备战2021 高考化学 考点33 原电池的工作原理及应用（解析版）19页

考点 33 原电池的工作原理及应用
一、原电池
1．原电池的基本概念
（1）原电池：把化学能转化为电能的装置。
（2）原电池的电极
负极：电子流出——活动性较强——发生氧化反应；
正极：电子流入——活动性较弱——发生还原反应。
（3）原电池的构成条件
①能自发发生氧化还原反应。
②具有活动性不同的两个电极(金属和金属或金属和非金属)。
③形成闭合回路或在溶液中相互接触。
2．原电池的工作原理 (以 Zn−Cu 原电池为例]
单液原电池 双液原电池
装置图
电极与电极反应
负极(锌片) Zn−2e− Zn2+ (氧化反应)
正极(铜片) Cu2++2e− Cu (还原反应)
电子流向 由锌片沿导线流向铜片
离子迁移方向 阴离子向负极迁移；阳离子向正极迁移
电池反应方程式 Zn+Cu2+ Cu+Zn2+
两类装置 还原剂 Zn 与氧化剂 Cu2+直接接触， Zn 与氧化剂 Cu2+不直接接触，仅有化

的不同点 既有化学能转化为电能，又有化学
能转化为热能，造成能量损耗
学能转化为电能，避免了能量损耗，故
电流稳定，持续时间长
（1）一般条件下，较活泼的金属材料作负极，失去电子，电子经外电路流向正极，再通过溶液中的离
子形成的内电路构成环路。
①在原电池中，电极可能与电解质反应，也可能与电解质不反应；不发生反应的可看作金属发生吸氧
腐蚀，如图所示。
②闭合回路的形成也有多种方式，可以是导线连接两个电极，也可以是两电极接触，如图所示。
（2）在原电池中，电流流动方向与电子流动方向相反。
（3）原电池的判定：一看有无外接电源，若有外接电源则为电解池，若无外接电源则可能为原电池；
二看电极是否用导线相连并与电解质溶液形成闭合电路；三看电极与电解质溶液是否能发生自发的氧化还
原反应。
3．原电池电极反应式的书写
（1）准确判断原电池的正负极是书写电极反应的关键。
如果原电池的正负极判断失误，电极反应式的书写一定错误。判断正负极的方法不是绝对的，例如铜
片和铝片同时插入浓硝酸溶液中，由于铝片表明的钝化，这时铜失去电子，是负极，其电极反应为：
负极：Cu−2e− Cu2+
正极：2 + 4H+ + 2e− 2H2O + 2NO2↑
再如镁片和铝片同时插入氢氧化钠溶液中，虽然镁比铝活泼，但由于镁不与氢氧化钠反应，而铝却反
应，失去电子，是负极，其电极反应为：
3NO
−

负极：2Al + 8OH−−6e− 2 + 2H2O
正极：6H2O+6e− 6OH−+3H2↑
（2）要注意电解质溶液的酸碱性。
在正负极上发生的电极反应不是孤立的，它往往与电解质溶液紧密联系，如氢氧燃料电池有酸式和碱
式，在酸溶液中，电极反应式中不能出现 OH−，在碱溶液中，电极反应式中不能出现 H+，像 CH4、CH3OH
等燃料电池，在碱溶液中碳（C）元素以 离子形式存在，而不是放出 CO2气体。
（3）要考虑电子的转移数目。
在同一个原电池中，负极失去电子数必然等于正极得到的电子数，所以在书写电极反应时，一定要考虑
电荷守恒。防止由总反应方程式改写成电极反应式时所带来的失误，同时也可避免在有关计算中产生误差。
（4）要利用总的反应方程式。
从理论上讲，任何一个自发的氧化还原反应均可设计成原电池，而两个电极反应相加即得总反应方程
式。所以只要知道总反应方程式和其中一个电极反应，便可以写出另一个电极反应方程式。
注意：介质对电极反应式书写的影响
①中性溶液反应物若是 H+得电子或 OH−失电子，则 H+或 OH−均来自于水的电离。
②酸性溶液反应物或生成物中均没有 OH−。
③碱性溶液反应物或生成物中均没有 H+。
④水溶液中不能出现 O2−。
二、原电池原理的应用
原电池原理在工农业生产、日常生活、科学研究中具有广泛的应用。
化学电源：人们利用原电池原理，将化学能直接转化为电能，制作了多种电池。如干电池、蓄电
池、充电电池以及高能燃料电池，以满足不同的需要。在现代生活、生产和科学研究以及科学技术的发展
中，电池发挥的作用不可代替，大到宇宙火箭、人造卫星、飞机、轮船，小到电脑、电话、手机以及心脏
起搏器等，都离不开各种的电池。
加快反应速率：如实验室用锌和稀硫酸反应制取氢气，用纯锌生成氢气的速率较慢，而用粗锌可
大大加快化学反应速率，...