第2讲 原电池原理及其应用-【金版教程】2026年高考化学一轮总复习首选用卷课件PPT（区域A版 新版本）

0 第一部分　基础过关 第四章　化学反应与能量变化 第2讲　原电池原理及其应用 解析　酸性锌锰干电池，锌筒为负极，石墨电极为正极，负极发生失电子的氧化反应Zn－2e－===Zn2＋，A错误，D正确；原电池工作时，阳离子向正极(石墨电极)方向移动，B错误；MnO2发生得电子的还原反应，C错误。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 2 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 3 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 4 3．(2025·广东省梅州市高三调研)银饰用久了表面会有一层Ag2S而发黑，将银饰与Al片接触并加入NaCl溶液，可以除去银饰表面的Ag2S，下列说法不正确的是(　　) A．Al是负极 B．阳离子向银饰移动 C．电子由负极经NaCl溶液流向正极 D．Ag2S表面发生反应：Ag2S＋2e－===2Ag＋S2－ 解析　由图可知，除去银饰表面硫化银的装置为原电池，铝片是原电池的负极，铝失去电子发生氧化反应生成铝离子，银饰为正极，硫化银在正极得到电子发生还原反应生成银和硫离子，溶液中铝离子和硫离子发生双水解反应生成氢氧化铝和硫化氢气体。电解质溶液不能传递电子，故C错误。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 5 4. (2023·广东卷)负载有Pt和Ag的活性炭，可选择性去除Cl－实现废酸的纯化，其工作原理如图。下列说法正确的是(　　) A．Ag作原电池正极 B．电子由Ag经活性炭流向Pt C．Pt表面发生的电极反应：O2＋2H2O＋4e－===4OH－ D．每消耗标准状况下11.2 L的O2，最多去除1 mol Cl－ 解析　 O2在Pt极得电子发生还原反应，Pt为正极，Ag失去电子发生氧化反应，Ag为负极，A错误；溶液为酸性，故Pt表面发生的电极反应为O2＋4H＋＋4e－===2H2O，C错误；每消耗标准状况下11.2 L的O2，转移电子2 mol，此时有2 mol Ag转化为Ag＋，故最多去除2 mol Cl－，D错误。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 6 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 7 解析　从电池总反应式可以得出LixC6作负极，Li1－xCoO2作正极，A电极反应式为LixC6－xe－===C6＋xLi＋，A错误；由A电极反应式知，放电时，Li＋从负极脱嵌，经电解液和隔膜嵌入正极，B正确；放电时，B电极为正极，则充电时B电极为阳极，LiCoO2在B电极上发生氧化反应，电极反应式为LiCoO2－xe－===Li1－xCoO2＋xLi＋，C正确；放电时，B电极反应式为Li1－xCoO2＋xLi＋＋xe－===LiCoO2，则每转移x mol电子时，电极增加x mol锂离子，若转移0.2 mol电子，B电极将增重0.2 mol×7 g·mol－1＝1.4 g，D正确。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 8 6．(2024·新课标卷)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) 电池工作时，下列叙述错误的是(　　) A．电池总反应为2C6H12O6＋O2===2C6H12O7 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18 mg葡萄糖，理论上a电极有0.4 mmol 电子流入 D．两电极间血液中的Na＋在电场驱动下的迁移方向为b→a 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 9 解析　由题中信息可知，当电池开始工作时，a电极为电池正极，血液中的O2在a电极上得电子生成OH－，电极反应式为O2＋4e－＋2H2O===4OH－；b电极为电池负极，Cu2O在b电极上失电子转化成CuO，电极反应式为Cu2O－2e－＋2OH－===2CuO＋H2O，然后葡萄糖被CuO氧化为葡萄糖酸，CuO被还原为Cu2O，则电池总反应为2C6H12O6＋O2===2C6H12O7；根据反应2C6H12O6＋O2===2C6H12O7可知，1 mol C6H12O6参加反应时转移2 mol电子，18 mg C6H12O6的物质的量为0.1 mmol，则消耗18 mg葡萄糖时，理论上a电极有0.2 mmol电子流入，C错误。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 10 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 11 解析　由题意可知放电时硫电极得电子，硫电极为原电池正极，钠电极为原电池负极。充电时为电解池装置，阳离子移向阴极，即钠电极，故充电时，Na＋由硫电极迁移至钠电极，A错误。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 12 8．(2025·广州市高三调研测试)我国科学家研发了一种新型Zn­CO2水介质电池，其工作原理如图所示。工作时H2O在双极膜界面处解离成H＋和OH－，放电时，下列说法不正确的是(　　) A．CO2在多孔Pd纳米片表面转化为甲酸 B．正极区溶液的pH减小 C．负极的电极反应式为Zn＋4OH－－2e－ ===[Zn(OH)4]2－ D．每生成1 mol甲酸，双极膜处有4 mol H2O解离 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 13 解析　 由题图可知，A、C正确；正极CO2转化为HCOOH，故正极区溶液的pH减小，B正确；每生成1 mol甲酸，转移2 mol e－，双极膜处解离2 mol H2O，D错误。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 14 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 15 10. (2025·北京市石景山区高三质检)以氨为燃料的固体氧化物燃料电池(SOFC)具有广阔的应用前景，一种氧离子导电SOFC的工作原理如图所示(NH3在催化剂作用下先分解为N2和H2)。下列说法不正确的是(　　) A．H2在负极放电 B．正极的电极反应：O2＋4e－===2O2－ C．外电路转移6 mol e－，理论上生成4 mol H2O D．O2－向负极移动 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 16 解析　由题图可知，NH3在催化剂作用下先分解为N2和H2，H2在负极失电子生成H2O，故A正确；由题图可知，O2在正极得电子生成O2－，电极反应式为O2＋4e－===2O2－，故B正确；H2在负极失电子生成H2O，电极反应式为H2－2e－＋O2－===H2O，外电路转移6 mol e－，理论上生成3 mol H2O，故C错误；原电池中阴离子向负极移动，则O2－向负极移动，故D正确。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 17 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 18 12. (2024·浙江6月选考节选)氢能的高效利用途径之一是在燃料电池中产生电能。某研究小组的自制熔融碳酸盐燃料电池工作原理如图所示，正极上的电极反应式是____________________________。该电池以3.2 A恒定电流工作14分钟，消耗H2体积为0.49 L，故可测得该电池将化学能转化为电能的转化率为________。[已知：该条件下H2的摩尔体积为24.5 L/mol；电荷量q(C)＝电流I(A)×时间(s)；NA＝6.0×1023 mol－1；e＝1.60×10－19 C。] 70% 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 19 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 20 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 22 14. (2025·汕头市高三期末调研)某课题小组将MnO2和生物质放在一个由滤纸制成的通道内形成了电池，该电池可将可乐(pH＝2.5)中的葡萄糖作为燃料获得能量。下列说法正确的是(　　) A．a极为负极，发生还原反应 B．b极的电极反应式为MnO2＋ 4H＋＋2e－===Mn2＋＋2H2O C．反应进行时，H＋会从b极向 a极移动，使负极区pH减小 D．若该电池消耗0.1 mol葡萄糖，则b极质量增加8.7 g 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 23 解析　a极为负极，发生氧化反应，A错误；H＋从a极向b极(正极)移动，C错误；消耗0.1 mol葡萄糖，转移0.2 mol e－，b极0.1 mol MnO2得电子生成Mn2＋，其质量减少8.7 g，D错误。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 24 解析　O2所处状况未知，无法进行计算，D错误。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 25 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 26 (2) PbSO4热激活电池可用作火箭、导弹的工作电源。基本结构如图所示，其中作为电解质的无水LiCl­KCl混合物受热熔融后，电池即可瞬间输出电能。该电池总反应为PbSO4＋2LiCl＋Ca===CaCl2＋Li2SO4＋Pb。 ①放电过程中，Li＋向________(填“负”或“正”)极移动。 ②负极反应式为_____________________________。 ③电路中每转移0.2 mol电子，理论上生成________g Pb。 正 Ca＋2Cl－－2e－===CaCl2 20.7 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 27 17．(2025·青海省西宁市高三质检)微生物 脱盐池的a极上加入了呼吸细菌，工作时可将工 业废水中的有机污染物转化为CO2，其工作原理 如图所示。下列说法错误的是(　　) A．工作时，a极发生氧化反应，电流从b极流向a极 B．M为阴离子交换膜，N为阳离子交换膜，脱盐室最终可得到淡盐水 C．若b极上消耗标准状况下11.2 L气体，通过N膜的离子的物质的量为2 mol D．呼吸细菌的作用为催化有机物分解 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 28 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 29 18．(2025·哈尔滨第三中学高三质检)科研人员利用一种吩噻嗪基有机氧化还原聚合物开发出了一种铝离子电池正极材料，这种材料制作的电池容量高于传统石墨电池，有望在未来取代相关的电池材料。下列有关说法错误的是(　　) A．充放电时b极电势均高于a极电势 B．吩噻嗪基有机氧化还原聚合物具有导电性 C．该铝离子电池使用了阴离子交换膜 D．该电池放电时负极的电极反应式为4[Al2Cl7]－ ＋3e－===Al＋7[AlCl4]－ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 30 解析　由题意可知，b电极为原电池的正极， 正极得到电子，发生还原反应，所以放电过程电 子流动方向为虚线箭头所示，a极为负极，电极反 应式为Al＋7[AlCl4]－－3e－===4[Al2Cl7]－；充电时， b极是电解池的阳极，电子流动方向为实线箭头所示。 b电极为原电池的正极，电解池的阳极，电势均高于 a电极，故A正确；吩噻嗪基有机氧化还原聚合物可作铝离子电池正极材料，说明其具有导电性，故B正确；由图可知，该铝离子电池使用了阴离子交换膜，故C正确；该电池放电时负极的电极反应式为Al＋7[AlCl4]－－3e－===4[Al2Cl7]－，故D错误。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 31 19．(2025·浙江省名校高三联考)一种三室微生物燃料电池的工作原理如图所示，该电池能同时去除有机物、脱氮形成无害气体和水。下列说法不正确的是(　　) A．X、Y交换膜均为质子交换膜 B．电极室C中溶液经灭菌后通入电极室A C．b电极反应式：C6H12O6＋6H2O－24e－ ===6CO2↑＋24H＋ D．电极室C中仅发生还原反应 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 32 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 33 20．科学家设计了一种具有石墨正极的高容量可充电Li/Cl2电池，原理如图所示。氯化铝(AlCl3)溶解在亚硫酰氯(SOCl2)中，以氟化物(LiFSI)为溶剂。下列叙述正确的是(　　) A．放电时，电解质溶液可以是AlCl3水溶液 B．放电时，石墨电极的电极反应式为Cl2＋2e－＋2Li＋===2LiCl C．充电时，石墨电极与电源负极连接 D．充电时，转移2NA个电子时锂电极理论上消耗14 g锂 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 34 解析　具有石墨正极的高容量可充电Li/Cl2电池，放电时，锂为负极，锂失电子发生氧化反应，电极反应式为Li－e－===Li＋，石墨电极为正极，氯气得电子发生还原反应，电极反应式为Cl2＋2e－＋2Li＋===2LiCl；充电时，锂电极为阴极，发生还原反应：Li＋＋e－===Li，石墨电极为阳极，发生氧化反应：2LiCl－2e－===Cl2＋2Li＋。锂是活泼金属，会与水反应，不能用水溶液，A错误；充电时，石墨电极为阳极，与电源正极连接，C错误；充电时，转移2NA个电子时锂电极理论上生成14 g锂，D错误。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 35 　　　　　　　 R 考点1　原电池原理 1. (2024·北京卷)酸性锌锰干电池的构造示意图如右。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，NHeq \o\al(＋,4)向负极方向移动 C．MnO2发生氧化反应 D．锌筒发生的电极反应为Zn－2e－===Zn2＋ 2. (2025·人大附中高三月考)燃料电池法可以处理高浓度氨氮废水，原理的示意图如图(忽略溶液体积的变化)。下列说法不正确的是(　　) A．H＋通过质子交换膜向a极室迁移 B．工作一段时间后，a极室中稀硫酸的浓度增大 C．电极b的电极反应：2NHeq \o\al(＋,4)－6e－===N2↑＋8H＋ D．电池的总反应：4NHeq \o\al(＋,4)＋3O2===2N2＋6H2O＋4H＋ 解析　根据燃料电池装置可知，左侧a极为正极， 通入空气后氧气在正极发生还原反应，电极反应式：O2 ＋4e－＋4H＋===2H2O；右侧b极为负极，NHeq \o\al(＋,4)在负极发 生氧化反应，电极反应式：2NHeq \o\al(＋,4)－6e－===N2↑＋8H＋。结 合分析，根据电极反应及电解质溶液呈电中性可知，H＋通 过质子交换膜向a极室迁移，A、C正确；根据分析，a极电极反应式：O2＋4e－＋4H＋===2H2O可知，工作过程中每当消耗4 mol氢离子的同时，生成2 mol水，则工作一段时间后，a极室中稀硫酸浓度减小，B错误；结合分析，根据得失电子守恒，将两电极反应式相加得总反应：4NHeq \o\al(＋,4)＋3O2===2N2＋6H2O＋4H＋，D正确。 考点2　新型电池 5. (2025·湘豫名校联考高三质检)某品牌电动 汽车使用的是钴酸锂电池，该新型锂电池的工作 原理如图所示，其电池总反应为LixC6＋Li1－xCoO2 eq \o(,\s\up17(放电),\s\do15(充电))C6＋LiCoO2(0<x<1)。下列有关说法错误的是(　　) A．放电时，A电极为正极，电极反应式为LixC6＋xe－===C6＋xLi＋ B．放电时，Li＋从负极脱嵌，经电解液和隔膜嵌入正极 C．充电时，B电极为阳极，电极反应式为LiCoO2－xe－===Li1－xCoO2＋xLi＋ D．放电时，若转移0.2 mol电子，B电极将增重1.4 g 7. (2023·全国乙卷)室温钠－硫电池被认为是一种成本低、比能量高的能源存储系统。一种室温钠－硫电池的结构如图所示。将钠箔置于聚苯并咪唑膜上作为一个电极，表面喷涂有硫黄粉末的炭化纤维素纸作为另一电极。工作时，在硫电极发生反应：eq \f(1,2)S8＋e－―→eq \f(1,2)Seq \o\al(2－,8)，eq \f(1,2)Seq \o\al(2－,8)＋e－―→Seq \o\al(2－,4)，2Na＋＋eq \f(x,4)Seq \o\al(2－,4)＋2eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(1－\f(x,4)))e－―→Na2Sx 下列叙述错误的是(　　) A．充电时Na＋从钠电极向硫电极迁移 B．放电时外电路电子流动的方向是a→b C．放电时正极反应为：2Na＋＋eq \f(x,8)S8＋2e－―→Na2Sx D．炭化纤维素纸的作用是增强硫电极导电性能 考点3　燃料电池 9. 某种熔融碳酸盐燃料电池以Li2CO3、K2CO3为电解质、以CH4为燃料时，该电池工作原理如图。下列说法正确的是(　　) A．a为CH4，b为CO2 B．COeq \o\al(2－,3)向正极移动 C．此电池在常温时也能工作 D．正极电极反应式为O2＋2CO2＋4e－===2COeq \o\al(2－,3) 解析　由电子移动的方向可知a为负极，发生反应：CH4－8e－＋4COeq \o\al(2－,3)===5CO2＋2H2O，b极通入空气，发生反应：2O2＋4CO2＋8e－===4COeq \o\al(2－,3)，A、B错误，D正确；碳酸盐在常温下不导电，C错误。 11．某HCOOH－空气碱性燃料电池工作原理如图所示(离子交换膜只允许K＋通过)。下列说法错误的是(　　) A．该电池工作时K＋从Pt1电极迁移至Pt2电极 B．Pt1的电极反应式为HCOOH＋3OH－－2e－ ===HCOeq \o\al(－,3)＋2H2O C．Pt2的电极反应式为O2＋2e－＋2H2O===4OH－ D．该电池实现了物质制备和发电的结合 解析　根据题述装置可知，HCOOH－空气碱性燃料电池中，Pt1作负极，HCOOH发生失电子的氧化反应，根据反应物和生成物可知，该电极反应式为HCOOH＋3OH－－2e－===HCOeq \o\al(－,3)＋2H2O，正极Pt2电极反应式为O2＋4e－＋2H2O===4OH－，C错误。 O2＋4e－＋2CO2===2COeq \o\al(2－,3) 解析　根据题干信息，该燃料电池中H2为负极，0.49 L H2的物质的量n(H2)＝eq \f(0.49 L,24.5 L/mol)＝0.02 mol，工作时，H2失去电子：H2－2e－===2H＋，转移电荷量为2×0.02 mol×6.0×1023 mol－1×1.60×10－19 C＝3840 C，工作电荷量为3.2×14×60＝2688 C，则该电池将化学能转化为电能的转化率为eq \f(2688 C,3840 C)×100%＝70%。 13．(2024·江西卷)我国学者发明了一种新型多功能甲醛－硝酸盐电池，可同时处理废水中的甲醛和硝酸根离子(如图)。下列说法正确的是(　　) A．CuAg电极反应为2HCHO＋2H2O－4e－===2HCOO－＋H2↑＋2OH－ B．CuRu电极反应为NOeq \o\al(－,3)＋6H2O＋8e－===NH3↑＋9OH－ C．放电过程中，OH－通过质子交换膜从左室传递到右室 D．处理废水过程中溶液pH不变，无需补加KOH 解析　根据图中电子迁移方向可知，左侧CuAg电极为负极，右侧CuRu电极为正极，再结合图中物质转化可写出各电极的电极反应式。CuAg电极上HCHO转化为HCOO－和H2，电极反应为2HCHO＋4OH－－2e－===2HCOO－＋H2↑＋2H2O，A错误；CuRu电极上NOeq \o\al(－,3)转化为NH3，电极反应为NOeq \o\al(－,3)＋6H2O＋8e－===NH3↑＋9OH－，B正确；OH－不能通过质子交换膜，C错误；总反应为8HCHO＋NOeq \o\al(－,3)＋7OH－===8HCOO－＋NH3↑＋4H2↑＋2H2O，消耗OH－，因此需要补充KOH，D错误。 15．(2025·辽宁省五校高三联考)科学家研制出一种新型短路膜化学电池，利用这种电池可以消除空气中的CO2，该装置的结构、工作原理如图所示。下列有关说法错误的是(　　) A．短路膜和常见的离子交换膜不同，它既能传递离子还可以传递电子 B．当负极生成1 mol CO2时，理论上需要转移1 mol电子 C．负极反应为H2＋2HCOeq \o\al(－,3)－2e－===2H2O＋2CO2 D．当反应消耗22.4 L O2时，理论上需要转移4 mol电子 16．(1)微生物燃料电池是指在微生物的作用下将化学能转化为电能的装置。某微生物燃料电池的工作原理如图所示： ①HS－在硫氧化菌作用下转化为SOeq \o\al(2－,4)的电极反应式是________________________________。 ②若维持该微生物电池中两种细菌的存在，则电池可以持续供电，原因是_______________________________________________________________________________________。 HS－＋4H2O－8e－===SOeq \o\al(2－,4)＋9H＋ HS－、SOeq \o\al(2－,4)浓度不会发生变化，只要有两种细菌存在，就会循环把有机物氧化成CO2放出电子 解析　a极上加入了呼吸细菌，工作时可将工业废水中的有机污染物转化为CO2，则a极为负极，发生氧化反应，则M为阴离子交换膜，经过M膜的离子为Cl－和SOeq \o\al(2－,4)，b极为正极，发生还原反应，N为阳离子交换膜，经过N膜的离子为Na＋和Ca2＋。若b极上消耗标准状况下11.2 L O2，则外电路中通过2 mol e－，此时通过阳离子交换膜的电荷数为2 mol，经过N膜的离子为Na＋和Ca2＋，其所带电荷数不同，故离子的物质的量无法确定，C错误。 解析　该装置为生物燃料电池，b极为负极，a极、c极为正极，根据各电极反应式可知，b极生成H＋，a极、c极消耗H＋，则X、Y交换膜均为质子交换膜，使H＋由b极向a极、c极迁移，A正确；电极室C中NHeq \o\al(＋,4)转化为NOeq \o\al(－,3)，溶液经灭菌后可通入电极室A，B正确；b极C6H12O6失去电子生成CO2，C正确；电极室C中，O2得电子生成H2O，发生还原反应，NHeq \o\al(＋,4)转化为NOeq \o\al(－,3)，发生氧化反应，D错误。 $$