2024版化学新教材鲁科版（闽粤皖京豫）教师用书配套课件第6章化学反应与能量转化第6章第36讲　化学能转化为电能——电池

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第36 讲　化学能转化为电能——电池

[复习目标]　1.理解原电池的构成、工作原理及应用。2.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。3.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。

考点一　原电池工作原理及应用

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)

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)装置变迁

(2)电极反应

负极：Zn－2e－===Zn2＋，氧化反应。

正极：Cu2＋＋2e－===Cu，还原反应。

总反应：Zn＋Cu2＋===Cu＋Zn2＋。

(3)盐桥的组成和作用

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，形成闭合回路；b.平衡电荷，使原电池不断产生电流。

③ 盐桥中离子移向：阴离子移向负极，阳离子移向正极。

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，负极一般是活动性较强的金属，正极一般是活动性

较弱的金属(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正极而受到保护。

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(　　)

答案　1.×　2.√　3.×　4.√　5.√

一、原电池的工作原理

1．(2022·杭州模拟)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

答案　A

解析　实验 a中锌片表面产生气泡是因为锌片和稀硫酸直接发生氧化还原反应生成氢气，对

应的能量转化形式是化学能转化为热能，故 A错误；实验 b中铜片表面产生气泡是因为形

成原电池，对应的能量转化形式是化学能转化为电能，故 B正确；锌片上没有 H＋生成 H2，

从而有利于更多的化学能转化为电能，故 D正确。

2．(2023·盐城模拟)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(　　)

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

答案　B

解析　该原电池 X电极反应式为 Ag－e－＋Cl－===AgCl，故 A错误；Y电极为原电池正极，

电极反应式为 Ag＋＋e－===Ag，故 B正确；放电时，盐桥中的钾离子向正极移动，X电极为

负极，故 C错误；放电时，当电路中转移 0.1 mol e－时，X电极会有 0.1 mol Ag 失去 0.1 mol

电子生成银离子，银离子会与氯离子反应生成氯化银沉淀，故 D错误。

二、电极的判断及电极方程式的书写

3．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)。

答案　(1)负　(2)正　2Al＋8OH－－6e－===2[Al(OH)4]－　6H2O＋6e－===6OH－＋3H2↑　2Al

＋2OH －＋6H2O===2[Al(OH)4]－＋3H2↑　(3) 正　 Cu －2e －===Cu2＋　2NO ＋4H ＋＋2e －

===2NO2↑＋2H2O　Cu＋4HNO3(浓)===Cu(NO3)2＋2NO2↑＋2H2O　(4)能　Cu　O2＋4e－＋

2H2O===4OH－

(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。

(2)电极方程式书写的一般方法

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：Zn；

电极反应：Zn＋2OH－－2e－===ZnO＋H2O；

正极反应物：MnO2；

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：KOH；

负极反应物：Zn；

电极反应：Zn＋2OH－－2e－===Zn(OH)2；

正极反应物：Ag2O；

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。

应用举例

铅蓄电池是常见的二次电池，负极反应物是 Pb，正极反应物是 PbO2。总反应为 Pb＋PbO2＋

2H2SO42PbSO4＋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)

答案　①O2＋6e－＋6H＋===3H2O

CH3OH－6e－＋H2O===CO2＋6H＋

②O2＋6e－＋3H2O===6OH－

CH3OH－6e－＋8OH－===CO＋6H2O

③O2＋6e－===3O2－

CH3OH－6e－＋3O2－===CO2＋2H2O

④O2＋6e－＋3CO2===3CO

CH3OH－6e－＋3CO===4CO2＋2H2O

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