文档内容
深度揭秘原电池
重难点 题型 分值
1. 掌握原电池的工作原理、构成条件；
重点 2. 判断原电池的正负极；
3. 原电池的应用。 选择题 3-5分
1. 判断原电池的正负极；
难点
2. 原电池的应用。
一、原电池的含义及其形成
1. 原电池含义与本质：原电池是利用能自发进行的氧化还原反应（本质），将化学能转
为电能的装置。
2. 原电池构成条件
（1）一看反应：看是否有能自发进行的氧化还原反应发生（一般是活泼性强的金属与
电解质溶液反应）。
（2）二看两电极：一般是活泼性不同的两电极。
第1页（3）三看是否形成闭合回路，形成闭合回路需三个条件：
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。
【易错】1 将铜棒和银棒以如图两种方式插入硝酸银溶液中，二者都可以形成原电池，两
电极都是直接接触，符合原电池的形成条件。
③两电极插入电解质溶液中。
【即时练】
下列装置中能够构成原电池的是（ ）
【答案】C
3. 电极与电极反应
①负极：失电子，发生氧化反应，外电路电子流出的一极；一般情况下，较活泼金属
作负极。电极反应式：较活泼金属－ne－ ＝ 金属阳离子，如Zn-2e-＝Zn2+。
现象：一般负极溶解，质量减小。
②正极：得电子，发生还原反应，外电路电子流入的一极；一般情况下，较不活泼金
属或非金属导体作正极。
电极反应式：电解质溶液中阳离子+ne－ ＝ 单质（或较低价态的阳离子，比如Fe3++e-
＝ Fe2+）
如：2H++2e-＝H↑，Cu2+ + 2e- ＝ Cu。
2
现象：一般有气体放出或正极质量增大。
第2页二、原电池工作原理
1. 原理图示
（1）电极名称与反应类型：
正极→还原反应；负极→氧化反应。
（2）电子流向：负极→正极。
（3）电流方向：正极→负极。
（4）离子流向：阳离子→正极；阴离子→负极。
【注意】原电池中的几个方向
（1）电子只能在外电路导线中传递
（2）离子只能在内电路溶液中传递
（3）电流在导线和溶液中传递。
2. 以锌铜原电池为例分析——单池原电池/含盐桥的原电池
（1）单池原电池
锌片失去电子，铜离子得到电子，两极之间的溶液中阴阳离子和外部导线中电子均作
定向移动，构成闭合回路，使两个电极反应不断进行，发生有序的电子转移过程，产生电
流。
【知识拓展】单池原电池的缺陷
由于锌片与CuSO 溶液直接接触，反应一段时间后，很难避免溶液中有Cu2+在锌片表
4
面直接被还原，一旦有少量铜在锌片表面析出，即在负极（锌片）表面也构成了原电池，
会进一步加速铜在负极表面析出，致使向外输出的电流减弱。当锌片表面完全被铜覆盖后
反应终止，也就无电流产生。且该电池不使用时，Zn也会和Cu2+反应，不能长期保存。
（2）含盐桥的原电池
盐桥的组成：盐桥中装有饱和的KCl、KNO 等溶液和琼胶制成的胶冻。
3
a. 当有盐桥存在时
在ZnSO 溶液中，锌片逐渐溶解，即Zn被氧化，锌原子失去电子，形成Zn2+进入溶液；
4
第3页从锌片上释放出的电子，经过导线流向铜片，CuSO 溶液中的Cu2+从铜片上得到电子，被
4
还原成为金属铜并沉积在铜片上。
随着反应的进行，左边烧杯的溶液中c（Zn2+）增大，右边烧杯的溶液中c（Cu2+）减
小。同时，盐桥中的Cl-会移向ZnSO 溶液，K+会移向CuSO 溶液，使ZnSO 溶液和CuSO
4 4 4 4
溶液均保持电中性，氧化还原反应得以继续进行，从而使原电池不断地产生电流。
b. 取出盐桥后
由于Zn原子失去电子生成加Zn2+进入溶液，使ZnSO 溶液因Zn2+增加而带正电；同时
4
Cu2+获得电子生成金属铜沉积在铜片上，使CuSO 溶液因SO 2-存在而带负电。这两种因素
4 4
均会阻止电子从锌片流向铜片，造成电流中断，构不成原电池。
【学霸笔记】盐桥的作用
①盐桥在原电池中起导电作用，使整个装置形成闭合回路，盐桥导电利用的是阴阳离
子的定向移动，使电解质溶液保持电中性，从而使原电池能连续工作。
②盐桥将氧化还原反应的两个半反应隔开进行，能提高原电池的工作效率，减缓电流
的衰减。
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 氧化反应 还原反应
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＋移向正极，Cl－移向负极
【总结提升】两个装置的比较
（1）单池原电池中还原剂Zn与氧化剂Cu2＋直接接触，易造成能量损耗；
（2）含盐桥的原电池中，还原剂在负极区，而氧化剂在正极区，能避免能量损耗。
【拓展提升】“异常”原电池原理的分析
（1）铝铜浓硝酸电池
第4页初期，活泼金属铝作负极被氧化，由于铝表面很快形成致密氧化物薄膜阻止反应继续
进行，使铝钝化，钝化铝作正极，铜被浓硝酸氧化，作负极，电极反应：
铜：Cu－2e－＝Cu2＋；
−
钝化铝：2NO3 ＋2e－＋4H＋＝2NO ↑＋2HO。
2 2
（2）镁铝烧碱溶液电池
镁不溶于烧碱，铝单质可溶于烧碱，铝作负极，镁作正极，电极反应，铝：2Al－6e－＋
−
8OH－＝2AlO2 ＋4HO；
2
镁：6HO＋6e－＝3H↑＋6OH－。
2 2
【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。
（1）原电池工作时，正极表面一定有气泡产生（×）
（2）Mg—Al形成的原电池，Mg一定作负极（×）
（3）在原电池中，正极材料本身一定不参与电极反应，负极材料本身一定要发生氧化
反应（×）
（4）实验室制备H 时，用粗锌（含Cu、Fe等）代替纯锌与盐酸反应效果更佳（√）
2
（5）铁铜原电池中，负极反应式为Fe—3e－＝Fe3＋（×）
（6）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（×）
（7）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
（×）
4. 原电池原理的四大应用
（1）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增大。如实验室中用Zn与稀
HSO 反应制取H 时，通常滴加几滴CuSO 溶液，这样做的原因是Zn与置换出的Cu、稀
2 4 2 4
硫酸构成原电池，可以加快产生H 的速率。
2
（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。
金属活动性顺序的确定，常用原理是利用活动性不同的金属与稀盐酸、稀硫酸或其他
金属的盐溶液设计成原电池，来确定金属的活动性强弱。
在稀酸或盐溶液作电解质溶液所形成的原电池中，不断溶解的电极是负极，有气泡产
生或有固体析出的电极是正极，一般情况下，作负极的金属的活动性强于作正极的金属的
活动性。如：将Zn、Cu与稀硫酸构成原电池，Zn会不断溶解，Cu上会有气泡产生，即
Zn作负极，Cu作正极，金属活动性强弱应为Zn > Cu。
第5页（3）设计原电池（四步法）
原电池装置的设计思路是“两极一液一连线”
原电池设计的四步法：
①首先将氧化还原反应拆分成两个半反应。
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。
如：根据反应2FeCl ＋Cu＝2FeCl ＋CuCl
3 2 2
设计的原电池为：
总反应式：2Fe3＋＋Cu＝2Fe2＋＋Cu2＋
负极：Cu－2e－＝Cu2＋ 正极：2Fe3＋＋2e－＝2Fe2＋
装置：
①不含盐桥 ②含盐桥
（4）用于金属的防护
利用原电池原理，让被保护金属作正极，受到保护，另外一种活泼性较强的金属作负
极、发生反应受到腐蚀，负极要定期更换。例如，要保护一个铁质的输水管道或钢铁桥梁
第6页等，可用导线将其与一块锌块相连，使锌作原电池的负极。
【归纳总结】判断原电池正、负极的5种方法
例题1 分析下图所示的四个原电池装置，其中结论正确的是（ ）
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6HO＋6e－＝6OH－＋3H↑
2 2
C. ③中Fe作负极，电极反应式为Fe－2e－＝Fe2＋
D. ④中Cu作正极，电极反应式为2H＋＋2e－＝H↑
2
【答案】B
【解析】②中Mg不与NaOH溶液反应，而Al能和NaOH溶液反应失去电子，故Al
是负极；③中Fe在浓硝酸中钝化，Cu和浓HNO 反应失去电子作负极，A、C错；②中电
3
池总反应为2Al＋2NaOH＋2HO＝2NaAlO ＋3H↑，负极反应式为2Al＋8OH－－6e－＝
2 2 2
−
2AlO2 ＋4HO，二者相减得到正极反应式为6HO＋6e－＝6OH－＋3H↑，B正确；④中Cu
2 2 2
是正极，电极反应式为O＋2HO＋4e－＝4OH－，D错。
2 2
例题2 控制合适的条件，将反应2Fe3＋＋2I－ 2Fe2＋＋I 设计成如下图所示的原电池。
2
第7页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，在甲中加入FeCl 固体，乙中的石墨电极为负极
2
【答案】D
【解析】由图示结合原电池原理分析可知，Fe3＋得电子变成Fe2＋被还原，I－失去电子
变成I 被氧化，所以A、B正确；电流计读数为零时，Fe3＋得电子速率等于Fe2＋失电子速
2
率，反应达到平衡状态，C正确；在甲中加入FeCl 固体，平衡2Fe3＋＋2I－ 2Fe2＋＋I 向
2 2
左移动，I 被还原为I－，乙中石墨为正极，D不正确。
2
原电池的工作原理简图
注意：①电子移动方向：从负极流出沿导线流入正极，电子不能通过电解质溶液。
②若有盐桥，盐桥中的阴离子移向负极区，阳离子移向正极区。
③若有交换膜，离子可选择性通过交换膜，如阳离子交换膜，阳离子可通过交换膜移
向正极。
由A、B、C、D四种金属按下表中装置图进行实验。
装置
第8页现象 二价金属A不断溶解 C的质量增加 A上有气体产生
根据实验现象回答下列问题：
（1）装置甲中负极的电极反应式是__________________________________________。
（2）装置乙中正极的电极反应式是__________________________________________。
（3）装置丙中溶液的pH________（填“变大”“变小”或“不变”）。
（4）四种金属活泼性由强到弱的顺序是____________。
【答案】（1）A－2e－＝A2＋ （2）Cu2＋＋2e－＝Cu
（3）变大 （4）D＞A＞B＞C
【解析】甲、乙、丙均为原电池装置，依据原电池原理，甲中 A不断溶解，则A为负
极、B为正极，活泼性A＞B；乙中C极增重，即析出Cu，则B为负极，活泼性B＞C；丙
中A上有气体（即有H）产生，则A为正极，活泼性D＞A，随着H＋的消耗，pH变大。
2
（答题时间：40分钟）
一、选择题
1. 有a、b、c、d四个金属电极，有关的实验装置及部分实验现象如下：
实验装置
a极质量减小；b b极有气体产 d极溶解；c极 电流从a极流向
部分实验现象
极质量增加 生；c极无变化 有气体产生 d极
由此可判断这四种金属的活动性顺序是（ ）
A. a>b>c>d B. b>c>d>a
C. d>a>b>c D. a>b>d>c
2. 下列有关图甲和图乙的叙述不正确的是（ ）
A. 均发生了化学能转化为电能的过程
第9页B. Zn和Cu既是电极材料又是反应物
C. 工作过程中，电子均由Zn经导线流向Cu
D. 相同条件下，图乙比图甲的能量利用效率高
3. 原电池的电极反应式不仅与电极材料的性质有关，也与电解质溶液有关。下列说法错
误的是（ ）
A. 由Fe、Cu、FeCl 溶液组成的原电池，负极反应式为Cu－2e－＝Cu2＋
3
B. 由Al、Cu、稀硫酸组成的原电池，负极反应式为Al－3e－＝Al3＋
−
C. 由Al、Mg、NaOH溶液组成的原电池，负极反应式为 Al＋4OH－－3e－＝AlO2 ＋
2HO
2
D. 由Al、Cu、浓硝酸组成的原电池，负极反应式为Cu－2e－＝Cu2＋
*4. 工业上利用氢气在氯气中燃烧，所得产物再溶于水的方法制得盐酸，流程复杂且造
成能量浪费。有人设想利用原电池原理直接制盐酸的同时获取电能，假设这种想法可行，
下列说法肯定错误的是（ ）
A. 通入氢气的电极为原电池的正极
B. 两极材料都用石墨，用稀盐酸作电解质溶液
C. 电解质溶液中的阳离子向通入氯气的电极移动
D. 通入氯气的电极反应式为Cl＋2e－＝2Cl－
2
*5. 关于下图所示装置（盐桥含KCl）的叙述，正确的是（ ）
A. 铜离子在铜片表面被氧化
B. 铜作负极，铜片上有气泡产生
C. 电流从锌片经导线流向铜片
2−
D. 右侧烧杯中，SO4 的物质的量几乎不变，K＋的数目增多
6. 如图所示，甲和乙均是双液原电池装置。判断下列说法不正确的是（ ）
第10页甲 乙
A. 甲中电池总反应的离子方程式为Cd（s）＋Co2＋（aq）＝Co（s）＋Cd2＋（aq）
B. 反应2Ag（s）＋Cd2＋（aq）＝Cd（s）＋2Ag＋（aq）能够发生
C. 盐桥的作用是形成闭合回路，并使两边溶液保持电中性
D. 乙电池中有1 mol电子通过外电路时，正极有108 g Ag析出
*7. 已知某原电池的电极反应是Fe－2e－＝Fe2＋，Cu2＋＋2e－＝Cu，据此设计该原电池，
并回答问题。
图1 图2
（1）若原电池装置为图1，
①电极材料A是________，B是________（写名称）。
②A电极观察到的现象是_______________________________
_____________________________________________________。
（2）若原电池装置为图2，
①电极材料X可以是________（填字母，下同）。
a. 铁 b. 铜 c. 石墨
②电解质Y是________。
a. FeSO b. CuSO c. CuCl
4 4 2
第11页1. 【答案】C
【解析】由第一个装置a极溶解，可知a极是负极，金属活动性a>b，对于第二个装置，
依据还原性规律知，金属活动性b>c，第三个装置的金属活动性d>c，由第四个装置电流从
a→d，则电子从d→a，故金属活动性d>a。
2. 【答案】B
【解析】两个装置都为原电池装置，均发生化学能转化成电能的过程，故 A正确；根
据原电池的工作原理，锌比铜活泼，锌作负极，铜作正极，铜本身不是反应物，故 B错误；
锌作负极，电子从负极经外电路流向正极，故C正确；图乙中装置产生的电流在一段时间
内变化不大，但图甲装置产生的电流在较短时间内就会衰减，故D正确。
3. 【答案】A
【解析】铁比铜活泼，铁作负极，负极反应式为Fe－2e－＝Fe2＋，故A错误；铝比铜
活泼，铝作负极，负极反应式为Al－3e－＝Al3＋，故B正确；虽然镁比铝活泼，但镁不与
−
氢氧化钠溶液反应，因此铝作负极，负极反应式为Al＋4OH－－3e－＝AlO2 ＋2HO，故C
2
正确；Al遇浓硫酸发生钝化反应，则铜作负极，负极反应式为Cu－2e－＝Cu2＋，故D正确。
4. 【答案】A
【解析】根据燃料电池工作原理，利用原电池原理直接制盐酸的方程式为H ＋Cl ＝
2 2
2HCl。氢气发生氧化反应，故通入氢气的电极为原电池的负极，故A错误；两极材料可以
都用石墨，一极通入氢气，一极通入氯气，可以用稀盐酸作电解质溶液，故 B正确；在原
电池中，电解质溶液中的阳离子向正极移动，氯气发生还原反应，通入氯气的电极为正极
故C正确；氯气在正极发生得电子的还原反应，电极反应式为Cl＋2e－＝2Cl－，故D正确。
2
5. 【答案】D
【解析】铜离子在铜片表面被还原，A不正确；铜作正极，铜片上有铜析出，无气泡
产生，B不正确；电子从锌片经导线流向铜片，而电流方向与电子的定向移动方向相反，C
不正确；盐桥中阳离子移向正极，右侧烧杯中K＋的数目增多，D正确。
6. 【答案】B
【解析】根据甲、乙装置分析可知A项正确，且可推知Cd的活泼性强于Ag，故Ag
不能置换出Cd，B项错误。
7. 【答案】（1）①铜（或其他合理答案） 铁 ②有红色物质析出
（2）①bc ②bc
第12页新型化学电源
重难点 题型 分值
1. 能够说出常见化学电池的分类、优点及质量优劣
的判断标准。
2. 知道一次电池、二次电池、燃料电池的基本构
重点 造、工作原理、性能和适用范围。
3. 在给定电极材料、氧化还原反应原理等情况下，
能够写出常见化学电源的电极反应式和总反应方程 选择题 2-4分
式。
知道一次电池、二次电池、燃料电池的基本构造、工
作原理、性能和适用范围。
难点
在给定电极材料、氧化还原反应原理等情况下，能够
写出常见化学电源的电极反应式和总反应方程式。
第13页一、一次电池——不能充电复原继续使用
一次电池中电解质溶液制成胶状，不流动，也叫作干电池。常见的一次电池主要有锌
锰干电池、锌银电池和锂电池。
1. 碱性锌锰干电池
碱性锌锰电池的组成
正极：MnO ；负极：Zn；电解质：KOH。
2
普通锌锰电池 碱性锌锰电池
装置
正极反应：2MnO ＋ 2H O ＋ 2e － ＝
2 2
正极：2NH + + 2MnO + 2e-＝2NH +
4 2 3
2MnOOH ＋ 2OH － ；
电极反应 HO + Mn O
2 2 3
负极反应： Zn ＋ 2OH － － 2e － ＝ Zn
式及电池 负极： Zn － 2e － ＝ Zn 2+ ；
（ OH ） ；
2
总反应 总反应Zn + 2NH + + 2MnO ＝2NH
4 2 3
总反应：Zn＋2MnO ＋2HO＝2MnOOH
2 2
+ Zn 2+ + HO + Mn O
2 2 3
＋Zn（OH）。
2
优点：制作简单，价格便宜
优点：相比普通锌锰电池，电流稳定，
缺点：新电池会发生自动放电，使
特点 放电容量、放电时间增大几倍，不会漏
存放时间缩短，放电后电压下降较
液。
快，放电过程中易漏液。
2. 锌银电池
负极反应： Zn ＋ 2OH － － 2e － ＝ Zn （ OH ） ；
2
正极反应：Ag O＋HO＋2e－＝2Ag＋2OH－；
2 2
总反应： Zn ＋ Ag O ＋ H O ＝ Zn （ OH ） ＋ 2A g。
2 2 2
特点：这种电池比能量大，电压稳定，储存时间长，适宜小电流连续放电，常制成纽
扣式微型电池，广泛应用于电子手表、照相机、计算器和其他微型电子仪器。
第14页3. 锂电池
①构成：锂电池以Li为负极，正极可以是MnO 、CuO等，电解质溶液可由四氯化铝
2
锂（LiAlCl ）溶解在亚硫酰氯（SOCl ）中形成（LiAlCl SOCl ）。
4 2 4 2
【注意】锂电池以金属锂或锂的合金为负极材料，金属锂极易与水发生反应，故锂电
池中一定要使用非水电解质溶液。由于SOCl 为非电解质，故将电解质LiAlCl 溶解在其中，
2 4
形成电解质溶液，形成闭合回路。
②电极反应式及电池总反应：其中负极材料是Li，电极反应式为 8Li － 8e － ＝ 8Li ＋ ；
正极反应式为3SOCl ＋ 8 e － ＝ SO 2 - ↑ ＋ 2S↓ ＋ 6Cl － ；
2 3
电池总反应可表示为8Li＋3SOCl ＝6LiCl＋LiSO ↑＋2S。
2 2 3
③特点：比能量高，放电电压高，工作温度范围宽，可储存时间长。
④用途：广泛应用于军事和空军领域，民用领域以微小型功率为主，例如用作电脑、
手表、心脏起搏器等的电源。
二、二次电池——放电后能充电复原继续使用
二次电池又称可充电电池或蓄电池，该类电池既可放电又可充电，具有双重功能，它
在放电时利用自发的氧化还原反应，在充电时又可逆向进行，如此充放电循环进行，至一
定周期终止。
【注意】二次放电时为原电池，将化学能转化为电能；充电时为电解池，将电能转化
为化学能。
铅蓄电池是最常见的二次电池。
1. 组成
负极：Pb；正极：PbO ；电解质：HSO 溶液。
2 2 4
2. 工作原理
①放电过程
2−
负极： Pb （ s ）＋ SO 4 （ a q ）－ 2 e － ＝ PbSO （ s ）（氧化反应） ；
4
2−
正极：PbO （s）＋4H＋（aq）＋SO4 （aq）＋2e－＝PbSO （s）＋2HO（l）；
2 4 2
总反应：Pb（s）＋PbO （s）＋2HSO （aq）＝2PbSO （s）＋2HO（l）。
2 2 4 4 2
②充电过程
2−
阴极：PbSO （s）＋2e－＝Pb（s）＋SO4 （aq）；
4
第15页2−
阳极：PbSO （s）＋2HO（l）－2e－＝PbO （s）＋4H＋（aq）＋SO4 （aq）；
4 2 2
总反应：2PbSO （s）＋2HO（l）＝Pb（s）＋PbO （s）＋2HSO （aq）。
4 2 2 2 4
【图示】
3. 铅蓄电池的优缺点
①优点：可重复使用、电压稳定、使用方便、安全可靠、价格低廉，在生产、生活中
应用广泛。
②缺点：比能量低、笨重，废弃的电池污染环境。
【注意】放电过程中，HSO 不断被消耗，使c（H+）减小，pH增大。
2 4
【总结提升】图解二次电池的充放电规律
二次电池放电时为原电池，将化学能转化为电能；充电时为电解池，将电能转化为化
学能。
电池充电时，蓄电池负极与直流电源负极相连，蓄电池正极与直流电源正极相连。放
电时负极发生氧化反应，充电时必然发生还原反应，所以连接电源的负极，作阴极，使被
消耗的物质在阴极重新生成；放电时正极发生还原反应，充电时该极必然发生氧化反应，
所以连接电源的正极，作阳极，使被消耗的物质在阳极重新生成。可简记为负接负，变阴
极；正接正，变阳极。
三、燃料电池——“高效、环境友好型电池”
1. 燃料电池的概念
燃料电池是一种连续地将燃料和氧化剂的化学能转化成电能的化学电池。
2. 燃料电池的工作原理
①连续地将燃料和氧化剂的化学能直接转换成电能。
第16页②电极材料本身不参与氧化还原反应。
③工作时，燃料和氧化剂连续地由外部供给，在电极上不断地进行反应，生成物不断
地被排除。
④能量转化率高（＞80%），排放废物少。
3. 燃料电池的优点
（1）氧化剂与燃料在工作时不断地由外部供给，生成物不断地被排除，能连续不断的
提供电能。
（2）能量转换率高，有利于节约能源。
（3）排放的废弃物少，绿色环保。
4. 燃料电池的种类：
（1）氢氧燃料电池
①构成：氢氧燃料电池以氢气为燃料，氧气为氧化剂，铂作电极材料。
②工作原理：如图所示，在负极室通入H，H 在铂电极上被催化分解为H原子，再失
2 2
去电子成为H+进入电解质溶液，透过隔膜，进入正极室；在正极室通入 O ，经过Pt电极
2
的催化，O、H+在正极上反应生成HO。
2 2
③电极反应式
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。
种类 酸性（H+） 碱性（ OH － ）
2H ＋ 4OH － － 4 e －
2
负极反应式 2H － 4 e － ＝ 4H ＋
2
＝ 4H O
2
O ＋ 4H ＋ ＋ 4 e － 2H O ＋ O ＋ 4 e －
2 2 2
正极反应式
＝ 2H O ＝ 4OH －
2
电池总反应 2H＋O＝2HO
2 2 2
（2）甲烷燃料电池
负极和正极分别通入CH 和O ，在酸性条件下负极生成H+，正极消耗H+；碱性条件
4 2
下正极生成OH-，负极消耗OH-并生成CO2-。甲烷燃料电池正负极在HSO 溶液和KOH溶
3 2 4
液中的反应如表所示。
电解质溶液 电极反应式 总反应式
负极：CH－8e－＋2HO＝CO＋8H＋
4 2 2
HSO 溶液 CH＋2O＝CO＋2HO
2 4 4 2 2 2
正极：2O＋8e－＋8H＋＝4HO
2 2
2− 2−
负极：CH－8e－＋10OH－＝CO3 ＋7HO CH ＋2O ＋2OH－＝CO3 ＋
4 2 4 2
KOH溶液
正极：2O＋8e－＋4HO＝8OH－ 3HO
2 2 2
第17页【问题探究】如果电解质是固体电解质，甲烷燃料电池的工作原理？
【答案】已知固体电解质高温下能传导O2－
总反应式：CH＋2O＝CO＋2HO
4 2 2 2
负极反应式：CH－8e－＋4O2－＝CO＋2HO
4 2 2
正极反应式：2O＋8e－＝4O2－
2
【名师点拨】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，介质的酸碱性对半反应及总反
应书写的影响。
（1）太阳能电池不属于原电池（√）
（2）手机、电脑中使用的锂电池属于一次电池（×）
（3）铅蓄电池放电时，正极与负极质量均增加（√）
（4）碱性锌锰干电池是一次电池，其中MnO 是催化剂，可使锌锰干电池的比能量高、
2
可储存时间长（×）
（5）燃料电池工作时燃料在电池中燃烧，然后热能转化为电能（×）
（6）以葡萄糖为燃料的微生物燃料电池，放电过程中，H＋从正极区向负极区迁移
（×）
（7）铅蓄电池工作时，当电路中转移0. 1 mol电子时，负极增重4. 8 g（√）
四、原电池电极反应式的书写
书写电极反应式时，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. 书写电极反应的原则
电极反应是氧化还原反应，要遵循质量守恒、电子守恒及电荷守恒。另外还遵循：
（1）加和性原则：两电极反应式相加，消去电子后得电池总反应式。利用此原则，电
池总反应式减去已知的一电极反应式得另一电极反应方程式。
（2）共存原则：碱性溶液中CO 不可能存在，也不会有H+参加反应或生成；同样酸
2
性溶液，不会有OH—参加反应或生成。根据此原则，物质得失电子后在不同的介质环境中
所存在的形式不同。
（3）一般电极反应式的书写
书写步骤
第18页以铁 — 镍（ 负极 — Fe，正极 — NiO，电解质溶液 — KOH ）原电池为例分析：
2
已知总反应为：已知：Fe + NiO + 2H O Fe（OH） + Ni（OH）。
2 2 2 2
负极：Fe-2e- + 2OH- ＝ Fe（OH）
2
正极：NiO + 2HO + 2e- ＝Ni（OH） + 2OH-
2 2 2
（4）燃料电池电极反应式的书写
Ⅰ. 正极反应式的书写
正极通入的气体一般是氧气，根据电解质的不同，分以下几种情况:
①在酸性溶液中生成水
O+4H++4e-＝2HO;
2 2
②在碱性溶液中生成氢氧根离子:
O+2H O+4e-＝4OH-;
2 2
③在固体电解质（高温下能传导O2-）中生成O2- ;
O+4e-＝2O2- ;
2
④在熔融碳酸盐（如熔融KCO）中生成碳酸根离子:
2 3
O+2CO +4e- ＝ 2CO2- 。
2 2 3
Ⅱ. 负极反应式的书写
负极通入的是燃料，发生氧化反应，负极生成的离子一般与正极产物结
合，有以下几种情况:
①若负极通入的气体是氢气，则
a. 酸性溶液中：H-2e-＝2H+;
2
b. 碱性溶液中：H-2e-+2OH-＝2HO;
2 2
c. 熔融氧化物中：H-2e-+O2-＝HO。
2 2
②若负极通入的气体为含碳的化合物，如CO、CH、CHOH等，碳元素
4 3
均转化为+4价碳的化合物，在酸性溶液中生成CO，在碱性溶液中生成CO2-，熔融碳
2 3
第19页酸盐中生成CO ，熔融氧化物中生成CO2-，含有的氢元素最终生成水。如CHOH燃料电
2 3 3
池负极反应式在酸性溶液中为 CHOH-6e-+H O＝CO↑+6H+，在碱性溶液中为CHOH-6e-
3 2 2 3
+8OH-＝ CO2-+6H O。
3 2
【名师点拨】（1）燃料电池中产物的判断：
2−
碱性介质：C―→CO3 ，其余介质：C―→CO；
2
酸性介质：H―→H＋，其余介质：H―→HO。
2
（2）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－。
3. 书写电极反应式时应注意的问题
（1）两电极得失电子数目相等。
（2）电极反应式常用“ ”而不用“ ”表示。
（3）书写电极反应式时要保证电荷守恒、原子守恒。
例题1 微型银—锌电池可用作电子仪器的电源，其电极分别是Ag/Ag O和Zn，电解
2
质为KOH溶液，电池总反应为Ag O＋Zn＋HO＝2Ag＋Zn（OH） ，下列说法正确的是（
2 2 2
）
A. 电池工作过程中，KOH溶液浓度降低
B. 电池工作过程中，电解液中OH－向正极迁移
C. 负极发生反应Zn＋2OH－－2e－＝Zn（OH）
2
D. 正极发生反应Ag O＋2H＋＋2e－＝Ag＋HO
2 2
【答案】C
【解析】A. 由电池总反应为Ag O＋Zn＋HO＝2Ag＋Zn（OH） 可知，反应中n
2 2 2
（KOH）不变，但电池反应消耗了HO，所以电池工作过程中，KOH溶液浓度升高，错误；
2
B. 电池工作过程中，电解质溶液中阴离子向负极移动，所以电解液中OH－向负极迁移，
错误；C. 由电池总反应可知，Zn失电子、发生氧化反应而作负极，电极反应式为 Zn＋
2OH－－2e－＝Zn（OH） ，正确；D. 氧化银得到电子、发生还原反应作正极，电极反应式
2
为Ag O＋HO＋2e－＝2Ag＋2OH－，错误。
2 2
第20页例题2 如图是一种酸性燃料电池酒精检测仪，具有自动吹气流量监测与控制的功能，
下列有关说法正确的是（ ）
A. 电流由呼气所在的铂电极流出
B. H＋通过质子交换膜流向氧气所在的铂电极
C. 电路中流过2 mol电子时，消耗11. 2 L O
2
D. 该电池的负极反应为
CHCHOH＋3HO－12e－＝2CO↑＋12H＋
3 2 2 2
【答案】B
【解析】呼气所在电极发生乙醇转化为醋酸的反应，故为负极，而电流由正极流出，
A项错误；H＋通过质子交换膜流向正极（氧气所在的铂电极），B项正确；正极反应为O
2
＋4e－＋4H＋＝2HO，电路中流过2 mol电子时，消耗0. 5 mol O ，在标准状况下体积为11.
2 2
2 L，但题中未指明是否为标准状况，C项错误；该电池的负极反应为CHCHOH＋HO－
3 2 2
4e－＝CHCOOH＋4H＋，D项错误。
3
例题3 微生物燃料电池是一种利用微生物将化学能直接转化成电能的装置。已知某
种甲醇微生物燃料电池中，电解质溶液为酸性，示意图如下：
（1）该电池中外电路电子的流动方向为______________（填“从A到B”或“从B到
A”）。
（2）工作结束后，B电极室溶液的pH与工作前相比将________（填“增大”“减
小”或“不变”，溶液体积变化忽略不计）。
（3）A电极附近甲醇发生的电极反应为______________________________。
第21页【答案】（1）从A到B （2）不变 （3）CHOH＋HO－6e－＝6H＋＋CO↑
3 2 2
【解析】（1）甲醇失去电子，作为电池的负极，所以该电池外电路电子的流动方向为
从A到B。（2）B电极上O 得电子消耗H＋，同时溶液中的H＋移向B电极室，所以B电
2
极室溶液的pH与工作前相比未发生变化。（3）CHOH失电子，生成CO 和H＋，根据化合
3 2
价变化和元素守恒配平方程式即可得电极反应式：CHOH＋HO－6e－＝6H＋＋CO↑。
3 2 2
【规律方法】
（1）燃料电池的分析模板
（2）解答燃料电池题目的几个关键点：
①通入负极的物质为燃料，通入正极的物质为氧气。
②注意介质的成分，是电解质溶液还是熔融盐或氧化物。
③通过介质中离子的移动方向，可以判断电池的正负极，同时考虑该离子参与靠近一
极的电极反应。
（答题时间：40分钟）
一、选择题
1. 下列说法中正确的是（ ）
A. 碱性锌锰电池是二次电池
B. 铅蓄电池是一次电池
C. 二次电池又叫蓄电池，它放电后可以再充电使活性物质获得再生
D. 燃料电池的活性物质储存在电池内
2. 新型LiFePO 可充电锂离子动力电池以其独特的优势成为绿色能源的新宠。已知该电
4
池放电时的电极反应式为：正极：FePO ＋Li＋＋e－＝LiFePO ，负极：Li－e－＝Li＋。下列
4 4
说法中正确的是（ ）
A. 充电时动力电池上标注“＋”的电极应与外接电源的正极相连
B. 充电时电池反应为FePO ＋Li＋＋e－＝LiFePO
4 4
C. 放电时电池内部Li＋向负极移动
D. 放电时，在正极上Li＋得电子被还原
*3. 美国海军海底战事中心与麻省理工大学共同研制成功了用于潜航器的镁—过氧化氢
第22页燃料电池系统。其工作原理如图所示。以下说法中错误的是（ ）
A. 电池的负极反应为：Mg－2e－＝Mg2＋
B. 电池工作时，H＋向负极移动
C. 电池工作一段时间后，溶液的pH增大
D. 电池总反应式是：Mg＋HO＋2H＋＝Mg2＋＋2HO
2 2 2
*4. 科技工作者制造了一种甲烷燃料电池，一个电极通入空气，另一个电极通入甲烷，
电解质是掺杂了YO 的ZrO 晶体，它在高温下能传导O2－。以下判断错误的是（ ）
2 3 2
A. 电池正极发生的反应：O＋4e－＝2O2－
2
B. 电池负极发生的反应：CH＋4O2－－8e－＝CO＋2HO
4 2 2
C. 固体电解质里的O2－的移动方向：由正极移向负极
D. 向外电路释放电子的电极：正极（即电子由正极流向负极）
5. 铅蓄电池是化学电源，其电极材料分别是Pb和PbO ，电解质为稀硫酸，工作时该电
2
池的总反应式为Pb＋PbO ＋2HSO ＝2PbSO ＋2HO。试根据上述情况判断：
2 2 4 4 2
（1）蓄电池的负极材料是________。
（2）工作时，正极反应为________________________________。
（3）工作时，电解质溶液的pH________（填“增大”“减小”或“不变”）。
（4）工作时，电解质溶液中阴离子移向________极。
（5）电流方向从________极流向________极。
（6）充电时，铅蓄电池的负极与电源的________极相连接。
*6. 请仔细观察下列四种装置的构造示意图，完成下列问题。
第23页（1）碱性锌锰电池的总反应式：Zn＋2MnO ＋2HO＝2MnOOH＋Zn（OH） ，则负
2 2 2
极的电极反应式：__________________________________。
（2）碱性锌锰电池比普通锌锰电池（干电池）性能好，放电电流大。试从影响反应速
率的因素分析其原因是____________________________________________。
（3）铅－硫酸蓄电池放电过程中，HSO 浓度________（填“变大”“变小”或“不
2 4
变”），放电时负极的电极反应式为____________________。
（4）锌银纽扣电池在工作过程中________（填物质名称）被还原。
第24页1.【答案】C
【解析】碱性锌锰电池是一次电池，铅蓄电池是二次电池；燃料电池的活性物质没有
储存在电池内而是从外界不断输入电池。
2.【答案】A
【解析】A项，充电时动力电池上标注“＋”的电极应与外接电源的正极相连，发生
氧化反应：LiFePO －e－＝FePO ＋Li＋，故A正确；B项，放电时电池反应为FePO ＋Li＝
4 4 4
LiFePO ，则充电时电池反应为LiFePO ＝FePO ＋Li，故B错误；C项，放电时电池内部
4 4 4
Li＋向正极移动，故C错误；D项，放电时，在正极上FePO 得电子被还原，故D错误。
4
3.【答案】B
【解析】Mg为负极，则负极反应为Mg－2e－＝Mg2＋，A正确；电池工作时，H＋向正
极移动，B错误；电池总反应式是Mg＋HO ＋2H＋＝Mg2＋＋2HO，消耗H＋，则电池工作
2 2 2
一段时间后，溶液pH增大，C正确，D正确。
4.【答案】D
【解析】因为放电时，电池正极发生还原反应（元素化合价降低），负极发生氧化反
应（元素化合价升高）。所以正极反应式是O ＋4e－＝2O2－，负极反应式是CH ＋4O2－－
2 4
8e－＝CO＋2HO。 由上述电池的正、负极反应式可以看出：正极反应“源源不断”地产
2 2
生O2－，负极反应要持续进行，则需要“持续不断”地消耗O2－，故电池内O2－的移动方向
是由正极移向负极。电池的负极发生氧化反应，失去电子，故外电路电子从负极流出，所
以D错误。
2−
5.【答案】（1）Pb （2）PbO ＋4H＋＋SO4 ＋2e－＝PbSO ＋2HO （3）增大 （4）
2 4 2
负 （5）正 负 （6）负
6.【答案】（1）Zn＋2OH－－2e－＝Zn（OH）
2
（2）碱性锌锰电池用锌粉替代了原锌锰电池的锌壳，增大了反应物的接触面积，加快
了反应速率，故放电电流大（合理答案均可）
2−
（3）变小 Pb－2e－＋SO4 ＝PbSO （4）氧化银
4
【解析】（1）原电池的负极发生氧化反应，根据元素化合价变化知锌失电子，负极的
电极反应式为Zn＋2OH－－2e－＝Zn（OH）
2
第25页
