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考点一：原电池工作原理及应用
1．概念
原电池是把 能转化为 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)
闭合
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(以锌铜原电池为例)
(1)装置变化
(2)电极反应
负极：Zn－2e－===Zn2＋， 反应。
正极：Cu2＋＋2e－===Cu， 反应。
总反应：Zn＋Cu2＋===Cu＋Zn2＋。
(3)盐桥的组成和作用
第36 讲 化学能转化为电能——电池
01 理解原电池的构成、工作原理及应用。
02 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。
03 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。
重点·夯基易错
1
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①盐桥中装有含KCl 饱和溶液的琼脂凝胶。
②盐桥的作用：a.连接内电路， ；b. ，使原电池不断产生电流。
③盐桥中离子移向：阴离子移向 ，阳离子移向 。
4．原电池的应用
(1)设计制作化学电源
(2)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 的金属(或
能导电的非金属)。
(3)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。
(4)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。
1．盐桥是所有原电池构成的必要条件( )
2．原电池内部电解质中的阴离子一定移向负极，阳离子一定移向正极( )
3．构成原电池两极的电极材料一定是活泼性不同的金属( )
4．原电池中负极失去电子的总数一定等于正极得到电子的总数( )
5．使用盐桥可以提高电池的效率( )
6．原电池装置中，溶液中的阴离子移向正极，阳离子移向负极。( )
7．在原电池中，负极材料的活泼性一定比正极材料强。( )
8．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。( )
9．在铜锌原电池中，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。( )
10．Mg－Al－稀H2SO4组成的原电池中，Mg 作负极，Mg－Al－NaOH 溶液组成的原电池中，Mg 作正极。
( )
(1)原电池的正、负极不仅与电极材料的性质有关，也与电解质溶液有关，不要形成思维定式——活泼金属
一定是负极，但发生氧化反应的一定是负极。
方法·规律总结
2
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(2)电极方程式书写的一般方法
（3）原电池中正、负极的确定方法
1．实验a：将铜片、锌片和稀硫酸组成单液原电池，铜片、锌片表面均产生气泡。实验b：将锌片在稀
HgCl2溶液中浸泡几分钟，锌片表面形成锌汞合金，再与铜片、稀硫酸组成单液原电池，只有铜片表面产
生气泡。下列有关说法不正确的是( )
A．实验a 中锌片表面产生气泡对应的能量转化形式是化学能转化为电能
B．实验b 中铜片表面产生气泡对应的能量转化形式是化学能转化为电能
C．实验a、b 中原电池总反应的离子方程式均为Zn＋2H＋===Zn2＋＋H2↑
D．锌片经HgCl2溶液处理后，有利于更多的化学能转化为电能
2．某学习小组设计如图所示原电池装置。该电池总反应为Cl－＋Ag＋===AgCl↓。下列说法正确的是(
)
点拨·能力培养
3
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A．放电时，X 电极发生还原反应
B．放电时，Y 电极反应式为Ag＋＋e－===Ag
C．放电时，盐桥中K＋向盛有NaCl 溶液的烧杯中移动
D．外电路中每通过0.1 mol e－，X 电极质量增加14.35 g
1．（2024·贵州·高考真题）根据下列实验操作及现象所推出的结论正确的是
选
项
实验操作及现象
结论
A
将Zn 和
溶液与Cu 和
溶液组成双液原电池，连通后铜片
上有固体沉积
原电池中Zn 作正极，Cu
作负极
B
向洁净试管中加入新制银氨溶液，滴入几滴乙醛，振荡，水浴加热，
试管壁上出现银镜
乙醛有氧化性
C
向苯酚浊液中加入足量
溶液，溶液由浑浊变澄清
苯酚的酸性比
强
D
向
溶液中先通入适量
，无明显现象，再加入稀
，有白
色沉淀生成
稀
有氧化性
A．A
B．B
C．C
D．D
2．（2024·广东·高考真题）我国自主设计建造的浮式生产储御油装置“海葵一号”将在珠江口盆地海域使
用，其钢铁外壳镶嵌了锌块，以利用电化学原理延缓外壳的腐蚀。下列有关说法正确的是
A．钢铁外壳为负极
B．镶嵌的锌块可永久使用
C．该法为外加电流法
D．锌发生反应：
3．（2024·全国·高考真题）一种可植入体内的微型电池工作原理如图所示，通过CuO 催化消耗血糖发电，
从而控制血糖浓度。当传感器检测到血糖浓度高于标准，电池启动。血糖浓度下降至标准，电池停止工作。
(血糖浓度以葡萄糖浓度计)
真题·明考向
4
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电池工作时，下列叙述错误的是
A．电池总反应为
B．b 电极上CuO 通过Cu(Ⅱ)和Cu(Ⅰ)相互转变起催化作用
C．消耗18mg 葡萄糖，理论上a 电极有0.4mmol 电子流入
D．两电极间血液中的
在电场驱动下的迁移方向为b→a
考点二：常见化学电源
1．一次电池
放电后不可再充电的电池。
(1)碱性锌锰干电池
总反应：Zn＋2MnO2＋H2O===2MnOOH＋ZnO。
负极反应物： ；
电极反应：Zn＋2OH－－2e－===ZnO＋H2O；
正极反应物： ；
电极反应：2MnO2＋2H2O＋2e－===2MnOOH＋2OH－。
(2)纽扣式锌银电池
总反应：Zn＋Ag2O＋H2O===Zn(OH)2＋2Ag。
电解质： ；
负极反应物： ；
电极反应：Zn＋2OH－－2e－===Zn(OH)2；
重点·夯基易错
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正极反应物： ；
电极反应：Ag2O＋H2O＋2e－===2Ag＋2OH－。
2．二次电池
放电后可以再充电而反复使用的电池，又称为可充电电池或蓄电池。
【例】铅蓄电池是常见的二次电池，负极反应物是 ，正极反应物是 。总反应为Pb＋PbO2＋
2H2SO42PbSO4＋2H2O。
(1)放电时：
负极：Pb＋SO－2e－===PbSO4；
正极：PbO2＋4H＋＋SO＋2e－===PbSO4＋2H2O。
(2)充电时：
阴极：PbSO4＋2e－===Pb＋SO；
阳极：PbSO4＋2H2O－2e－===PbO2＋4H＋＋SO。
提醒 充电时电极的连接，负接负作阴极，正接正作阳极。
3．燃料电池
(1)氢氧燃料电池是目前最成熟的燃料电池，常见的燃料除H2外，还有CO、水煤气(CO 和H2)、烃类(如
CH4)、醇类(如CH3OH)、醚类(如CH3OCH3)、氨(NH3)、肼(H2N—NH2)等。如无特别提示，燃料电池反应原
理类似于燃料的燃烧。
(2)燃料电池的电解质常有四种类型，酸性溶液、碱性溶液、固体电解质(可传导O2－)、熔融碳酸盐，不同
电解质会对总反应式、电极反应式有影响。
(3)以甲醇为燃料，写出下列介质中的电极反应式。
①酸性溶液(或含质子交换膜)
②碱性溶液
③固体氧化物(其中O2－可以在固体介质中自由移动)
④熔融碳酸盐(CO)
1．铅蓄电池放电时，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．铅蓄电池放电时的负极和充电时的阳极均发生还原反应( )
4．燃料电池工作时燃料在电池中燃烧，然后热能转化为电能( )
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．可充电电池中的放电反应和充电反应互为可逆反应。( × )
6
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7．铅蓄电池放电时的负极和充电时的阳极均发生氧化反应。( √ )
8．铅蓄电池工作时，当电路中转移0.2 mol 电子时，消耗的H2SO4为0.1 mol。( × )
9．铅蓄电池工作时，当电路中转移0.1 mol 电子时，负极增加4.8 g。( √ )
10．二次电池充电时，充电器的正极接二次电源的正极。( √ )
11．多孔碳可用作氢氧燃料电池的电极材料。( √ )
12．根据反应4Li＋FeS2===Fe＋2Li2S 设计的可充电电池是一种应用广泛的锂电池，可用水溶液作电解质
溶液。( × )
13．原电池中的电解质溶液一定参与反应。( × )
14．一种基本酸性燃料电池原理设计的酒精检测仪，负极上的反应为CH3CH2OH－4e－＋H2O===CH3COOH
＋4H＋，正极上发生的反应为O2＋4e－＋2H2O===4OH－。( × )
(1)熔融的金属氧化物作介质传导O2－
负极：H2－2e－＋O2－===H2O；
正极：O2＋4e－===2O2－。
(2)碳酸盐作介质
负极：H2－2e－＋CO===H2O＋CO2；
正极：O2＋4e－＋2CO2===2CO。
(3)复杂电极反应式的书写
总体思路：＝－
遵循原理，信息优先，用守恒直接书写。
（4）二次电池的解题思路
（5）二次电池电极反应式的书写方法
①先标出原电池总反应式电子转移的方向和数目，指出参与负极和正极反应的物质。
②写出一个比较容易书写的电极反应式(书写时一定要注意电极产物是否与电解质溶液共存)
③在电子守恒的基础上，总反应式减去写出的电极反应式即得另一电极反应式。
④充电的电极反应与放电的电极反应过程相反。
方法·规律总结
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1．为提升电池循环效率和稳定性，科学家近期利用三维多孔海绵状Zn(3D-Zn)可以高效沉积ZnO 的特点，
设计了采用强碱性电解质的3D-Zn－NiOOH 二次电池，结构如图所示。电池反应为Zn(s)＋2NiOOH(s)＋
H2O(l)ZnO(s)＋2Ni(OH)2(s)。
下列说法错误的是( )
A．三维多孔海绵状Zn 具有较高的表面积，所沉积的ZnO 分散度高
B．充电时阳极反应为Ni(OH)2(s)＋OH－(aq)－e－===NiOOH(s)＋H2O(l)
C．放电时负极反应为Zn(s)＋2OH－(aq)－2e－===ZnO(s)＋H2O(l)
D．放电过程中OH－通过隔膜从负极区移向正极区
2．直接煤-空气燃料电池原理如图所示，下列说法错误的是( )
A．随着反应的进行，氧化物电解质的量不断减少
B．负极上发生的反应有C＋2CO－4e－===3CO2、CO2＋O2－===CO
C．电极X 为负极，O2－向X 极迁移
D．直接煤-空气燃料电池的能量效率比煤燃烧发电的能量效率高
1．（2024·江苏·高考真题）碱性锌锰电池的总反应为
，电池构造示意
图如图所示。下列有关说法正确的是
点拨·能力培养
真题·明考向
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A．电池工作时，
发生氧化反应
B．电池工作时，
通过隔膜向正极移动
C．环境温度过低，不利于电池放电
D．反应中每生成
，转移电子数为
2．（2024·全国·高考真题）科学家使用
研制了一种
可充电电池(如图所示)。电池工作一
段时间后，
电极上检测到
和少量
。下列叙述正确的是
A．充电时，
向阳极方向迁移
B．充电时，会发生反应
C．放电时，正极反应有
D．放电时，
电极质量减少
，
电极生成了
3．（2024·安徽·高考真题）我国学者研发出一种新型水系锌电池，其示意图如下。该电池分别以
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(局部结构如标注框内所示)形成的稳定超分子材料和
为电极，以
和
混合液为电解质溶液。下
列说法错误的是
A．标注框内所示结构中存在共价键和配位键
B．电池总反应为：
C．充电时，阴极被还原的
主要来自
D．放电时，消耗
，理论上转移
电子
4．（2024·北京·高考真题）酸性锌锰干电池的构造示意图如下。关于该电池及其工作原理，下列说法正确
的是
A．石墨作电池的负极材料
B．电池工作时，
向负极方向移动
C．
发生氧化反应
D．锌筒发生的电极反应为
5．（2024·全国·高考真题）人类对能源的利用经历了柴薪、煤炭和石油时期，现正向新能源方向高质量发
展。下列有关能源的叙述错误的是
A．木材与煤均含有碳元素
B．石油裂化可生产汽油
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C．燃料电池将热能转化为电能
D．太阳能光解水可制氢
6．（2024·湖南·高考真题）近年来，我国新能源产业得到了蓬勃发展，下列说法错误的是
A．理想的新能源应具有资源丰富、可再生、对环境无污染等特点
B．氢氧燃料电池具有能量转化率高、清洁等优点
C．锂离子电池放电时锂离子从负极脱嵌，充电时锂离子从正极脱嵌
D．太阳能电池是一种将化学能转化为电能的装置
1．（2025·浙江·模拟预测）目前新能源汽车多采用三元锂电池，某三元锂电池的工作原理如图所示，下列
说法正确的是
A．充电时，需连接
，
，且B 极为阴极
B．放电时，A 极发生的反应为：
C．放电时，电子流向为A 极→用电器→B 极→电解质溶液→A 极
D．外电路每通过
时，通过隔膜的
质量为
2．（2025·山西大同·模拟预测）我国最近在太阳能光电催化-化学耦合分解硫化氢研究中获得新进展，相
关装置如图所示。下列说法正确的是
演练·提能力
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A．该工艺中光能最终仅转化为电能
B．该装置工作时，
由a 极区流向b 极区
C．a 极上发生的电极反应为
D．a 极区需不断补充含
和
的溶液
3．（2024·广东·三模）银饰用久了表面会有一层
而发黑，将银饰与，
片接触并加入
溶液，
可以除去银饰表面的
，下列说法不正确的是
A．
是负极
B．阳离子向银饰移动
C．若有0.9g Al 反应，最多能复原0.1mol Ag2S
D．
表面发生反应：
4．（2024·湖北黄冈·模拟预测）镁锂双盐电池是新型二次离子电池，其放电时的工作原理如图所示。
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下列说法正确的是
A．充电时，
和
均向
极区移动
B．充电时，阴极的电极反应式为
C．放电时，
电极发生氧化反应
D．电池工作时，若外电路中转移电子
，则两极的质量变化值相差
5．（2024·广西贺州·一模）电致变色材料在飞机的舷窗和智能太阳镜等方面具有广泛应用。一种新一代集
电致变色功能和储能功能于一体的电子器件的工作原理如图所示，放电时该器件的透光率逐渐增强。下列
说法正确的是
A．放电时，
移向b 极
B．充电时，b 极接外电源的正极
C．充电时，b 极的电极反应：
D．放电时，电路中转移
电子时，a 极质量减少7g
6．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( )
A．负极上发生还原反应
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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
7．化学电源在日常生活和高科技领域中都有广泛应用。
下列说法不正确的是( )
A．甲：Zn2＋向Cu 电极方向移动，Cu 电极附近溶液中H＋浓度增加
B．乙：正极的电极反应式为Ag2O＋2e－＋H2O===2Ag＋2OH－
C．丙：锌筒作负极，发生氧化反应，锌筒会变薄
D．丁：使用一段时间后，电解质溶液的酸性减弱，导电能力下降
8．海水电池在海洋能源领域备受关注，一种锂-海水电池构造示意图如下。下列说法错误的是( )
A．海水起电解质溶液作用
B．N 极仅发生的电极反应：2H2O＋2e－===2OH－＋H2↑
C．玻璃陶瓷具有传导离子和防水的功能
D．该锂-海水电池属于一次电池
9．以KOH 溶液为离子导体，分别组成CH3OH—O2、N2H4—O2、(CH3)2NNH2—O2清洁燃料电池，下列说
法正确的是( )
A．放电过程中，K＋均向负极移动
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B．放电过程中，KOH 物质的量均减小
C．消耗等质量燃料，(CH3)2NNH2—O2燃料电池的理论放电量最大
D．消耗1 mol O2时，理论上N2H4—O2燃料电池气体产物的体积在标准状况下为11.2 L
10．有下图所示的四个装置，回答相关问题：
(1)图①中，Mg 作________极。
(2)图②中，Mg 作__________极，写出负极反应式：________________，正极反应式：________________，
总反应的离子方程式：_______________________________________。
(3) 图③中，Fe 作________ 极，写出负极反应式：________________________ ，正极反应式：
________________________________________________________________________，总反应的化学方程式：
______________________________________________________________。
(4)图④装置能否构成原电池？________(填“能”或“否”)，若能构成原电池，正极为________，电极反
应式为____________________________________________________(若不能构成原电池，后两问不用回答)。
11．(1)科学家用氮化镓材料与铜组装如图1 所示的人工光合系统，利用该装置成功地实现了以CO2和H2O
合成CH4。该电池负极是______，负极产物是______，正极是________，正极产物是________。
(2)钌(Ru)基配合物光敏染料敏化太阳能电池工作时的反应为2RuⅡ*＋I===2RuⅢ＋3I－，装置如图2。该电池
负极材料为________________，负极产物为________；正极材料为__________，正极产物为__________，
正极反应式：__________________。
(3)“碳呼吸电池”是一种新型能源装置，其工作原理如图3。该电池负极是________，负极产物是
__________，正极产物是________。
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