中阴离子移向负极，阳离子
移向正极)，使原电池不断产生电流。
[深度归纳]
(1)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，电能效率低。
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，电能效率高。
(2)原电池正、负极的判断

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势。如在 Mg－NaOH(aq)－Al 原电池中 Al 为
负极；在 Cu－浓硝酸－Fe(Al)原电池中 Cu 为负极。
4．原电池原理的两个应用
(1)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。
(2)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
与稀硫酸反应时加入少量 CuSO4溶液能使产生 H2的反应速率加快。
[应用体验]
1．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)在 Mg－NaOH(aq)－Al 电池中负极反应为 Al－3e－＋4OH－===
[Al(OH)4]－。(　　)
(3)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间
长。 (　　)
(4)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)×
2．在如图所示的 5 个装置中，不能形成原电池的是____________(填序号)。
③装置发生的电极反应式为_________________________________
_______________________________________________________。

答案：②④　负极：Fe－2e－===Fe2＋，正极：2H＋＋2e－===H2↑
考法 1　原电池的原理
1．(2018·潍坊一模)根据光合作用原理，设计如图原电池装置。下列说法正确
的是(　　)
A．a 电极为原电池的正极
B．外电路电流方向是 a→b
C．b 电极的电极反应式为 O2＋2e－＋2H＋===H2O2
D．a 电极上每生成 1 mol O2，通过质子交换膜的 H＋为 2 mol
C　[根据图示可知，a 电极上 H2O 转化为 H＋和 O2，发生氧化反应，则 a 电极
为原电池的负极，A 项错误；a 电极为负极，b 电极为正极，外电路电流方向应从
正极到负极，即 b→a，B 项错误；根据图示可知，b 电极上 O2 得电子转化为
H2O2，电极反应式为 O2＋2e－＋2H＋===H2O2，C 项正确；a 电极上每生成 1 mol
O2，...