《备战浙江新高考一轮复习化学考点一遍过》考点09 原电池原理及其应用(原卷版)

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考点 09 原电池原理及其应用
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——发生氧化反应；
正极：电子流入——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具有两个电极(金属和金属或金属和非金属，当负极材料作为负极反应物参加反应时，电极的活
泼性不同)。
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 Zn 与氧化剂 Cu2+不直接接触，仅有化
的不同点
触，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）原电池负极上发生氧化反应，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，因此要发现原电池的总反应，其中化合价升
高、即氧化反应在负极发生，化合价降低即还原反应在正极发生，不能一味看金属活泼性。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，原电池的总反应为：
，铜失去电子，是负极，其电极反应为：负极：
Cu−2e−Cu2+；正极：2
3
NO
+ 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，原电池的总反应为：失去电子，是负极，其
电极反应为： ，则负极：2Al + 8OH−−6e−2
2
AlO
+
2H2O；正极：6H2O+6e−6OH−+3H2↑。
（2）要注意电解质溶液的酸碱性。
电极反应的产物会因为电解质环境的不同而不同，如氧气作为燃料电池的正极反应物，酸式燃料电池
正极反应式为：O2＋4H＋＋4e－=2H2O；碱式燃料电池正极反应式为： ；熔融状态下，
燃 料 电 池 正 极 反 应 式 为 ： ； 若 正 极 同 时 通 入 二 氧 化 碳 气 体 ， 则 正 极 反 应 式 为 ：
……因此，写电极方程式要把“能反应的不共存”原理加以应用，例如：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
2
3
CO
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，得失电子数相等、电荷守恒、元素质量守恒。
（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
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。
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