第02讲 原电池、化学电源（复习讲义）（山东专用）2026年高考化学一轮复习讲练测

第02讲 原电池、化学电源 目录 01 02 体系构建·思维可视 03 核心突破·靶向攻坚 考点一 原电池构成及工作原理 知识点1 原电池概念及构成条件 知识点2 原电池原理 知识点3 原电池应用 考向1 原电池的工作原理 【思维建模】原电池正、负极的判断依据 考向2 原电池原理的应用 【思维建模】从组成、熔沸点、性质角度区分纯净物和混合物 考点二 常见的化学电源 知识点1 一次电池 知识点2 二次电池 知识点3 燃料电池 考向1 一次电池的工作原理及应用 考向2 二次电池的工作原理及应用 【思维建模】电极反应式书写的一般方法 考向3 燃料电池的工作原理及应用 【思维建模】解答燃料电池题目的三个关键点 考向4 新型化学电源 【思维建模】离子交换膜的类型和作用 04真题溯源·考向感知 考点要求 考察形式 2025年 2024年 2023年 2022年 2021年 原电池的工作原理及应用 选择题 非选择题 13T,(4分) 化学电源 选择题 非选择题 12T,(4分) 12T,(4分) 11T,(4分) 10T,(2分) 考情分析： 1．从命题题型和内容上看，化学电源师近五年山东高考命题热点，试题主要以选择题呈现，考查内容主要以新型化学电源为背景，考查原电池的工作原理以及电极反应方程式的书写、离子移动方向等。同时会与电解池相结合，进行综合性考查。 2．从命题思路上看，侧重以新型电源为载体考查原电池的工作原理。常以新型电源和生产生活、科学实验、物质制备等为背景，考查电极的判断、离子或电子的移动方向、电子转移数目的判断和电极反应式的书写等。 复习目标： 1.理解原电池的构成、工作原理及应用，能正确判断原电池的两极。 2.了解常见化学电源的种类及其工作原理。 3.了解新型化学电源的工作原理，能够书写常见化学电源的电极反应式和总反应方程式。 考点一 原电池的构成及工作原理 知识点1 原电池的概念及构成条件 1．原电池的概念和反应实质 原电池是将化学能转化为电能的装置，其反应的实质是自发进行的氧化还原反应。 2.原电池构成条件 ①两种不同活性的电极(燃料电池两极都为石墨电极) ②离子导体：电解质溶液、熔融电解质、固态离子导体，只能传导离子 ③电子导体：导线，只能传到电子 ④形成闭合回路 知识点2 原电池原理 1. 原理示意图及原电池模型(以锌铜原电池为例)及 2.电极及反应类型 负极：电子流出——一般活动性较强——发生氧化反应； 正极：电子流入——一般活动性较弱——发生还原反应。 3.盐桥(含KCl饱和溶液的琼脂)作用 ①连接内电路，形成闭合回路；②平衡电荷，Cl－移向负极，K＋移向正极；③减少能量损耗。 (3)三个流向 ①外电路电子的流向：电子由负极出发经导线流向正极(电子不入水)。 ②溶液中离子的流向：阳离子向正极迁移；阴离子向负极迁移。 ③电流流向：电流由正极出发经导线流向负极，再由负极出发经溶液流向正极，形成闭合回路。 得分速记 电子不入水，离子不上岸 外电路中由电子的定向移动产生电流，而电解质溶液内部只有离子的定向移动，没有电子的移动。 知识点3 原电池应用 (1)比较金属的活动性，在原电池中，一般较活泼的金属作负极，正极一般是活动性较弱的金属(或非金属)。(注意电解质溶液对电极反应的影响)。。 (2)加快化学反应速率，创造多个微电池反应环境，可加快反应(腐蚀)速率。 (3)应用于金属防护：将需要保护的金属制品作原电池的正极而受到保护 (4)设计原电池。 ①首先将自发进行氧化还原反应分成两个半反应。 ②根据原电池反应的特点，结合两个半反应找出正、负极材料和电解质溶液。 【易混易错】判断原电池正、负极的特殊情况 　判断原电池的正、负极除考虑两极的活泼性外，还应考虑电解质溶液的性质。 （1）Fe－Cu－稀硫酸原电池中，电解质溶液是稀硫酸，Fe作负极，电极反应：Fe－2e－Fe2＋；Fe－Cu－浓硝酸原电池中，电解质溶液是浓硝酸，刚开始时活泼金属Fe作负极，反应进行一段时间后，Fe发生钝化，Cu作负极，电极反应：Cu－2e－Cu2＋； （2）Mg－Al－稀硫酸原电池中，电解质溶液是稀硫酸，Mg较活泼，作负极，电极反应：Mg－2e－Mg2＋；但Mg－Al－NaOH溶液原电池中，电解质溶液是NaOH溶液，Al作负极，电极反应：Al－3e－＋4OH－[Al（OH）4]－。 考向1 原电池原理工作原理 例1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 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 【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，A正确；根据原电池的工作原理知，锌比铜活泼，锌作负极，铜作正极，铜本身不是反应物，B错误；锌作负极，铜作正极，电子从负极经外电路流向正极，C正确；图乙中装置产生的电流在一段时间内变化不大，但图甲中装置产生的电流在较短时间内就会衰减，D正确。 思维建模 原电池正、负极的判断依据 1.依据电子流向：电子由负极出发经导线流向正极(溶液中无电子流动)。 2.依据电流流向：电流由正极出发经导线流向负极，正极的电势高，负极的电势低。 3.依据离子迁移方向(正正负负)：阳离子向正极迁移；阴离子向负极迁移。 4.依据两极材料：一般活泼金属作负极，活泼性较弱的金属或惰性电极作正极。（注意特例） 5.依据电极现象：一般，电极逐渐溶解的为负极，电极增重或有气体放出的为正极。 6.依据电极反应：失去电子发生氧化反应的一极是负极，得到电子发生还原反应的一极是正极。 7.依据电解质溶液：能与电解质溶液反应的一极作负极，不能与电解质溶液反应的一极作正极。 【变式训练1·变考法】如图所示原电池的反应原理为2NH＋Zn===Zn2＋＋2NH3↑＋H2↑。下列说法正确的是( ) A. 石墨为电池的负极 B. 电池工作时Zn逐渐被消耗 C. 电子由石墨电极经外电路流向Zn电极 D. 反应2NH＋Zn===Zn2＋＋2NH3↑＋H2↑在负极上发生 【答案】B 【解析】 电极活动性：Zn＞C(石墨)，Zn为负极，石墨为正极，A错误；电池工作时，Zn作负极，发生失去电子的氧化反应，Zn逐渐被消耗，B正确；电池工作时，电子由负极(Zn电极)经外电路流向正极(石墨电极)，C错误；反应2NH＋Zn===Zn2＋＋NH3↑＋H2↑是该原电池的总反应，不是电极反应式，D错误。 【海水资源利用与学科知识结合】【变式训练2·变载体】（2024潍坊期中）我国科学家发现海泥细菌电池在海水/海泥界面产生天然电压。下列关于海泥细菌电池的说法错误的是 A.电极电势： B.海泥做电池的电子导体 C.负极电极反应式： D.由B附近移向A附近 【答案】C 【解析】由图可知，电极A上氧气转化成水，氧元素化合价降低得到电子，发生还原反应，则电极A为正极，电极反应式为：；则电极B为负极，海泥层中的失电子生成S，电极反应式为：，在海泥细菌微生物的作用下还发生反应：，产生负极反应物。 A．在原电池中，正极电势高于负极，根据分析，A为正极，B为负极，得到电极电势：，A正确；B．A为正极、B为负极，海泥在电池工作时作为电子导体起到传递电子的作用，B正确；C．根据分析，负极的电极反应式为：，C错误；D．负极产生的由B附近移向A附近，被氧气吸收转化为水，D正确。 考向2 原电池原理的应用 例2有a、b、c、d四种金属，当a、b组成原电池时，电子流动方向a→b；当a、d组成原电池时，a为正极；b与c构成原电池时，电极反应式为c2＋＋2e－===c、b－2e－===b2＋，则a、b、c、d的金属性由强到弱的顺序为( ) A. a＞b＞c＞d B. a＞b＞d＞c C. d＞c＞a＞b D. d＞a＞b＞c 【答案】D 【解析】当a、b组成原电池时，电子流动方向a→b，则金属性：a>b；当a、d组成原电池时，a为正极，则金属性：d>a；b与c构成原电池时，电极反应式：c2＋＋2e－===c、b－2e－===b2＋，b失去电子，则金属性：b>c；综上所述，金属性：d＞a＞b＞c，D正确。 【变式训练1·变考法】（2024名校联盟期中）某化学兴趣小组，通过实验验证溶液可溶解试管内壁的银镜，现设计如下实验探究溶解的原因。向附着银镜的试管中加入相应试剂至浸没银镜，记录如表所示： 实验序号 实验操作或装置 实验操作现象 ⅰ 4mL饱和碘水和少量紫黑色 固体30min后，银镜少部分溶解，溶液棕黄色变浅；放置24h后，紫黑色固体表面上有黄色固体，上层溶液接近无色；搅拌后，银镜继续溶解 ⅱ 4mL饱和碘水和一定量KI固体(溶液中KI为) 15min后银镜部分溶解，溶液棕黄色变浅；放置24h后，试管壁上仍有未溶解的银镜，溶液无色 ⅲ 步骤1.向石墨电极附近滴加饱和碘水，指针向右偏转，检流计读数为bmA；步骤2.再向左侧烧杯中加入一定量KI(浓度为)，指针向右偏转，检流计读数为，有黄色固体生成 已知：①易溶于KI溶液，并发生反应和氧化性几乎相同；②本实验中，检流计读数越大，说明氧化剂氧化性(或还原剂还原性)越强。下列说法正确的是 A.实验ⅰ中，搅拌后银镜继续溶解的原因是)继续溶解增大其浓度，促使银镜继续反应 B.根据实验ⅰ和ii可知，KI加快银镜的溶解速率原因是实验ⅱ中大于实验ⅰ中 C.在实验Ⅲ中，KI可能是通过降低溶液中c(Ag+)，提高Ag的还原性 D.实验ⅲ中步骤1的Ag的溶解速率和实验ⅰ的Ag的溶解速率相等 【答案】AC 【解析】A．实验ⅰ中，搅拌后，银镜继续溶解，紫黑色固体表面上有黄色固体被破坏，继续溶解增大其浓度，促使银镜继续反应，A正确；B．在I2-KI溶液中存在平衡，使更多的I2溶解，c(I2)增大，加快了I2与Ag的反应速率，B错误；C．加入一定量KI会反应使c(Ag+)降低，指针向右偏转，检流计读数为，Ag的还原性提高，C正确；D．形成原电池加快化学反应速率，实验ⅲ中步骤1的Ag的溶解速率大于实验ⅰ的Ag的溶解速率，D错误。 【变式训练2·变考法】根据下图,可判断出下列离子方程式中错误的是(　　) A.2Ag(s)+Cd2+(aq)===2Ag+(aq)+Cd(s) B.Co2+(aq)+Cd(s)===Co(s)+Cd2+(aq) C.2Ag+(aq)+Cd(s)===2Ag(s)+Cd2+(aq) D.2Ag+(aq)+Co(s)===2Ag(s)+Co2+(aq) 【答案】A 【解析】由第一个原电池装置中正、负极的标注可知,该装置在反应过程中Cd失去电子作负极,发生氧化反应,则Co电极在反应过程中就要发生还原反应,由上可知,Cd的金属性强于Co;由第二个原电池装置中正、负极的标注可知,Co在反应过程中失去电子,则Ag电极就要在反应过程中得电子,说明Co的金属性强于Ag;综上可知三者的金属性强弱顺序为Cd>Co>Ag。再根据在氧化还原反应中,由活泼性强的金属能将活泼性较弱的金属从其盐溶液中置换出来的规律可知,A项是错误的。 考点二 常见的化学电源 知识点1 一次电池 (1)碱性锌锰干电池 总反应：Zn＋2MnO2＋2H2O===2MnO(OH)＋Zn(OH)2。 负极材料：Zn。 负极反应：Zn＋2OH－－2e－===Zn(OH)2。 正极材料：碳棒。 正极反应：2MnO2＋2H2O＋2e－===2MnO(OH)＋2OH－。 (2)纽扣式锌银电池 总反应式：Zn＋Ag2O＋H2O===Zn(OH)2＋2Ag。 电解质溶液是KOH溶液。 负极材料：Zn。 负极反应：Zn＋2OH－－2e－===Zn(OH)2。 正极材料：Ag2O。 正极反应：Ag2O＋H2O＋2e－===2Ag＋2OH－。 知识点2 二次电池 铅酸蓄电池是最常见的二次电池，总反应：Pb＋PbO2＋2H2SO42PbSO4＋2H2O。 (1)放电时： 负极反应式：Pb＋S－2e－===PbSO4； 正极反应式：PbO2＋4H＋＋S＋2e－===PbSO4＋2H2O。 放电时，当外电路上有2 mol e－通过时，溶液中消耗H2SO4 2 mol。 (2)充电时： 阴极反应式：PbSO4＋2e－===Pb＋S； 阳极反应式：PbSO4＋2H2O－2e－===PbO2＋4H＋＋S。 充电一段时间电解质溶液的pH减小(填“增大”“减小”或“不变”)。 得分速记 二次电池充电链接四字诀“正正负负”，即充电时电极的连接：负接负作阴极，正接正作阳极。 知识点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：酸性条件、碱性条件、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) 正极：O2＋4e－＋4H＋===2H2O，负极：CH3OH－6e－＋H2O===CO2＋6H＋。 ②碱性溶液 正极：O2＋4e－＋2H2O===4OH－，负极：CH3OH－6e－＋8OH－===C＋6H2O。 ③固体氧化物(其中O2－可以在固体介质中自由移动) 正极：O2＋4e－===2O2－，负极：CH3OH－6e－＋3O2－===CO2＋2H2O。 ④熔融碳酸盐(C) 正极(通入CO2)：O2＋4e－＋2CO2===2C，负极：CH3OH－6e－＋3C===4CO2＋2H2O。 得分速记 熟练记忆燃料电池常见的四种正极反应式 酸性电解质：O2＋4e－＋4H＋===2H2O ；碱性电解质：O2＋4e－＋2H2O===4OH－ 固体氧化物电解质：O2＋4e－===2O2－ ；熔融碳酸盐电解质：O2＋4e－＋2CO2===2C 考向1 一次电池的原理及应用 例1 (2024·北京，3)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.MnO2发生氧化反应 D.锌筒发生的电极反应为Zn－2e－===Zn2＋ 【答案】D 【解析】酸性锌锰干电池，锌筒为负极，石墨棒为正极，A错误；原电池工作时，阳离子向正极(石墨棒电极)方向移动，B错误；MnO2发生还原反应，C错误；锌筒为负极，负极发生氧化反应：Zn－2e－===Zn2＋，D正确。 【变式训练1·变载体】一次性碱性锌锰干电池（结构如图所示）是一种使用广泛的便携式电源，电池总反应为Zn＋2MnO2＋H2OZnO＋2MnOOH。下列说法错误的是（　　） A.MnOOH中Mn的化合价为＋3价 B.正极参与反应的物质为MnO2和H2O C.负极的电极反应为Zn－2e－Zn2＋ D.金属外壳起到容器作用，不参与电极反应 【答案】C 【解析】MnOOH中O的化合价为－2价，H的化合价为＋1 价，故Mn的化合价为＋3价，A项正确；正极的电极反应为2MnO2＋2e－＋2H2O2MnOOH＋2OH－，故MnO2和H2O均参与了正极反应，B项正确；负极的电极反应为Zn－2e－＋2OH－ZnO＋H2O，C项错误；金属外壳起到容器作用，不参与电极反应，D项正确。 【变式训练2·变题型】锂锰电池的体积小、性能优良,是常用的一次电池。该电池反应原理如图所示,其中电解质LiClO4溶于混合有机溶剂中,Li+通过电解质迁移入MnO2中,生成LiMnO2。回答下列问题: ①外电路的电流方向是由 (填字母,下同)极流向 极。  ②是否可用水代替电池中的混合有机溶剂? (填“是”或“否”),原因是 。  ③电池b极反应式为 。  【答案】①b　a　②否　电极Li是活泼金属,能与水反应　③MnO2+e-+Li+===LiMnO2 【解析】①原电池中电流方向是由正极b流向负极a。②由于负极材料Li是活泼的金属,能够与水发生反应,所以不可用水代替电池中的混合有机溶剂。 【变式训练3·变载体】(2023·海南，8)利用金属Al、海水及其中的溶解氧可组成电池，如图所示。下列说法正确的是(　　) A.b电极为电池正极 B.电池工作时，海水中的Na＋向a电极移动 C.电池工作时，紧邻a电极区域的海水呈强碱性 D.每消耗1 kg Al，电池最多向外提供37 mol电子的电量 【答案】A 【解析】电池工作时，阳离子向正极移动，故海水中的Na＋向b电极移动，B错误；电池工作时，a电极反应为铝失去电子生成铝离子：Al－3e－===Al3＋，铝离子水解使紧邻a电极区域的海水呈酸性，C错误；每消耗1 kg Al(为 mol)，电池最多向外提供 mol×3= mol电子的电量，D错误。 考向2 二次电池的原理及应用 例2（2024菏泽期中）某低成本储能电池原理如图所示。下列说法正确的是 A.放电时多孔碳电极附近逐渐增大 B.电池充电时多孔碳电极反应为： C.放电时每转移电子，负极质量减少 D.放电总反应： 【答案】D 【解析】由图可知，放电时，Pb为负极，电极反应式为Pb-2e-+=PbSO4，多孔碳为正极，电极反应式为Fe3++e-=Fe2+，充电时，Pb电极为阴极，电极反应式为PbSO4+2e-=Pb+，多孔碳为阳极，电极反应式为Fe2+-e-=Fe3+ A．放电时左侧的H＋通过质子交换膜进入右侧（正极），其pH逐渐减小，故A错误；B．由分析可知，电池充电时多孔碳电极反应为Fe2+-e-=Fe3+，故B错误；C．放电时，Pb为负极，电极反应式为 Pb-2e-+=PbSO4，负极质量增加，故C错误；D．由放电时两极反应可知放电总反应为，故D正确。 思维建模 电极反应式书写的一般方法 (2)已知总反应式的复杂电极反应式的书写方法 ①首先写出较简单的电极反应式。 ②复杂电极反应式=总反应式－简单电极反应式。 ③注意电子守恒。 【变式训练1·变载体】（2024济南一中期中）某新型钠离子二次电池(如图)用溶解了NaPF6的二甲氧基乙烷作电解质溶液。放电时嵌入PbSe中的Na变成Na+后脱嵌。下列说法错误的是 A. 外电路通过1mol电子时，理论上两电极质量变化的差值为23g B. 充电时，阳极电极反应为： C. 放电一段时间后，电解质溶液中的Na+浓度基本保持不变 D. 电解质溶液不能用NaPF6的水溶液替换 【答案】A 【解析】放电时嵌入PbSe中的Na变成Na+后脱嵌，则右侧电极为负极，Na失电子生成Na+；Na+透过允许Na+通过的隔膜从右侧进入左侧，则左侧为正极。 A．外电路通过1mol电子时，负极有1molNa失电子生成Na+进入右侧溶液，溶液中有1molNa+从右侧进入左侧，并与正极的Na3-xV2(PO4)3结合，则理论上两电极质量变化的差值为2mol×23g/mol=46g，A错误；B．充电时，左侧电极为阳极，Na3V2(PO4)3失电子生成Na3-xV2(PO4)3，则阳极电极反应为：，B正确 ；C．放电一段时间后，负极产生的Na+的物质的量与负极区通过隔膜进入左极区的Na+的物质的量相同，进入左极区的Na+与参加左侧正极反应的Na+的物质的量相同，所以电解质溶液中的Na+浓度基本保持不变，C正确 ；D．Na能与水反应，所以电解质溶液不能用NaPF6的水溶液替换，D正确。 【变式训练2·变题型】（2024名校联盟期中）常用作锂离子电池的电极材料，某种锂离子二次电池的总反应为，装置如图所示(a极材料为金属锂和石墨的复合材料)。 ①图中及移动方向说明该电池处于___________状态(填“充电”、“放电”)。 ②用铅蓄电池给该电池充电时，a极连接铅蓄电池的___________(填“Pb电极”、“电极”)，当锂离子电池中通过隔膜的离子为0.2mol时，则铅蓄电池正极增重___________g。 【答案】①放电 ②b电极 ③6.4 【解析】①从图分析，锂在A电极上失电子生成锂离子，说明该电池处于放电； ②用铅蓄电池给该电池充电时，a极锂离子得电子生成金属锂，连接铅蓄电池的负极，即Pb电极，当锂离子电池中通过隔膜的离子为0.2mol时，则铅蓄电池正极反应，增重0.2mol ×32g/mol=6.4g； 【变式训练3·变考法】（2025泰安期末）磷酸铁锂“刀片电池”放电时的总反应：，工作原理如图所示。下列说法正确的是 A.放电时，铝箔作负极 B.放电时，通过隔膜移向负极 C.充电时，阴极质量增加 D.充电时的阳极反应式为 【答案】CD 【解析】根据放电时的总反应：，化合价升高，失电子被氧化，在负极反应，则铜箔为负极，电极反应式为：；铝箔为正极，电极反应式为：，充电时电极反应反向进行。 A．根据分析，放电时，铝箔作正极，A错误；B．放电时，阳离子向正极移动，则通过隔膜移向正极即铝箔方向，B错误；C．根据分析中的负极反应式可知充电过程中的阴极反应式为：，质量会增加，C正确；D．根据分析中的正极反应式可知充电过程中的阳极反应式为：，D正确。 考向3 燃料电池原理及应用 例3（2024菏泽期中）某同学设计用NO—空气质子交换膜燃料电池探究将雾霾中SO2、NO转化为(NH4)2SO4的原理。 该燃料电池放电过程中负极电极反应为___________，若甲装置中消耗标况下22.4L O2，则乙装置中SO2和NO转化的物质的量共有___________mol，此时甲装置中有___________NA质子通过交换膜。 【答案】 NO－3e－＋2H2O=＋4H＋ 2.8 4 【解析】根据图示，NO－空气的燃料电池中生成产物HNO3，总反应为4NO＋3O2＋2H2O=4HNO3。NO失去电子转化为HNO3，发生氧化反应，在负极发生氧化，则负极的电极反应为NO－3e－＋2H2O=＋4H＋。整个装置为一个串联的电路，任何截面经过的电量都是相同的。若甲装置中消耗标况下22.4L O2，则整个装置中转移了4mol电子。SO2和NO转化为(NH4)2SO4，电解方程式为2NO＋5SO2＋8H2O(NH4)2SO4＋4H2SO4，消耗2molNO和5molSO2转移了10mol电子；当电路中转移4mol电子时，则消耗了。0.8molNO和2molSO2，共2.8mol；经过任何一个截面的电量都是相同的，1个H＋带1个正电荷，当整个装置中转移了4mol电子时，则甲装置中有4 NA质子通过交换膜。 思维建模 解答燃料电池题目的三个关键点 1．要注意介质是什么？是电解质溶液还是熔融盐或氧化物。 2．通入负极的物质为燃料，通入正极的物质为氧气。 3．通过介质中离子的移动方向，可判断电池的正、负极，同时考虑该离子参与移向一极的电极反应。 【变式训练1·变载体】（2024名校联盟）微生物燃料电池(MFC)作为一种新型微生物电化学工艺，可以在降解有机物的同时放电，MFC电池的工作原理如图所示，正极需直接暴露在空气中，下列说法错误的是 A. “气体a”为氧气 B. 电极A的反应为 C. 将整套装置暴露在空气中，可以增大电流强度 D. 消耗时，理论上燃料电池气体产物的体积在标况下为22.4L(忽略气体溶解) 【答案】C 【解析】电极A存在厌氧产电菌，不能直接暴露在空气中，而正极需直接暴露在空气中，说明电极A为负极，电极B为正极，燃料电池中正极通入O2得到电子生成H2O，电极方程式为：O2+4H++4e-=2H2O，乙酸盐在负极失去电子生成CO2，电极方程式为：。 【详解】A．由分析可知，电极B为正极，燃料电池中正极通入O2得到电子生成H2O，“气体a”为氧气，A正确；B．由分析可知，电极A为负极，乙酸盐在负极失去电子生成CO2，电极方程式为：，B正确；C．电极A存在厌氧产电菌，将整套装置暴露在空气中，会抑制厌氧产电菌的活性，不可以增大电流强度，C错误；D．正极电极方程式为：O2+4H++4e-=2H2O，消耗时，得到4mol电子，负极电极方程式为：，生成1molCO2，标况下的体积为22.4L，D正确。 【最新科技成果与学科知识结合】【变式训练2】（2025济宁期末）山东大学晶体材料国家重点实验室将光电化学分解水和燃料电池技术相结合，利用低成本的生物质酒石酸为有机燃料，创新性的设计了光电化学生物质燃料电池。下列说法错误的是 A.放电过程中溶剂的质量不变 B.X为 C.b电极上每产生，电路中转移电子数为 D.a、b两电极上产生气体的体积比为5：4 【答案】A 【解析】如图所示，b电极上的反应为酒石酸失电子生成二氧化碳，电极方程式为；根据题干，该电池将分解水和燃料电池技术相结合，则a电极上的反应为水得电子生成氢气：。 A．溶剂是水，当两电极均转移10mol电子时，a电极消耗10mol水生成10molOH-，b电极消耗2mol水生成10molH+，则放电过程在消耗12mol水、生成10mol水，溶剂质量改变，故A错误；B．据分析，X为H2，故B正确；C．根据b电极的电极方程式：，则产生1molCO2转移2.5mol电子，电子数为2.5NA，故C正确；D．当两电极均转移10mol电子时，产生CO2和H2的物质的量比为4：5，在相同条件下，物质的量比等于体积比，则a、b两电极上产生气体的体积比为5：4，故D正确。 【变式训练3·变题型】一种双阴极微生物燃料电池装置可以同时进行硝化和反硝化脱氮，其中硝化过程中被氧化。 电池工作时，“厌氧阳极”的电势比“好氧阴极”___________(填“高”或“低”)，“厌氧阳极”若流出1.2mol电子，该区域“出水”比“进水”减轻了___________g(假设气体全部逸出)。 【答案】低 14.4 【解析】在微生物燃料电池中，“厌氧阳极”是发生氧化反应的电极，而“好氧阴极”是发生还原反应的电极；根据电化学原理，“厌氧阳极”实际是负极，“好氧阴极”是正极；因此，“厌氧阳极”的电势比“好氧阴极”低；“厌氧阳极”的电极反应式为，每1molC6H12O6反应，消耗6molH2O，转移24mole-，“厌氧阳极”区质量减少，所以当流出1.2mole-时，质量减少14.4g。 考向4 新型化学电源 例4（2024菏泽期中）我国科研人员以二硫化钼作为电极催化剂，研发出一种电池系统，该电池同时具备合成氨和对外供电的功能，其工作原理如图所示(双极膜可将水解离为和，并实现其定向通过)。下列说法正确的是 A. 使用电极能加快合成氨的速率，增加氨产量 B. 电极反应式为 C. 生成时，有通过双极膜右侧膜进入溶液 D. 电路中通过时，理论上可以转化的质量为 【答案】AC 【解析】Zn/ZnO电极为负极，失电子发生氧化反应，电极反应式为Zn-2e-+2OH-=ZnO+H2O，MoS2电极为正极，电极反应式为NO+4H2O+5e-=NH3+5OH-； 【详解】A．是电极反应的催化剂，催化剂能降低反应的活化能，加快合成氨的速率，增加氨产量，故A正确；B．由分析可知，Zn/ZnO电极为负极，电极反应式为Zn-2e-+2OH-=ZnO+H2O，故B错误； C．根据正极的反应式NO+4H2O+5e-=NH3+5OH-，生成时，转移5mol电子，有向正极移动，即有通过双极膜右侧膜进入溶液，故C正确；D．根据正极的反应式NO+4H2O+5e-=NH3+5OH-，则当电路通过10mol e-时，理论上可以转化一氧化氮的质量为2mol×30g/mol=60g，故D错误。 思维建模 离子交换膜类型和作用 1.常见的离子交换膜 种类 允许通过的离子 移动方向 阳离子交换膜 只允许阳离子通过 阳离子→电解池的阴极(或原电池的正极) 阴离子交换膜 只允许阴离子通过 阴离子→电解池的阳极(或原电池的负极) 质子交换膜 只允许H＋通过 质子→电解池的阴极(或原电池的正极) 2.离子交换膜的作用 (1)平衡两边电极区的电荷。 (2)避免交换膜两边物质发生反应(反应物发生反应或产物发生反应)。 (3)形成交换膜两边电解质溶液浓度不同的浓差电池。 【浓度差电池】【变式训练1】（2024济南一中期中）己二腈是合成尼龙-66的中间体。某小组利用多组浓差电池为电源，以丙烯腈为原料通过电解法合成己二腈的原理示意图如下(铜电极质量均为)： 下列说法不正确的是 A.铜电极(1)为原电池的正极，发生还原反应 B.当甲室两电极质量差为时，理论上可生成己二腈 C.乙室可选用阳离子交换膜，向左移动 D.石墨电极(1)的电极反应式为 【答案】B 【解析】浓差电池中，根据甲室隔膜两侧溶液的浓度，Cu(2) 失去电子，故电极为负极，电极反应式为Cu-2e-=Cu2+，Cu(1)电极为正极，电极上发生得电子的还原反应，电极反应为Cu2++2e-=Cu，则电解槽中C(1)极为阴极、C(2)极为阳极，阳极上水失电子生成氧气和氢离子，电极反应为： 2H2O-4e-=O2↑+4H+，阴极上丙烯腈合成己二腈得电子。 A．根据甲室隔膜两侧溶液的浓度，失去电子，故电极为负极，电极反应式为，(1)电极为正极，电极上发生得电子的还原反应，A正确；B．当甲室两电极质量差为时，转移电子的物质的量为，由可知，制备己二腈，B错误；C．根据乙室阳极、阴极的反应，乙室选用阳离子交换膜，移向阴极，C正确；D．石墨电极(1)的电极反应式为，D正确。 【变式训练2·变载体】（2024潍坊期中）新型水泥基电池是一种建筑储能装置。在制钢筋混凝土时，在水泥砂浆中加入少量短碳纤维和一定量的碱性溶液作为电解质，按照分层式电池结构制作可充电水泥基电池，充放电工作原理如图所示。下列说法错误的是 A. 充电时，M为阳极 B. 放电时，从左向右移动 C. 放电时，M极电极反应式为： D. 充电时，N电极反应式为： 【答案】BC 【解析】由图可知，放电时，N极为负极，电极反应式为3Fe-8e-+8OH-=Fe3O4+4H2O，M极为正极，电极反应式为NiOOH+H2O+e-=Ni(OH)2+OH-，充电时，N极为阴极，电极反应式为Fe3O4+8e-+4H2O=3Fe+8OH-，M极为阳极。 A．由分析可知，充电时，M为阳极，故A正确；B．放电时，OH-从右(正极)向左(负极)移动，故B错误； C．放电时，M极为正极，发生还原反应，电极反应式为NiOOH+H2O+e-=Ni(OH)2+OH- ，故C错误； D．充电时，N极为阴极，电极反应式为，故D正确。 【储液循环电池】【变式训练3】（2025烟台期末）一种新型氯流电池设备及电极a工作过程中的物质转化如图所示，下列说法错误的是 A.放电时，电极a为负极 B.充电时，b电极反应式 C.电极b消耗，电极a质量增大46g D.充电时，向电极a移动 【答案】BC 【解析】A．放电时，从电极a物质转化看，转化为，元素化合价升高，发生氧化反应，根据原电池原理，发生氧化反应的电极是负极，所以电极a为负极，故A正确； B．充电时，该装置为电解池，电极b为阳极，发生氧化反应，电极反应式应该是，而不是，故B错误； C． 电极b发生反应 ，消耗1mol时转移2mol电子。电极a反应为，根据电子守恒，电极a会减少2mol ，减少的质量为，而不是增大46g，故C错误； D．充电时为电解池，阳离子向阴极移动，电极a是阴极，所以向电极a移动，故D正确。 1.（2025年·山东12）全铁液流电池工作原理如图所示，两电极分别为石墨电极和负载铁的石墨电极。下列说法正确的是 A.隔膜为阳离子交换膜 B.放电时，a极为负极 C.充电时，隔膜两侧溶液浓度均减小 D.理论上，每减少总量相应增加 【答案】BC 【解析】全铁流电池原理为2Fe3++Fe=3Fe2+，a极发生Fe-2e-=Fe2+，为负载铁的石墨电极做负极，b极发生Fe3++e-=Fe2+，发生还原反应，b为石墨电极，做正极，依次解题。 A．两极通过阴离子平衡电荷，隔膜允许阴离子通过，为阴离子交换膜，A错误；B．根据分析，放电时，a极为负极，b极为正极，B正确；C．充电时，a接电源负极，为阴极，电极反应式为Fe2++2e-=Fe，b接电源正极，为阳极，发生的电极反应式为：Fe2+-e-=Fe3+，两极的Fe2+均减少，C正确；D．根据总反应方程式2Fe3++Fe=3Fe2+可知，Fe3+减少1mol，Fe2+增加1.5mol，D错误。 2．（2024·山东12）由下列事实或现象能得出相应结论的是（　　） 事实或现象 结论 A 向酸性KMnO4溶液中加入草酸、紫色褪去 草酸具有还原性 B 铅蓄电池使用过程中两电极的质量均增加 电池发生了放电反应 C 向等物质的量浓度的NaCl、Na2CrO4混合溶液中滴加AgNO3溶液，先生成AgCl白色沉淀 Ksp（AgCl）＜Ksp（Ag2CrO4） D 2NO2⇌N2O4为基元反应，将盛有NO2的密闭烧瓶浸入冷水，红棕色变浅 正反应活化能大于逆反应活化能 【答案】AB 【解答】A．酸性高锰酸钾溶液具有强氧化性，能氧化还原性的物质，根据实验现象知，草酸能被酸性高锰酸钾溶液氧化，则草酸具有还原性，故A正确；B．铅蓄电池放电时，负极反应式为Pb+﹣2e﹣＝PbSO4，正极反应式为+PbO2+2e﹣+4H+＝PbSO4+2H2O，充电时，阳极发生氧化反应：PbSO4+2H2O﹣2e﹣＝PbO2+4H++；阴极发生还原反应：PbSO4+2e﹣＝Pb+，放电时两个电极质量增加、充电时两个电极质量减少，故B正确；C．在等浓度NaCl和Na2CrO4稀溶液中滴加AgNO3溶液，先生成AgCl沉淀，说明Cl﹣和沉淀时，所需的c（Cl﹣）更小，但由于AgCl和Ag2CrO4的Ksp表达式不同，故不能说明Ksp（AgCl）＜Ksp（Ag2CrO4），故C错误；D．降低温度，红棕色变浅，说明平衡正向移动，则正反应为放热反应，ΔH＝正反应的活化能﹣逆反应的活化能＜0，所以正反应活化能小于逆反应活化能，故D错误。 3.（2023·山东11）利用热再生氨电池可实现电镀废液的浓缩再生。电池装置如图所示，甲、乙两室均预加相同的电镀废液，向甲室加入足量氨水后电池开始工作。下列说法正确的是 A.甲室电极为正极 B.隔膜为阳离子膜 C.电池总反应为： D.扩散到乙室将对电池电动势产生影响 【答案】CD 【解析】A. 向甲室加入足量氨水后电池开始工作，则甲室电极溶解，变为铜离子与氨气形成，因此甲室电极为负极，故A错误； B. 浓差电池浓度差越大越有利反应进行，在原电池内电路中阳离子向正极移动，若隔膜为阳离子膜，电极溶解生成的铜离子要向右侧移动，浓度差会缩小，不利电池反应进行，故B错误； C. 左侧负极是，正极是，则电池总反应为：，故C正确； D. 扩散到乙室会与铜离子反应生成，铜离子浓度降低，铜离子得电子能力减弱，因此将对电池电动势产生影响，故D正确。 4.（2022年·山东13）设计如图装置回收金属钴。保持细菌所在环境pH稳定，借助其降解乙酸盐生成，将废旧锂离子电池的正极材料转化为，工作时保持厌氧环境，并定时将乙室溶液转移至甲室。已知电极材料均为石墨材质，右侧装置为原电池。下列说法正确的是 A.装置工作时，甲室溶液pH逐渐增大 B.装置工作一段时间后，乙室应补充盐酸 C.乙室电极反应式为 D.若甲室减少，乙室增加，则此时已进行过溶液转移 【答案】BD 【解析】由于乙室中两个电极的电势差比甲室大，所以乙室是原电池，甲室是电解池，然后根据原电池、电解池反应原理分析解答。 A．电池工作时，甲室中细菌上乙酸盐的阴离子失去电子被氧化为CO2气体，同时生成H+，电极反应式为CH3COO--8 e-+2 H2O =2CO2↑+7 H+，H+通过阳膜进入阴极室，甲室的电极反应式为Co2++2e-=Co，因此，甲室溶液pH逐渐减小，A错误；B．对于乙室，正极上LiCoO2得到电子，被还原为Co2+，同时得到Li+，其中的O2-与溶液中的H+结合H2O，电极反应式为2LiCoO2+2e-+8H+=2Li++2Co2++4H2O，负极发生的反应为CH3COO--8 e-+2 H2O =2CO2↑+7 H+，负极产生的H+通过阳膜进入正极室，但是乙室的H+浓度仍然是减小的，因此电池工作一段时间后应该补充盐酸，B正确；C．电解质溶液为酸性，不可能大量存在OH-，乙室电极反应式为：LiCoO2+e-+4H+=Li++Co2++2H2O，C错误；D．若甲室Co2+减少200 mg，则电子转移物质的量为n(e-)= ；若乙室Co2+增加300 mg，则转移电子的物质的量为n(e-)=，由于电子转移的物质的量不等，说明此时已进行过溶液转移，即将乙室部分溶液转移至甲室，D正确。 5.（2021年·山东10） 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 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1molO2时，理论上N2H4—O2燃料电池气体产物的体积在标准状况下为11.2L 【答案】C 【解析】碱性环境下，甲醇燃料电池总反应为：2CH3OH+3O2+4KOH=2K2CO3+6H2O；N2H4-O2清洁燃料电池总反应为：N2H4+O2=N2+2H2O；偏二甲肼[(CH3)2NNH2]中C和N的化合价均为-2价，H元素化合价为+1价，所以根据氧化还原反应原理可推知其燃料电池的总反应为：(CH3)2NNH2+4O2+4KOH=2K2CO3+N2+6H2O，据此结合原电池的工作原理分析解答。 A．放电过程为原电池工作原理，所以钾离子均向正极移动，A错误；B．根据上述分析可知，N2H4-O2清洁燃料电池的产物为氮气和水，其总反应中未消耗KOH，所以KOH的物质的量不变，其他两种燃料电池根据总反应可知，KOH的物质的量减小，B错误；C．理论放电量与燃料的物质的量和转移电子数有关，设消耗燃料的质量均为mg，则甲醇、N2H4和(CH3)2NNH2放电量（物质的量表达式）分别是：、、，通过比较可知(CH3)2NNH2理论放电量最大，C正确；D．根据转移电子数守恒和总反应式可知，消耗1molO2生成的氮气的物质的量为1mol，在标准状况下为22.4L，D错误 6.（2020年·山东10）微生物脱盐电池是一种高效、经济的能源装置，利用微生物处理有机废水获得电能，同时可实现海水淡化。现以NaCl溶液模拟海水，采用惰性电极，用下图装置处理有机废水(以含 CH3COO-的溶液为例)。下列说法错误的是 A. 负极反应为 B. 隔膜1为阳离子交换膜，隔膜2为阴离子交换膜 C. 当电路中转移1mol电子时，模拟海水理论上除盐58.5g D. 电池工作一段时间后，正、负极产生气体的物质的量之比为2:1 【答案】B 【解析】据图可知a极上CH3COOˉ转化为CO2和H+，C元素被氧化，所以a极为该原电池的负极，则b极为正极。 A．a极为负极，CH3COOˉ失电子被氧化成CO2和H+，结合电荷守恒可得电极反应式为CH3COOˉ+2H2O-8eˉ=2CO2↑+7H+，故A正确；B．为了实现海水的淡化，模拟海水中的氯离子需要移向负极，即a极，则隔膜1为阴离子交换膜，钠离子需要移向正极，即b极，则隔膜2为阳离子交换膜，故B错误；C．当电路中转移1mol电子时，根据电荷守恒可知，海水中会有1molClˉ移向负极，同时有1molNa+移向正极，即除去1molNaCl，质量58.5g，故C正确；D．b极为正极，水溶液为酸性，所以氢离子得电子产生氢气，电极反应式为2H++2eˉ=H2↑，所以当转移8mol电子时，正极产生4mol气体，根据负极反应式可知负极产生2mol气体，物质的量之比为4:2=2:1，故D正确。 1 / 2 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $$ 第02讲 原电池、化学电源 目录 01 02 体系构建·思维可视 03 核心突破·靶向攻坚 考点一 原电池构成及工作原理 知识点1 原电池概念及构成条件 知识点2 原电池原理 知识点3 原电池应用 考向1 原电池的工作原理 【思维建模】原电池正、负极的判断依据 考向2 原电池原理的应用 【思维建模】从组成、熔沸点、性质角度区分纯净物和混合物 考点二 常见的化学电源 知识点1 一次电池 知识点2 二次电池 知识点3 燃料电池 考向1 一次电池的工作原理及应用 考向2 二次电池的工作原理及应用 【思维建模】电极反应式书写的一般方法 考向3 燃料电池的工作原理及应用 【思维建模】解答燃料电池题目的三个关键点 考向4 新型化学电源 【思维建模】离子交换膜的类型和作用 04真题溯源·考向感知 考点要求 考察形式 2025年 2024年 2023年 2022年 2021年 原电池的工作原理及应用 选择题 非选择题 13T,(4分) 化学电源 选择题 非选择题 12T,(4分) 12T,(4分) 11T,(4分) 10T,(2分) 考情分析： 1．从命题题型和内容上看，化学电源师近五年山东高考命题热点，试题主要以选择题呈现，考查内容主要以新型化学电源为背景，考查原电池的工作原理以及电极反应方程式的书写、离子移动方向等。同时会与电解池相结合，进行综合性考查。 2．从命题思路上看，侧重以新型电源为载体考查原电池的工作原理。常以新型电源和生产生活、科学实验、物质制备等为背景，考查电极的判断、离子或电子的移动方向、电子转移数目的判断和电极反应式的书写等。 复习目标： 1.理解原电池的构成、工作原理及应用，能正确判断原电池的两极。 2.了解常见化学电源的种类及其工作原理。 3.了解新型化学电源的工作原理，能够书写常见化学电源的电极反应式和总反应方程式。 考点一 原电池的构成及工作原理 知识点1 原电池的概念及构成条件 1．原电池的概念和反应实质 原电池是将______能转化为______的装置，其反应的实质是________________________。 2.原电池构成条件 ①两种不同活性的电极(燃料电池两极都为石墨电极) ②离子导体：电解质溶液、熔融电解质、固态离子导体，只能传导______ ③电子导体：导线，只能传到______ ④形成闭合回路 知识点2 原电池原理 1. 原理示意图及原电池模型(以锌铜原电池为例)及 2.电极及反应类型 负极：电子流______——一般活动性______——发生______反应； 正极：电子流______——一般活动性______——发生______反应。 3.盐桥(含KCl饱和溶液的琼脂)作用 ①连接内电路，形成闭合回路；②平衡电荷，Cl－移向______，K＋移向______；③减少能量损耗。 (3)三个流向 ①外电路电子的流向：电子由______出发经导线流向______(电子不入水)。 ②溶液中离子的流向：阳离子向______迁移；阴离子向______迁移。 ③电流流向：电流由______出发经导线流向______，再由______出发经溶液流向______，形成闭合回路。 得分速记 电子不入水，离子不上岸 外电路中由电子的定向移动产生电流，而电解质溶液内部只有离子的定向移动，没有电子的移动。 知识点3 原电池应用 (1)比较金属的活动性，在原电池中，一般较活泼的金属作______极，正极一般是活动性较弱的金属(或非金属)。(注意电解质溶液对电极反应的影响)。。 (2)加快化学反应速率，创造多个微电池反应环境，可加快反应(腐蚀)速率。 (3)应用于金属防护：将需要保护的金属制品作原电池的______而受到保护 (4)设计原电池。 ①首先将自发进行氧化还原反应分成两个半反应。 ②根据原电池反应的特点，结合两个半反应找出正、负极材料和电解质溶液。 【易混易错】判断原电池正、负极的特殊情况 　判断原电池的正、负极除考虑两极的活泼性外，还应考虑电解质溶液的性质。 （1）Fe－Cu－稀硫酸原电池中，电解质溶液是稀硫酸，Fe作负极，电极反应：Fe－2e－Fe2＋；Fe－Cu－浓硝酸原电池中，电解质溶液是浓硝酸，刚开始时活泼金属Fe作负极，反应进行一段时间后，Fe发生钝化，Cu作负极，电极反应：Cu－2e－Cu2＋； （2）Mg－Al－稀硫酸原电池中，电解质溶液是稀硫酸，Mg较活泼，作负极，电极反应：Mg－2e－Mg2＋；但Mg－Al－NaOH溶液原电池中，电解质溶液是NaOH溶液，Al作负极，电极反应：Al－3e－＋4OH－[Al（OH）4]－。 考向1 原电池原理工作原理 例1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 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 思维建模 原电池正、负极的判断依据 1.依据电子流向：电子由负极出发经导线流向正极(溶液中无电子流动)。 2.依据电流流向：电流由正极出发经导线流向负极，正极的电势高，负极的电势低。 3.依据离子迁移方向(正正负负)：阳离子向正极迁移；阴离子向负极迁移。 4.依据两极材料：一般活泼金属作负极，活泼性较弱的金属或惰性电极作正极。（注意特例） 5.依据电极现象：一般，电极逐渐溶解的为负极，电极增重或有气体放出的为正极。 6.依据电极反应：失去电子发生氧化反应的一极是负极，得到电子发生还原反应的一极是正极。 7.依据电解质溶液：能与电解质溶液反应的一极作负极，不能与电解质溶液反应的一极作正极。 【变式训练1·变考法】如图所示原电池的反应原理为2NH＋Zn===Zn2＋＋2NH3↑＋H2↑。下列说法正确的是( ) A. 石墨为电池的负极 B. 电池工作时Zn逐渐被消耗 C. 电子由石墨电极经外电路流向Zn电极 D. 反应2NH＋Zn===Zn2＋＋2NH3↑＋H2↑在负极上发生 【海水资源利用与学科知识结合】【变式训练2·变载体】（2024潍坊期中）我国科学家发现海泥细菌电池在海水/海泥界面产生天然电压。下列关于海泥细菌电池的说法错误的是 A.电极电势： B.海泥做电池的电子导体 C.负极电极反应式： D.由B附近移向A附近 考向2 原电池原理的应用 例2有a、b、c、d四种金属，当a、b组成原电池时，电子流动方向a→b；当a、d组成原电池时，a为正极；b与c构成原电池时，电极反应式为c2＋＋2e－===c、b－2e－===b2＋，则a、b、c、d的金属性由强到弱的顺序为( ) A. a＞b＞c＞d B. a＞b＞d＞c C. d＞c＞a＞b D. d＞a＞b＞c 【变式训练1·变考法】（2024名校联盟期中）某化学兴趣小组，通过实验验证溶液可溶解试管内壁的银镜，现设计如下实验探究溶解的原因。向附着银镜的试管中加入相应试剂至浸没银镜，记录如表所示： 实验序号 实验操作或装置 实验操作现象 ⅰ 4mL饱和碘水和少量紫黑色 固体30min后，银镜少部分溶解，溶液棕黄色变浅；放置24h后，紫黑色固体表面上有黄色固体，上层溶液接近无色；搅拌后，银镜继续溶解 ⅱ 4mL饱和碘水和一定量KI固体(溶液中KI为) 15min后银镜部分溶解，溶液棕黄色变浅；放置24h后，试管壁上仍有未溶解的银镜，溶液无色 ⅲ 步骤1.向石墨电极附近滴加饱和碘水，指针向右偏转，检流计读数为bmA；步骤2.再向左侧烧杯中加入一定量KI(浓度为)，指针向右偏转，检流计读数为，有黄色固体生成 已知：①易溶于KI溶液，并发生反应和氧化性几乎相同；②本实验中，检流计读数越大，说明氧化剂氧化性(或还原剂还原性)越强。下列说法正确的是 A.实验ⅰ中，搅拌后银镜继续溶解的原因是)继续溶解增大其浓度，促使银镜继续反应 B.根据实验ⅰ和ii可知，KI加快银镜的溶解速率原因是实验ⅱ中大于实验ⅰ中 C.在实验Ⅲ中，KI可能是通过降低溶液中c(Ag+)，提高Ag的还原性 D.实验ⅲ中步骤1的Ag的溶解速率和实验ⅰ的Ag的溶解速率相等 【变式训练2·变考法】根据下图,可判断出下列离子方程式中错误的是(　　) A.2Ag(s)+Cd2+(aq)===2Ag+(aq)+Cd(s) B.Co2+(aq)+Cd(s)===Co(s)+Cd2+(aq) C.2Ag+(aq)+Cd(s)===2Ag(s)+Cd2+(aq) D.2Ag+(aq)+Co(s)===2Ag(s)+Co2+(aq) 考点二 常见的化学电源 知识点1 一次电池 (1)碱性锌锰干电池 总反应：Zn＋2MnO2＋2H2O===2MnO(OH)＋Zn(OH)2。 负极材料：______。 负极反应：________________________。 正极材料：碳棒。 正极反应：______________________________。 (2)纽扣式锌银电池 总反应式：Zn＋Ag2O＋H2O===Zn(OH)2＋2Ag。 电解质溶液是______。 负极材料：Zn。负极反应：________________________。 正极材料：______。正极反应：______________________________。 知识点2 二次电池 铅酸蓄电池是最常见的二次电池，总反应：Pb＋PbO2＋2H2SO42PbSO4＋2H2O。 (1)放电时： 负极反应式：________________________； 正极反应式：____________________________________。 放电时，当外电路上有2 mol e－通过时，溶液中消耗H2SO4 2 mol。 (2)充电时： 阴极反应式：________________________； 阳极反应式：____________________________________。 充电一段时间电解质溶液的pH______(填“增大”“减小”或“不变”)。 得分速记 二次电池充电链接四字诀“正正负负”，即充电时电极的连接：负接负作阴极，正接正作阳极。 知识点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：酸性条件、碱性条件、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) 正极：__________________，负极：______________________________。 ②碱性溶液 正极：________________________，负极：________________________。 ③固体氧化物(其中O2－可以在固体介质中自由移动) 正极：________________________，负极：______________________________。 ④熔融碳酸盐(C) 正极(通入CO2)：________________________，负极：________________________。 得分速记 熟练记忆燃料电池常见的四种正极反应式 酸性电解质：O2＋4e－＋4H＋===2H2O ；碱性电解质：O2＋4e－＋2H2O===4OH－ 固体氧化物电解质：O2＋4e－===2O2－ ；熔融碳酸盐电解质：O2＋4e－＋2CO2===2C 考向1 一次电池的原理及应用 例1 (2024·北京，3)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.MnO2发生氧化反应 D.锌筒发生的电极反应为Zn－2e－===Zn2＋ 【变式训练1·变载体】一次性碱性锌锰干电池（结构如图所示）是一种使用广泛的便携式电源，电池总反应为Zn＋2MnO2＋H2OZnO＋2MnOOH。下列说法错误的是（　　） A.MnOOH中Mn的化合价为＋3价 B.正极参与反应的物质为MnO2和H2O C.负极的电极反应为Zn－2e－Zn2＋ D.金属外壳起到容器作用，不参与电极反应 【变式训练2·变题型】锂锰电池的体积小、性能优良,是常用的一次电池。该电池反应原理如图所示,其中电解质LiClO4溶于混合有机溶剂中,Li+通过电解质迁移入MnO2中,生成LiMnO2。回答下列问题: ①外电路的电流方向是由 (填字母,下同)极流向 极。  ②是否可用水代替电池中的混合有机溶剂? (填“是”或“否”),原因是 。  ③电池b极反应式为 。  【变式训练3·变载体】(2023·海南，8)利用金属Al、海水及其中的溶解氧可组成电池，如图所示。下列说法正确的是(　　) A.b电极为电池正极 B.电池工作时，海水中的Na＋向a电极移动 C.电池工作时，紧邻a电极区域的海水呈强碱性 D.每消耗1 kg Al，电池最多向外提供37 mol电子的电量 考向2 二次电池的原理及应用 例2（2024菏泽期中）某低成本储能电池原理如图所示。下列说法正确的是 A.放电时多孔碳电极附近逐渐增大 B.电池充电时多孔碳电极反应为： C.放电时每转移电子，负极质量减少 D.放电总反应： 思维建模 电极反应式书写的一般方法 (2)已知总反应式的复杂电极反应式的书写方法 ①首先写出较简单的电极反应式。 ②复杂电极反应式=总反应式－简单电极反应式。 ③注意电子守恒。 【变式训练1·变载体】（2024济南一中期中）某新型钠离子二次电池(如图)用溶解了NaPF6的二甲氧基乙烷作电解质溶液。放电时嵌入PbSe中的Na变成Na+后脱嵌。下列说法错误的是 A. 外电路通过1mol电子时，理论上两电极质量变化的差值为23g B. 充电时，阳极电极反应为： C. 放电一段时间后，电解质溶液中的Na+浓度基本保持不变 D. 电解质溶液不能用NaPF6的水溶液替换 【变式训练2·变题型】（2024名校联盟期中）常用作锂离子电池的电极材料，某种锂离子二次电池的总反应为，装置如图所示(a极材料为金属锂和石墨的复合材料)。 ①图中及移动方向说明该电池处于___________状态(填“充电”、“放电”)。 ②用铅蓄电池给该电池充电时，a极连接铅蓄电池的___________(填“Pb电极”、“电极”)，当锂离子电池中通过隔膜的离子为0.2mol时，则铅蓄电池正极增重___________g。 【变式训练3·变考法】（2025泰安期末）磷酸铁锂“刀片电池”放电时的总反应：，工作原理如图所示。下列说法正确的是 A.放电时，铝箔作负极 B.放电时，通过隔膜移向负极 C.充电时，阴极质量增加 D.充电时的阳极反应式为 考向3 燃料电池原理及应用 例3（2024菏泽期中）某同学设计用NO—空气质子交换膜燃料电池探究将雾霾中SO2、NO转化为(NH4)2SO4的原理。 该燃料电池放电过程中负极电极反应为___________，若甲装置中消耗标况下22.4L O2，则乙装置中SO2和NO转化的物质的量共有___________mol，此时甲装置中有___________NA质子通过交换膜。 思维建模 解答燃料电池题目的三个关键点 1．要注意介质是什么？是电解质溶液还是熔融盐或氧化物。 2．通入负极的物质为燃料，通入正极的物质为氧气。 3．通过介质中离子的移动方向，可判断电池的正、负极，同时考虑该离子参与移向一极的电极反应。 【变式训练1·变载体】（2024名校联盟）微生物燃料电池(MFC)作为一种新型微生物电化学工艺，可以在降解有机物的同时放电，MFC电池的工作原理如图所示，正极需直接暴露在空气中，下列说法错误的是 A. “气体a”为氧气 B. 电极A的反应为 C. 将整套装置暴露在空气中，可以增大电流强度 D. 消耗时，理论上燃料电池气体产物的体积在标况下为22.4L(忽略气体溶解) 【最新科技成果与学科知识结合】【变式训练2】（2025济宁期末）山东大学晶体材料国家重点实验室将光电化学分解水和燃料电池技术相结合，利用低成本的生物质酒石酸为有机燃料，创新性的设计了光电化学生物质燃料电池。下列说法错误的是 A.放电过程中溶剂的质量不变 B.X为 C.b电极上每产生，电路中转移电子数为 D.a、b两电极上产生气体的体积比为5：4 【变式训练3·变题型】一种双阴极微生物燃料电池装置可以同时进行硝化和反硝化脱氮，其中硝化过程中被氧化。 电池工作时，“厌氧阳极”的电势比“好氧阴极”___________(填“高”或“低”)，“厌氧阳极”若流出1.2mol电子，该区域“出水”比“进水”减轻了___________g(假设气体全部逸出)。 考向4 新型化学电源 例4（2024菏泽期中）我国科研人员以二硫化钼作为电极催化剂，研发出一种电池系统，该电池同时具备合成氨和对外供电的功能，其工作原理如图所示(双极膜可将水解离为和，并实现其定向通过)。下列说法正确的是 A. 使用电极能加快合成氨的速率，增加氨产量 B. 电极反应式为 C. 生成时，有通过双极膜右侧膜进入溶液 D. 电路中通过时，理论上可以转化的质量为 思维建模 离子交换膜类型和作用 1.常见的离子交换膜 种类 允许通过的离子 移动方向 阳离子交换膜 只允许阳离子通过 阳离子→电解池的阴极(或原电池的正极) 阴离子交换膜 只允许阴离子通过 阴离子→电解池的阳极(或原电池的负极) 质子交换膜 只允许H＋通过 质子→电解池的阴极(或原电池的正极) 2.离子交换膜的作用 (1)平衡两边电极区的电荷。 (2)避免交换膜两边物质发生反应(反应物发生反应或产物发生反应)。 (3)形成交换膜两边电解质溶液浓度不同的浓差电池。 【浓度差电池】【变式训练1】（2024济南一中期中）己二腈是合成尼龙-66的中间体。某小组利用多组浓差电池为电源，以丙烯腈为原料通过电解法合成己二腈的原理示意图如下(铜电极质量均为)： 下列说法不正确的是 A.铜电极(1)为原电池的正极，发生还原反应 B.当甲室两电极质量差为时，理论上可生成己二腈 C.乙室可选用阳离子交换膜，向左移动 D.石墨电极(1)的电极反应式为 【变式训练2·变载体】（2024潍坊期中）新型水泥基电池是一种建筑储能装置。在制钢筋混凝土时，在水泥砂浆中加入少量短碳纤维和一定量的碱性溶液作为电解质，按照分层式电池结构制作可充电水泥基电池，充放电工作原理如图所示。下列说法错误的是 A. 充电时，M为阳极 B. 放电时，从左向右移动 C. 放电时，M极电极反应式为： D. 充电时，N电极反应式为： 【储液循环电池】【变式训练3】（2025烟台期末）一种新型氯流电池设备及电极a工作过程中的物质转化如图所示，下列说法错误的是 A.放电时，电极a为负极 B.充电时，b电极反应式 C.电极b消耗，电极a质量增大46g D.充电时，向电极a移动 1.（2025年·山东12）全铁液流电池工作原理如图所示，两电极分别为石墨电极和负载铁的石墨电极。下列说法正确的是 A.隔膜为阳离子交换膜 B.放电时，a极为负极 C.充电时，隔膜两侧溶液浓度均减小 D.理论上，每减少总量相应增加 2．（2024·山东12）由下列事实或现象能得出相应结论的是（　　） 事实或现象 结论 A 向酸性KMnO4溶液中加入草酸、紫色褪去 草酸具有还原性 B 铅蓄电池使用过程中两电极的质量均增加 电池发生了放电反应 C 向等物质的量浓度的NaCl、Na2CrO4混合溶液中滴加AgNO3溶液，先生成AgCl白色沉淀 Ksp（AgCl）＜Ksp（Ag2CrO4） D 2NO2⇌N2O4为基元反应，将盛有NO2的密闭烧瓶浸入冷水，红棕色变浅 正反应活化能大于逆反应活化能 3.（2023·山东11）利用热再生氨电池可实现电镀废液的浓缩再生。电池装置如图所示，甲、乙两室均预加相同的电镀废液，向甲室加入足量氨水后电池开始工作。下列说法正确的是 A.甲室电极为正极 B.隔膜为阳离子膜 C.电池总反应为： D.扩散到乙室将对电池电动势产生影响 4.（2022年·山东13）设计如图装置回收金属钴。保持细菌所在环境pH稳定，借助其降解乙酸盐生成，将废旧锂离子电池的正极材料转化为，工作时保持厌氧环境，并定时将乙室溶液转移至甲室。已知电极材料均为石墨材质，右侧装置为原电池。下列说法正确的是 A.装置工作时，甲室溶液pH逐渐增大 B.装置工作一段时间后，乙室应补充盐酸 C.乙室电极反应式为 D.若甲室减少，乙室增加，则此时已进行过溶液转移 5.（2021年·山东10） 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 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1molO2时，理论上N2H4—O2燃料电池气体产物的体积在标准状况下为11.2L 6.（2020年·山东10）微生物脱盐电池是一种高效、经济的能源装置，利用微生物处理有机废水获得电能，同时可实现海水淡化。现以NaCl溶液模拟海水，采用惰性电极，用下图装置处理有机废水(以含 CH3COO-的溶液为例)。下列说法错误的是 A. 负极反应为 B. 隔膜1为阳离子交换膜，隔膜2为阴离子交换膜 C. 当电路中转移1mol电子时，模拟海水理论上除盐58.5g D. 电池工作一段时间后，正、负极产生气体的物质的量之比为2:1 1 / 2 学科网（北京）股份有限公司 $$