第02讲 原电池 化学电源（复习讲义）（天津专用）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 考情解码·命题预警 02 体系构建·思维可视 03 核心突破·靶向攻坚 考点一 原电池的工作原理 知识点1 原电池的工作原理 知识点2 原电池原理的应用 考向1 原电池的工作原理 考向2 原电池原理的应用 考点二 常见的化学电源 知识点1 一次电池和二次电池 知识点2 燃料电池 考向1 一次电池 考向2 二次电池（可充电电池） 考向3 燃料电池 04 真题溯源·考向感知 考点要求 考查形式 2025年 2024年 2023年 2022年 原电池的工作原理及应用 选择题 非选择题 —— 天津卷T15,4分 —— 化学电源 选择题 非选择题 —— 天津卷T1，3分 —— 考情分析： 近几年高考对原电池的考查，一般在选择题中以生产、生活、科技等中的问题为载体，考查原电池原理及其应用、氢氧燃料电池(燃料电池)的原理及应用；在工艺流程题中，以考查电极反应式的书写为主。 复习目标： 1．理解原电池的构成、工作原理及应用，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。 2．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。体会研制新型电池的重要性。 3．能够认识和书写新型化学电源的电极反应式。 考点一 原电池的工作原理 知识点1 原电池的工作原理 1．原电池的概念 定义：把________转化为________的装置。 2．原电池的构成 (1)半电池 原电池由两个半电池组成，半电池包括________和________。 (2)电极材料 一般情况下，两个活泼性________的电极，相对活泼的金属作____极，较不活泼的金属（或导电的非金属）作_____极。 (3)形成闭合回路 两个半电池通过________和________连接，形成闭合回路。 两个隔离的半电池通过________连接起来，盐桥中通常是装有含________________的琼脂。 3．原电池的工作原理 (1)一般，原电池反应为________的___________反应，且ΔH_____0。 (2)半反应：负极________电子，发生________反应；正极________电子，发生________反应。 (3)电子流向：电子由________经导线流向________。 (4)离子流向：盐桥中的________流向正极，________流向负极。 (5)盐桥的构成及作用 ①盐桥中大多装有含饱和KCl溶液的琼脂。 ②a.连接内电路，形成____________；b.平衡________，使原电池不断产生电流。 4．单液电池和双液电池的比较 装置Ⅰ中还原剂Zn与氧化剂Cu2+直接接触，会直接发生氧化还原反应，易造成能量损耗；装置Ⅱ中，还原剂在负极区，而氧化剂在正极区，能避免能量损耗。 得分速记 1．原电池正负极的判断方法 (1)看电极材料：一般情况下，两个活泼性不同的电极，相对活泼的金属作负极，较不活泼的金属或导电的非金属作正极。 (2)看电极反应：负极发生氧化反应，正极发生还原反应。 (3)看电子流向：电子从负极经导线流向正极。 (4)看离子移动方向：阳离子向正极移动，阴离子向负极移动。 (5)看电极发生的现象：负极参加反应时，负极材料不断溶解质量减小，正极质量增加或质量不变。 2．原电池中粒子的“移动方向” (1)外电路中电子移动方向：负极→正极。 (2)外电路中电流方向：正极→负极。 (3)电池内部离子移动方向：阴离子→负极，阳离子→正极。 (4)盐桥中(含饱和KCl溶液)离子移动方向：K＋→正极，Cl－→负极。 知识点2 原电池原理的应用 1．设计制作化学电源 (1)将氧化还原反应拆分成两个半反应（即电极反应式）； (2)根据电极反应式确定半电池的电极材料和电解质溶液： 电极材料：一般活泼金属作负极，不活泼金属（或非金属导体）作正极； 电解质溶液：负极电解液一般是负极金属对应的阳离子的溶液；正极电解液一般是氧化剂对应的电解质溶液； (3)画出电池装置图，标出电极材料名称、正负极、电解质溶液等。 2．其他应用 (1)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(或非金属)。 (2)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。 (3)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。 考向1 原电池的工作原理 例1 如图所示为锌铜原电池。下列叙述正确的是( ) A．盐桥的作用是传导离子 B．外电路电子由铜片流向锌片 C．锌片上的电极反应式为Zn2＋＋2e－===Zn D．外电路中有0.2 mol电子通过时，铜片表面质量增加约3.2 g 思维建模 原电池的工作原理 【变式训练1·变考法】分析下图所示的四个原电池装置，其中结论正确的是(　　) 　 A．①②中Mg作负极，③④中Fe作负极 B．②中Mg作正极，电极反应式为6H2O＋6e－===6OH－＋3H2↑ C．③中Fe作负极，电极反应式为Fe－2e－===Fe2＋ D．④中Cu作正极，电极反应式为2H＋＋2e－===H2↑ 【变式训练2·变题型】某兴趣小组同学利用氧化还原反应2KMnO4＋10FeSO4＋8H2SO4===2MnSO4＋5Fe2(SO4)3＋K2SO4＋8H2O设计了如下原电池，其中甲、乙两烧杯中各物质的物质的量浓度均为1 mol·L－1 ，盐桥中装有饱和K2SO4溶液。回答下列问题： (1)发生氧化反应的烧杯是________(填“甲”或“乙”)。 (2)外电路的电流方向为从________(填“a”或“b”，下同)到__________。 (3)电池工作时，盐桥中的SO移向________(填“甲”或“乙”)烧杯。 (4)甲烧杯中发生的电极反应为__________________________。 考向2 原电池原理的应用 例3 依据氧化还原反应2Ag＋(aq)＋Cu(s)===Cu2＋(aq)＋2Ag(s)设计的原电池如图所示(盐桥为盛有KNO3琼脂的U形管)。 请回答下列问题： (1)电极X的材料是_______；电解质溶液Y中的溶质是___________(填化学式)。 (2)银电极为电池的_______极，其电极反应式为_____________________。 (3)盐桥中的NO移向 Cu(NO3)2　溶液。 思维建模 原电池电极反应式的书写方法 1．书写电极反应的原则 电极反应必须符合加和性原则，即两电极反应相加，消去电子后得电池总反应式。利用此原则，电池总反应式减去已知的一电极反应得另一电极反应。 若已知总反应和一个电极反应，总反应—电极反应=另一个电极反应(注意：电极反应转移电子必须相等)。 2．电极反应的书写步骤 (1)找出原电池中发生的氧化还原反应，写出方程式并配平； (2)分析氧化还原反应中的氧化剂、还原剂及电子转移情况； (3)写出电极反应式； (4)若不能完整的写出氧化还原反应方程式，但必须找出氧化剂和还原剂。 【变式训练1·变考法】有a、b、c、d四个金属电极，有关的实验装置及部分实验现象如下： 实验装置 部分实验现象 a极质量减少；b极质量增加 b极有气体产生；c极无变化 d极溶解；c极有气体产生 电流从a极流向d极 由此可判断这四种金属的活动顺序是(　　) A．a＞b＞c＞d B．b＞c＞d＞a C．d＞a＞b＞c D．a＞b＞d＞c 【变式训练2·变题型】根据如图，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 一次电池和二次电池 1．一次电池 (1)碱性锌锰干电池 负极反应：________________________________________； 正极反应：________________________________________； 总反应：Zn＋2MnO2＋2H2O===2MnOOH＋Zn(OH)2。 (2)锌银电池 负极反应：________________________________； 正极反应：________________________________； 总反应：Zn＋Ag2O＋H2O===Zn(OH)2＋2Ag。 2．二次电池 铅蓄电池是最常见的二次电池，负极材料是______，正极材料是________。总反应为Pb(s)＋PbO2(s)＋2H2SO4(aq)2PbSO4(s)＋2H2O(l)。 (1)铅蓄电池的放电反应为________反应 负极：________________________________________ 正极：________________________________________ (2)铅蓄电池的充电反应 阴极：________________________________________ 阳极：________________________________________ 可充电电池充电时原来的负极连接电源的负极作阴极；同理，原来的正极连接电源的正极作阳极，简记为负连负，正连正。 得分速记 (1)电池放电时发生原电池反应，充电时发生电解池反应，在充电时电池的负极接电源的负极，即负极接负极后为阴极，正极接正极后为阳极。 (2)充电时的阴极反应与放电时的负极反应、充电时的阳极反应与放电时的正极反应分别互为逆反应。 (3)阳极和负极都发生氧化反应，阴极和正极都发生还原反应。 (4)充电电池放电时，电解质溶液中的阳离子移向正极，阴离子移向负极，电子从负极经导线流向正极；电池充电时，电解质溶液中的阳离子移向阴极，阴离子移向阳极。 (5)电极附近溶液的pH的变化，根据电极反应进行分析。 知识点2 燃料电池 1．氢氧燃料电池 氢氧燃料电池是目前最成熟的燃料电池，分为酸性和碱性两种。 种类 酸性 碱性 负极反应式 正极反应式 电池总反应式 燃料电池的电极本身不参与反应，有很强的催化活性，起导电作用。燃料和氧化剂连续地由________供给。 对于燃料电池要注意燃料在负极反应，O2在正极反应，要注意电解质溶液或传导介质的影响，如碱性条件下，CO2以CO形式存在。 若氢氧燃料电池正极上发生反应的物质都是O2，当电解质不同时，请分别写出正极反应式： ①酸性电解质溶液环境下正极反应式：________________________； ②碱性电解质溶液环境下正极反应式：________________________； ③固体电解质(高温下能传导O2－)环境下正极反应式：________________________； ④熔融碳酸盐(如：熔融K2CO3)环境下正极反应式：________________________________。 2．甲烷—氧气燃料电池 甲烷—氧气燃料电池(正极反应式与氢氧燃料电池正极反应式相同，下面只需写出负极反应式即可) ① ________________________________(碱性介质)； ②________________________________ (酸性介质)； ③________________________________(熔融碳酸盐作介质)； ④ ________________________________(熔融的金属氧化物作介质，高温下能传导O2－)。 得分速记 化学电源中电极反应式书写的一般方法 (1)明确两极的反应物。 (2)明确直接产物：根据负极氧化、正极还原，明确两极的直接产物。 (3)确定最终产物：根据介质环境和共存原则，找出参与的介质粒子，确定最终产物。 (4)配平：根据电荷守恒、原子守恒配平电极反应式。 注意：①H＋在碱性环境中不存在；②O2－在水溶液中不存在，在酸性环境中结合H＋，生成H2O，在中性或碱性环境中结合H2O，生成OH－；③若已知总反应式时，可先写出较易书写的一极的电极反应式，然后在电子守恒的基础上，总反应式减去较易写出的一极的电极反应式，即得到较难写出的另一极的电极反应式。 考向1 一次电池 例1 银锌电池是一种常见化学电源，其反应原理：Zn＋Ag2O＋H2O===Zn(OH)2＋2Ag。其工作示意图如下。下列说法不正确的是(　　) A．Zn电极是负极 B．Ag2O电极发生还原反应 C．Zn电极的电极反应式：Zn－2e－＋2OH－===Zn(OH)2 D．放电前后电解质溶液的pH保持不变 思维建模 解答一次电池的一般思维过程 电极反应式的书写步骤： 第1步，判断电极(正、负极或者阴、阳极)上参与反应的反应物和生成物，根据元素化合价变化标出转移电子的数目； 第2步，根据溶液的酸碱性，通过在电极反应式的两端添加H＋或OH－：使电极反应式符合电荷守恒； 第3步，根据原子守恒，在电极反应式的两端添加H2O(或其他小分子物质)，使电极反应式符合原子守恒。 【变式训练1·变载体】【新型一次电池】锂锰电池的体积小，性能优良，是常用的一次电池。该电池的反应原理如图所示，其中电解质LiClO4溶于混合有机溶剂中，Li＋通过电解质迁移进入MnO2晶格中，生成LiMnO2。回答下列问题： (1)外电路的电流方向是由________(填“a”或“b”，下同)极流向________极。 (2)电池的正极反应式为_____________________________________。 【变式训练2·变考法】【海水电池】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 考向2 二次电池（可充电电池） 例2 如图是铅蓄电池构造示意图，下列说法不正确的是(　　) A．铅蓄电池是二次电池，充电时电能转化为化学能 B．电池工作时，电子由Pb板通过导线流向PbO2板 C．电池工作时，负极反应为Pb－2e－＋SO===PbSO4 D．电池工作时，H＋移向Pb板 思维建模 二次电池的充放电规律及电极反应式书写 (1)二次电池的充放电规律 ①充电时电极的连接：充电的目的是使电池恢复其供电能力，因此负极应与电源的负极相连以获得电子，可简记为“负接负后作阴极，正接正后作阳极”。 ②工作时的电极反应式：同一电极上的电极反应式，在充电与放电时，形式上恰好是相反的；同一电极周围的溶液，充电与放电时pH的变化趋势也恰好相反。 (2)二次电池电极反应式的书写 书写二次电池的电极反应式时，要明确放电和充电过程 ①放电时： 负极发生氧化反应，对应元素的化合价升高； 正极发生还原反应，对应元素的化合价降低。 ②充电时： 阴极反应是放电时负极反应的逆过程； 阳极反应是放电时正极反应的逆过程。 【变式训练1·变考法】 一种碳纳米管能够吸附氢气，可作二次电池(如图所示)的碳电极。该电池的电解质溶液为6 mol·L－1的KOH溶液。 (1)写出放电时的正、负极电极反应式： 。 (2)写出充电时的阴、阳极电极反应式： 。 【变式训练2·变载体】【新型二次电池+空穴充电】Li-O2电池比能量高，在汽车、航天等领域具有良好的应用前景。近年来科学家研究了一种光照充电Li-O2电池(如图所示)。光照时，光催化电极产生电子(e－)和空穴(h＋)，驱动阴极反应式(Li＋＋e－===Li)和阳极反应(Li2O2＋2h＋===2Li＋＋O2)对电池进行充电。下列叙述错误的是( ) A．充电时，电池的总反应Li2O2===2Li＋O2 B．充电效率与光照产生的电子和空穴量有关 C．放电时，Li＋从正极穿过离子交换膜向负极迁移 D．放电时，正极发生反应O2＋2Li＋＋2e－===Li2O2 考向3 燃料电池 例3 (1)①氢氧燃料电池以KOH溶液作电解质溶液时，工作一段时间后，电解质溶液的浓度将______(填“减小”“增大”或“不变”，下同)，溶液的pH______。 ②氢氧燃料电池以H2SO4溶液作电解质溶液时，工作一段时间后，电解质溶液的浓度将______，溶液的pH______。 (2)如图是甲烷燃料电池的工作原理示意图，根据燃料电池有关知识回答： a电极为燃料电池的______(填“正极”或“负极”)，其电极反应为______________________________；电池总反应为______________________________。 (3)Li-SOCl2电池可用于心脏起搏器。该电池的电极材料分别为锂和碳，电解液是LiAlCl4-SOCl2。电池的总反应可表示为：4Li＋2SOCl2===4LiCl＋S＋SO2↑。 请回答下列问题： ①电池的负极材料为______，发生的电极反应为________________________。 ②电池正极发生的电极反应为____________________________________。 思维建模 分析燃料电池的思维模型和电极反应式的书写 1．分析燃料电池类题目的思维模型 2．燃料电池中电极反应式及总反应式的书写 (1)负极反应式的书写[以碱性(KOH溶液)甲烷燃料电池为例] (2)正极反应式的书写 ①酸性介质：O2＋4H＋＋4e－===2H2O。 ②碱性介质：O2＋2H2O＋4e－===4OH－。 (3)电池总反应式的书写 依据得失电子守恒配平两极反应式，然后将两极反应式相加可得电池总反应式。 【变式训练1·变考法】以甲烷燃料电池为例来分析在不同的环境下电极反应式的书写方法。 (1)酸性条件 总反应式： ； 正极反应式： ；负极反应式： 。 (2)碱性条件 总反应式： ； 正极反应式： ；负极反应式： 。 (3)固体电解质(高温下能传导O2－) 总反应式： ； 正极反应式： ；负极反应式： 。 (4)熔融碳酸盐(如熔融K2CO3)环境下 总反应式： ； 正极反应式： ；负极反应式： 。 【变式训练2·变载体】 如图为以Pt为电极的氢氧燃料电池的工作原理示意图，稀H2SO4为电解质溶液。下列有关说法不正确的是(　　) A．a极为负极，电子由a极经外电路流向b极 B．a极的电极反应式：H2－2e－===2H＋ C．电池工作一段时间后，装置中c(H2SO4)增大 D．若将H2改为CH4，消耗等物质的量的CH4时，O2的用量增多 1. （天津卷2022·T1）近年我国在科技领域不断取得新成就。对相关成就所涉及的化学知识理解错误的是 A. 我国科学家实现了从二氧化碳到淀粉的人工合成，淀粉是一种单糖 B. 中国“深海一号”平台成功实现从深海中开采石油和天然气，石油和天然气都是混合物 C. 我国实现了高性能纤维锂离子电池的规模化制备，锂离子电池放电时将化学能转化为电能 D. 以硅树脂为基体的自供电软机器人成功挑战马里亚纳海沟，硅树脂是一种高分子材料 2. （天津卷2023·T15）研究人员进行了一组实验： 实验一：如图，研究人员将氢氧化钠溶液加入反应容器，随后加入锌粉，随后加热。一段时间后反应完全，停止加热，锌粉仍有剩余，向反应所得溶液中加入一块铜片，并接触剩余的锌，铜片表面出现银白色金属，并伴随少量气体产生。 已知：已知：Zn+2NaOH+2H2O===Na2[Zn(OH)4]+H2↑ Na2[Zn(OH)4]===2Na++[Zn(OH)4]2- [Zn(OH)4]2-Zn2++4OH- （4）写出实验一中构成的原电池正负极反应：负极：_______；正极：_______。 3．（2025·安徽卷）研究人员开发出一种锂-氢可充电电池(如图所示)，使用前需先充电，其固体电解质仅允许通过。下列说法正确的是 A．放电时电解质溶液质量减小 B．放电时电池总反应为 C．充电时移向惰性电极 D．充电时每转移电子，降低1mol·L-1 4．（2025·广东卷）某理论研究认为：燃料电池(图b)的电极Ⅰ和Ⅱ上所发生反应的催化机理示意图分别如图a和图c，其中获得第一个电子的过程最慢。由此可知，理论上 A．负极反应的催化剂是ⅰ B．图a中，ⅰ到ⅱ过程的活化能一定最低 C．电池工作过程中，负极室的溶液质量保持不变 D．相同时间内，电极Ⅰ和电极Ⅱ上的催化循环完成次数相同 5．（2025·黑龙江、吉林、辽宁、内蒙古卷）一种基于的储氯电池装置如图，放电过程中a、b极均增重。若将b极换成Ag/AgCl电极，b极仍增重。关于图中装置所示电池，下列说法错误的是 A．放电时向b极迁移 B．该电池可用于海水脱盐 C．a极反应： D．若以Ag/AgCl电极代替a极，电池将失去储氯能力 1 / 24 学科网（北京）股份有限公司 $$ 第02讲 原电池 化学电源 目 录 01 考情解码·命题预警 02 体系构建·思维可视 03 核心突破·靶向攻坚 考点一 原电池的工作原理 知识点1 原电池的工作原理 知识点2 原电池原理的应用 考向1 原电池的工作原理 考向2 原电池原理的应用 考点二 常见的化学电源 知识点1 一次电池和二次电池 知识点2 燃料电池 考向1 一次电池 考向2 二次电池（可充电电池） 考向3 燃料电池 04 真题溯源·考向感知 考点要求 考查形式 2025年 2024年 2023年 2022年 原电池的工作原理及应用 选择题 非选择题 —— 天津卷T15,4分 —— 化学电源 选择题 非选择题 —— 天津卷T1，3分 —— 考情分析： 近几年高考对原电池的考查，一般在选择题中以生产、生活、科技等中的问题为载体，考查原电池原理及其应用、氢氧燃料电池(燃料电池)的原理及应用；在工艺流程题中，以考查电极反应式的书写为主。 复习目标： 1．理解原电池的构成、工作原理及应用，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。 2．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。体会研制新型电池的重要性。 3．能够认识和书写新型化学电源的电极反应式。 考点一 原电池的工作原理 知识点1 原电池的工作原理 1．原电池的概念 定义：把化学能转化为电能的装置。 2．原电池的构成 (1)半电池 原电池由两个半电池组成，半电池包括电极材料和电解质溶液。 (2)电极材料 一般情况下，两个活泼性不同的电极，相对活泼的金属作负极，较不活泼的金属（或导电的非金属）作正极。 (3)形成闭合回路 两个半电池通过盐桥和导线连接，形成闭合回路。 两个隔离的半电池通过盐桥连接起来，盐桥中通常是装有含KCl饱和溶液的琼脂。 3．原电池的工作原理 (1)一般，原电池反应为自发的氧化还原反应，且ΔH<0。 (2)半反应：负极失去电子，发生氧化反应；正极得到电子，发生还原反应。 (3)电子流向：电子由负极经导线流向正极。 (4)离子流向：盐桥中的阳离子流向正极，阴离子流向负极。 (5)盐桥的构成及作用 ①盐桥中大多装有含饱和KCl溶液的琼脂。 ②a.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。 4．单液电池和双液电池的比较 装置Ⅰ中还原剂Zn与氧化剂Cu2+直接接触，会直接发生氧化还原反应，易造成能量损耗；装置Ⅱ中，还原剂在负极区，而氧化剂在正极区，能避免能量损耗。 得分速记 1．原电池正负极的判断方法 (1)看电极材料：一般情况下，两个活泼性不同的电极，相对活泼的金属作负极，较不活泼的金属或导电的非金属作正极。 (2)看电极反应：负极发生氧化反应，正极发生还原反应。 (3)看电子流向：电子从负极经导线流向正极。 (4)看离子移动方向：阳离子向正极移动，阴离子向负极移动。 (5)看电极发生的现象：负极参加反应时，负极材料不断溶解质量减小，正极质量增加或质量不变。 2．原电池中粒子的“移动方向” (1)外电路中电子移动方向：负极→正极。 (2)外电路中电流方向：正极→负极。 (3)电池内部离子移动方向：阴离子→负极，阳离子→正极。 (4)盐桥中(含饱和KCl溶液)离子移动方向：K＋→正极，Cl－→负极。 知识点2 原电池原理的应用 1．设计制作化学电源 (1)将氧化还原反应拆分成两个半反应（即电极反应式）； (2)根据电极反应式确定半电池的电极材料和电解质溶液： 电极材料：一般活泼金属作负极，不活泼金属（或非金属导体）作正极； 电解质溶液：负极电解液一般是负极金属对应的阳离子的溶液；正极电解液一般是氧化剂对应的电解质溶液； (3)画出电池装置图，标出电极材料名称、正负极、电解质溶液等。 2．其他应用 (1)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(或非金属)。 (2)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。 (3)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。 考向1 原电池的工作原理 例1 如图所示为锌铜原电池。下列叙述正确的是( ) A．盐桥的作用是传导离子 B．外电路电子由铜片流向锌片 C．锌片上的电极反应式为Zn2＋＋2e－===Zn D．外电路中有0.2 mol电子通过时，铜片表面质量增加约3.2 g 答案 A 解析　在含盐桥的原电池中，盐桥连接左、右两个烧杯中的溶液，可传导离子，起到导电作用，A正确；锌的活动性强于铜，则锌片作负极，铜片作正极；在外电路中，电子由负极流向正极，则电子由锌片流向铜片，B错误；锌片是负极，发生失去电子的氧化反应，电极反应式为Zn－2e－===Zn2＋，C错误；铜片是正极，电极反应式为Cu2＋＋2e－===Cu，外电路中通过0.2 mol电子时，铜片上析出0.1 mol Cu，其质量为0.1 mol×64 g·mol－1＝6.4 g，D错误。 思维建模 原电池的工作原理 【变式训练1·变考法】分析下图所示的四个原电池装置，其中结论正确的是(　　) 　 A．①②中Mg作负极，③④中Fe作负极 B．②中Mg作正极，电极反应式为6H2O＋6e－===6OH－＋3H2↑ C．③中Fe作负极，电极反应式为Fe－2e－===Fe2＋ D．④中Cu作正极，电极反应式为2H＋＋2e－===H2↑ 答案　B 解析　②中Mg不与NaOH溶液反应，而Al能和NaOH溶液反应失去电子，故Al是负极；③中Fe在浓硝酸中钝化，Cu和浓HNO3反应失去电子作负极，A、C错；②中电池总反应为2Al＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑，负极反应式为2Al＋8OH－－6e－===2AlO＋4H2O，二者相减得到正极反应式为6H2O＋6e－===6OH－＋3H2↑，B正确；④中Cu是正极，电极反应式为O2＋2H2O＋4e－===4OH－，D错。 【变式训练2·变题型】某兴趣小组同学利用氧化还原反应2KMnO4＋10FeSO4＋8H2SO4===2MnSO4＋5Fe2(SO4)3＋K2SO4＋8H2O设计了如下原电池，其中甲、乙两烧杯中各物质的物质的量浓度均为1 mol·L－1 ，盐桥中装有饱和K2SO4溶液。回答下列问题： (1)发生氧化反应的烧杯是________(填“甲”或“乙”)。 (2)外电路的电流方向为从________(填“a”或“b”，下同)到__________。 (3)电池工作时，盐桥中的SO移向________(填“甲”或“乙”)烧杯。 (4)甲烧杯中发生的电极反应为__________________________。 答案　(1)乙　(2)a　b　(3)乙　(4)MnO＋8H＋＋5e－===Mn2＋＋4H2O 解析　根据题给氧化还原反应可知，甲烧杯中石墨作正极，发生还原反应，电极反应式为MnO＋8H＋＋5e－===Mn2＋＋4H2O；乙烧杯中石墨作负极，发生氧化反应，电极反应式为Fe2＋－e－===Fe3＋；外电路的电流方向从正极流向负极，即从a到b；电池工作时，盐桥中的阴离子移向负极，阳离子移向正极，即SO移向乙烧杯。 考向2 原电池原理的应用 例3 依据氧化还原反应2Ag＋(aq)＋Cu(s)===Cu2＋(aq)＋2Ag(s)设计的原电池如图所示(盐桥为盛有KNO3琼脂的U形管)。 请回答下列问题： (1)电极X的材料是_______；电解质溶液Y中的溶质是___________(填化学式)。 (2)银电极为电池的_______极，其电极反应式为_____________________。 (3)盐桥中的NO移向 Cu(NO3)2　溶液。 答案 (1)Cu AgNO3 (2)正 Ag＋＋e－===Ag (3) Cu(NO3)2　 思维建模 原电池电极反应式的书写方法 1．书写电极反应的原则 电极反应必须符合加和性原则，即两电极反应相加，消去电子后得电池总反应式。利用此原则，电池总反应式减去已知的一电极反应得另一电极反应。 若已知总反应和一个电极反应，总反应—电极反应=另一个电极反应(注意：电极反应转移电子必须相等)。 2．电极反应的书写步骤 (1)找出原电池中发生的氧化还原反应，写出方程式并配平； (2)分析氧化还原反应中的氧化剂、还原剂及电子转移情况； (3)写出电极反应式； (4)若不能完整的写出氧化还原反应方程式，但必须找出氧化剂和还原剂。 【变式训练1·变考法】有a、b、c、d四个金属电极，有关的实验装置及部分实验现象如下： 实验装置 部分实验现象 a极质量减少；b极质量增加 b极有气体产生；c极无变化 d极溶解；c极有气体产生 电流从a极流向d极 由此可判断这四种金属的活动顺序是(　　) A．a＞b＞c＞d B．b＞c＞d＞a C．d＞a＞b＞c D．a＞b＞d＞c 答案　C 解析　把四个实验从左到右分别编号为①②③④，则由实验①可知，a作原电池负极，b作原电池正极，金属活动性：a＞b；由实验②可知，b极有气体产生，c极无变化，则活动性：b＞c；由实验③可知，d极溶解，则d作原电池负极，c作正极，活动性：d＞c；由实验④可知，电流从a极流向d极，则d极为原电池负极，a极为原电池正极，活动性：d＞a。综上所述可知活动性：d＞a＞b＞c。 【变式训练2·变题型】根据如图，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　根据图中电极标有“＋”和“－”，可确定分别为正极和负极，且金属作电极，负极金属活动性强于正极金属，结合原电池装置可判断金属性分别为Cd>Co和Co>Ag，即Cd>Co>Ag。由于金属性Cd强于Ag，则2Ag(s)＋Cd2＋(aq)===2Ag＋(aq)＋Cd(s)反应不可能发生，2Ag＋(aq)＋Cd(s)===2Ag(s)＋Cd2＋(aq)反应可以发生，A错误，C正确；由于金属性Cd强于Co，则Co2＋(aq)＋Cd(s)===Co(s)＋Cd2＋(aq)反应可以发生，2Ag＋(aq)＋Co(s)===2Ag(s)＋Co2＋(aq)反应可以发生，B、D正确。 考点二 常见的化学电源 知识点1 一次电池和二次电池 1．一次电池 (1)碱性锌锰干电池 负极反应：Zn＋2OH－－2e－===Zn(OH)2； 正极反应：2MnO2＋2H2O＋2e－===2MnOOH＋2OH－； 总反应：Zn＋2MnO2＋2H2O===2MnOOH＋Zn(OH)2。 (2)锌银电池 负极反应：Zn＋2OH－－2e－===Zn(OH)2； 正极反应：Ag2O＋H2O＋2e－===2Ag＋2OH－； 总反应：Zn＋Ag2O＋H2O===Zn(OH)2＋2Ag。 2．二次电池 铅蓄电池是最常见的二次电池，负极材料是Pb，正极材料是PbO2。总反应为Pb(s)＋PbO2(s)＋2H2SO4(aq)2PbSO4(s)＋2H2O(l)。 (1)铅蓄电池的放电反应为原电池反应 负极：Pb - 2e- + SO42- = PbSO4 正极：PbO2 + 2e- + SO42- + 4H+ === PbSO4+ 2H2O (2)铅蓄电池的充电反应 阴极：PbSO4 + 2e- ===Pb + SO42- 阳极：PbSO4 - 2e- + 2H2O=== PbO2 + SO42- + 4H+ 可充电电池充电时原来的负极连接电源的负极作阴极；同理，原来的正极连接电源的正极作阳极，简记为负连负，正连正。 得分速记 (1)电池放电时发生原电池反应，充电时发生电解池反应，在充电时电池的负极接电源的负极，即负极接负极后为阴极，正极接正极后为阳极。 (2)充电时的阴极反应与放电时的负极反应、充电时的阳极反应与放电时的正极反应分别互为逆反应。 (3)阳极和负极都发生氧化反应，阴极和正极都发生还原反应。 (4)充电电池放电时，电解质溶液中的阳离子移向正极，阴离子移向负极，电子从负极经导线流向正极；电池充电时，电解质溶液中的阳离子移向阴极，阴离子移向阳极。 (5)电极附近溶液的pH的变化，根据电极反应进行分析。 知识点2 燃料电池 1．氢氧燃料电池 氢氧燃料电池是目前最成熟的燃料电池，分为酸性和碱性两种。 种类 酸性 碱性 负极反应式 2H2－4e－===4H＋ 2H2＋4OH－－4e－===4H2O 正极反应式 O2＋4e－＋4H＋===2H2O O2＋2H2O＋4e－===4OH－ 电池总反应式 2H2＋O2===2H2O 燃料电池的电极本身不参与反应，有很强的催化活性，起导电作用。燃料和氧化剂连续地由外部供给。 对于燃料电池要注意燃料在负极反应，O2在正极反应，要注意电解质溶液或传导介质的影响，如碱性条件下，CO2以CO形式存在。 若氢氧燃料电池正极上发生反应的物质都是O2，当电解质不同时，请分别写出正极反应式： ①酸性电解质溶液环境下正极反应式：O2＋4H＋＋4e－===2H2O； ②碱性电解质溶液环境下正极反应式：O2＋2H2O＋4e－===4OH－； ③固体电解质(高温下能传导O2－)环境下正极反应式：O2＋4e－===2O2－； ④熔融碳酸盐(如：熔融K2CO3)环境下正极反应式：O2＋2CO2＋4e－===2CO。 2．甲烷—氧气燃料电池 甲烷—氧气燃料电池(正极反应式与氢氧燃料电池正极反应式相同，下面只需写出负极反应式即可) ① CH4－8e－＋10OH－===CO＋7H2O　(碱性介质)； ② CH4－8e－＋2H2O===CO2＋8H＋　(酸性介质)； ③ CH4－8e－＋4CO===5CO2＋2H2O　(熔融碳酸盐作介质)； ④ CH4－8e－＋4O2－===CO2＋2H2O　(熔融的金属氧化物作介质，高温下能传导O2－)。 得分速记 化学电源中电极反应式书写的一般方法 (1)明确两极的反应物。 (2)明确直接产物：根据负极氧化、正极还原，明确两极的直接产物。 (3)确定最终产物：根据介质环境和共存原则，找出参与的介质粒子，确定最终产物。 (4)配平：根据电荷守恒、原子守恒配平电极反应式。 注意：①H＋在碱性环境中不存在；②O2－在水溶液中不存在，在酸性环境中结合H＋，生成H2O，在中性或碱性环境中结合H2O，生成OH－；③若已知总反应式时，可先写出较易书写的一极的电极反应式，然后在电子守恒的基础上，总反应式减去较易写出的一极的电极反应式，即得到较难写出的另一极的电极反应式。 考向1 一次电池 例1 银锌电池是一种常见化学电源，其反应原理：Zn＋Ag2O＋H2O===Zn(OH)2＋2Ag。其工作示意图如下。下列说法不正确的是(　　) A．Zn电极是负极 B．Ag2O电极发生还原反应 C．Zn电极的电极反应式：Zn－2e－＋2OH－===Zn(OH)2 D．放电前后电解质溶液的pH保持不变 答案　D 解析　反应中锌失去电子，Zn电极是负极，A正确；Ag2O得到电子，发生还原反应，B正确；电解质溶液显碱性，Zn电极的电极反应式：Zn－2e－＋2OH－===Zn(OH)2，C正确；根据方程式可知消耗水，且产生氢氧化锌，氢氧根浓度增大，放电后电解质溶液的pH升高，D错误。 思维建模 解答一次电池的一般思维过程 电极反应式的书写步骤： 第1步，判断电极(正、负极或者阴、阳极)上参与反应的反应物和生成物，根据元素化合价变化标出转移电子的数目； 第2步，根据溶液的酸碱性，通过在电极反应式的两端添加H＋或OH－：使电极反应式符合电荷守恒； 第3步，根据原子守恒，在电极反应式的两端添加H2O(或其他小分子物质)，使电极反应式符合原子守恒。 【变式训练1·变载体】【新型一次电池】锂锰电池的体积小，性能优良，是常用的一次电池。该电池的反应原理如图所示，其中电解质LiClO4溶于混合有机溶剂中，Li＋通过电解质迁移进入MnO2晶格中，生成LiMnO2。回答下列问题： (1)外电路的电流方向是由________(填“a”或“b”，下同)极流向________极。 (2)电池的正极反应式为_____________________________________。 答案　(1)b　a　(2)MnO2＋e－＋Li＋===LiMnO2 解析　(1)结合所给装置图以及原电池反应原理可知，Li作负极，MnO2作正极，所以电子流向是a→b，电流方向则是b→a。(2)根据题给信息“电解质LiClO4溶于混合有机溶剂中，Li＋通过电解质迁移进入MnO2晶格中，生成LiMnO2”，所以正极的电极反应式为MnO2＋e－＋Li＋===LiMnO2。 【变式训练2·变考法】【海水电池】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 答案 B 解析　海水中含有丰富的电解质，如氯化钠、氯化镁等，可作为电解质溶液，A正确；锂—海水电池的总反应为4Li＋2H2O＋O2===4LiOH，M极上Li失去电子发生氧化反应，则M极为负极，电极反应式为Li－e－===Li＋，N极为正极，电极反应式为O2＋2H2O＋4e－===4OH－，B错误；Li为活泼金属，易与水反应，玻璃陶瓷的作用是防止水和Li反应，并能传导离子，C正确；该电池不可充电，属于一次电池，D正确。 考向2 二次电池（可充电电池） 例2 如图是铅蓄电池构造示意图，下列说法不正确的是(　　) A．铅蓄电池是二次电池，充电时电能转化为化学能 B．电池工作时，电子由Pb板通过导线流向PbO2板 C．电池工作时，负极反应为Pb－2e－＋SO===PbSO4 D．电池工作时，H＋移向Pb板 答案　D 思维建模 二次电池的充放电规律及电极反应式书写 (1)二次电池的充放电规律 ①充电时电极的连接：充电的目的是使电池恢复其供电能力，因此负极应与电源的负极相连以获得电子，可简记为“负接负后作阴极，正接正后作阳极”。 ②工作时的电极反应式：同一电极上的电极反应式，在充电与放电时，形式上恰好是相反的；同一电极周围的溶液，充电与放电时pH的变化趋势也恰好相反。 (2)二次电池电极反应式的书写 书写二次电池的电极反应式时，要明确放电和充电过程 ①放电时： 负极发生氧化反应，对应元素的化合价升高； 正极发生还原反应，对应元素的化合价降低。 ②充电时： 阴极反应是放电时负极反应的逆过程； 阳极反应是放电时正极反应的逆过程。 【变式训练1·变考法】 一种碳纳米管能够吸附氢气，可作二次电池(如图所示)的碳电极。该电池的电解质溶液为6 mol·L－1的KOH溶液。 (1)写出放电时的正、负极电极反应式： 。 (2)写出充电时的阴、阳极电极反应式： 。 答案　(1)负极：H2－2e－＋2OH－===2H2O； 正极：2NiO(OH)＋2H2O＋2e－===2Ni(OH)2＋2OH－ (2)阴极：2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－； 阳极：2Ni(OH)2＋2OH－－2e－===2NiO(OH)＋2H2O 【变式训练2·变载体】【新型二次电池+空穴充电】Li-O2电池比能量高，在汽车、航天等领域具有良好的应用前景。近年来科学家研究了一种光照充电Li-O2电池(如图所示)。光照时，光催化电极产生电子(e－)和空穴(h＋)，驱动阴极反应式(Li＋＋e－===Li)和阳极反应(Li2O2＋2h＋===2Li＋＋O2)对电池进行充电。下列叙述错误的是( ) A．充电时，电池的总反应Li2O2===2Li＋O2 B．充电效率与光照产生的电子和空穴量有关 C．放电时，Li＋从正极穿过离子交换膜向负极迁移 D．放电时，正极发生反应O2＋2Li＋＋2e－===Li2O2 答案 C 分析　充电时光照光催化电极产生电子和空穴，则充电时总反应为Li2O2===2Li＋O2，结合图示，充电时金属锂为阴极，光催化电极为阳极： 充电(电解池) 放电(原电池) 阳极 Li2O2＋2h＋===2Li＋＋O2(光催化电极) 负极 Li－e－===Li＋ 阴极 Li＋＋e－===Li(金属锂) 正极 O2＋2Li＋＋2e－===Li2O2 解析　根据题给电池装置图并结合阴、阳极电极反应可知，充电时，电池的总反应为Li2O2===2Li＋O2，A项正确；由题干中光照时阴、阳极反应可知，充电效率与光照产生的电子和空穴量有关，B项正确；放电时题给装置为原电池，阳离子(Li＋)向正极迁移，C项错误；根据题给装置图可知，放电时正极上O2得电子并与Li＋结合生成Li2O2，即O2＋2Li＋＋2e－===Li2O2，D项正确。 考向3 燃料电池 例3 (1)①氢氧燃料电池以KOH溶液作电解质溶液时，工作一段时间后，电解质溶液的浓度将______(填“减小”“增大”或“不变”，下同)，溶液的pH______。 ②氢氧燃料电池以H2SO4溶液作电解质溶液时，工作一段时间后，电解质溶液的浓度将______，溶液的pH______。 (2)如图是甲烷燃料电池的工作原理示意图，根据燃料电池有关知识回答： a电极为燃料电池的______(填“正极”或“负极”)，其电极反应为______________________________；电池总反应为______________________________。 (3)Li-SOCl2电池可用于心脏起搏器。该电池的电极材料分别为锂和碳，电解液是LiAlCl4-SOCl2。电池的总反应可表示为：4Li＋2SOCl2===4LiCl＋S＋SO2↑。 请回答下列问题： ①电池的负极材料为______，发生的电极反应为________________________。 ②电池正极发生的电极反应为____________________________________。 答案 (1)①减小 减小 ②减小 增大 (2)负极 CH4＋10OH－－8e－===CO＋7H2O CH4＋2O2＋2OH－===CO＋3H2O (3)①锂 4Li－4e－===4Li＋　 ②2SOCl2＋4e－===4Cl－＋S＋SO2↑ 解析　分析反应的化合价变化，可知Li失电子，被氧化，为还原剂，SOCl2得电子，被还原，为氧化剂。 ①负极材料为Li(还原剂)，4Li－4e－===4Li＋。 ②正极反应式可由总反应式减去负极反应式得到：2SOCl2＋4e－===4Cl－＋S＋SO2↑。 思维建模 分析燃料电池的思维模型和电极反应式的书写 1．分析燃料电池类题目的思维模型 2．燃料电池中电极反应式及总反应式的书写 (1)负极反应式的书写[以碱性(KOH溶液)甲烷燃料电池为例] (2)正极反应式的书写 ①酸性介质：O2＋4H＋＋4e－===2H2O。 ②碱性介质：O2＋2H2O＋4e－===4OH－。 (3)电池总反应式的书写 依据得失电子守恒配平两极反应式，然后将两极反应式相加可得电池总反应式。 【变式训练1·变考法】以甲烷燃料电池为例来分析在不同的环境下电极反应式的书写方法。 (1)酸性条件 总反应式： ； 正极反应式： ；负极反应式： 。 (2)碱性条件 总反应式： ； 正极反应式： ；负极反应式： 。 (3)固体电解质(高温下能传导O2－) 总反应式： ； 正极反应式： ；负极反应式： 。 (4)熔融碳酸盐(如熔融K2CO3)环境下 总反应式： ； 正极反应式： ；负极反应式： 。 答案　(1)CH4＋2O2===CO2＋2H2O 2O2＋8H＋＋8e－===4H2O CH4－8e－＋2H2O===CO2＋8H＋ (2)CH4＋2O2＋2OH－===CO＋3H2O 2O2＋4H2O＋8e－===8OH－ CH4＋10OH－－8e－===CO＋7H2O (3)CH4＋2O2===CO2＋2H2O 2O2＋8e－===4O2－ CH4＋4O2－－8e－===CO2＋2H2O (4)CH4＋2O2===CO2＋2H2O 2O2＋4CO2＋8e－===4CO CH4＋4CO－8e－===5CO2＋2H2O 【变式训练2·变载体】 如图为以Pt为电极的氢氧燃料电池的工作原理示意图，稀H2SO4为电解质溶液。下列有关说法不正确的是(　　) A．a极为负极，电子由a极经外电路流向b极 B．a极的电极反应式：H2－2e－===2H＋ C．电池工作一段时间后，装置中c(H2SO4)增大 D．若将H2改为CH4，消耗等物质的量的CH4时，O2的用量增多 答案　C 解析　a极通入的H2发生氧化反应，为负极，电子由a极经外电路流向b极，以稀H2SO4为电解质溶液时，负极的H2被氧化为H＋，A、B项正确；总反应为2H2＋O2===2H2O，电池工作一段时间后，装置中c(H2SO4)减小，则C项错误；根据电池总反应：2H2＋O2===2H2O，CH4＋2O2===CO2＋2H2O，可知消耗等物质的量的H2和CH4，CH4消耗O2较多，则D项正确。 1. （天津卷2022·T1）近年我国在科技领域不断取得新成就。对相关成就所涉及的化学知识理解错误的是 A. 我国科学家实现了从二氧化碳到淀粉的人工合成，淀粉是一种单糖 B. 中国“深海一号”平台成功实现从深海中开采石油和天然气，石油和天然气都是混合物 C. 我国实现了高性能纤维锂离子电池的规模化制备，锂离子电池放电时将化学能转化为电能 D. 以硅树脂为基体的自供电软机器人成功挑战马里亚纳海沟，硅树脂是一种高分子材料 【答案】A 【解析】A．淀粉是一种多糖，故A错误；B．石油主要是各种烷烃、环烷烃、芳香烃的混合物，天然气主要含甲烷，还有少量的其他烷烃气体，因此天然气是混合物，故B正确；C．锂离子电池放电属于原电池，是将化学能转化为电能，故C正确；D．硅树脂是高聚物，属于高分子材料，故D正确。综上所述，答案为A。 2. （天津卷2023·T15）研究人员进行了一组实验： 实验一：如图，研究人员将氢氧化钠溶液加入反应容器，随后加入锌粉，随后加热。一段时间后反应完全，停止加热，锌粉仍有剩余，向反应所得溶液中加入一块铜片，并接触剩余的锌，铜片表面出现银白色金属，并伴随少量气体产生。 已知：已知：Zn+2NaOH+2H2O===Na2[Zn(OH)4]+H2↑ Na2[Zn(OH)4]===2Na++[Zn(OH)4]2- [Zn(OH)4]2-Zn2++4OH- （4）写出实验一中构成的原电池正负极反应：负极：_______；正极：_______。 答案 Zn-2e-+4OH-===[Zn(OH)4]2- [Zn(OH)4]2-+2e-===Zn+4OH-、2H2O+2e-=H2↑+2OH- 答案 锌比铜活泼，实验一中构成的原电池的负极为Zn，Zn失去电子生成[Zn(OH)4]2-，根据得失电子守恒和电荷守恒配平电极方程式为：Zn-2e-+4OH-=[Zn(OH)4]2-，正极为Cu，正极由[Zn(OH)4]2- Zn+4OH-产生的锌离子得到电子转变为锌而产生银白色的金属、同时H2O得到电子生成少量H2，电极方程式为：[Zn(OH)4]2-+2e-===Zn+4OH-、2H2O+2e-=H2↑+2OH-。 3．（2025·安徽卷）研究人员开发出一种锂-氢可充电电池(如图所示)，使用前需先充电，其固体电解质仅允许通过。下列说法正确的是 A．放电时电解质溶液质量减小 B．放电时电池总反应为 C．充电时移向惰性电极 D．充电时每转移电子，降低1mol·L-1 【答案】C 【分析】金属锂易失去电子，则放电时，惰性电极为负极，气体扩散电极为正极，电池在使用前需先充电，目的是将解离为和，则充电时，惰性电极为阴极，电极的反应为：，阳极为气体扩散电极，电极反应：，放电时，惰性电极为负极，电极反应为：，气体扩散电极为正极，电极反应为，据此解答。 【详解】A．放电时，会通过固体电解质进入电解质溶液，同时正极会生成进入储氢容器，当转移2mol电子时，电解质溶液质量增加，即电解质溶液质量会增大，A错误；B．放电时，由分析中的正、负电极反应可知，总反应为，B错误；C．充电时，向阴极移动，则向惰性电极移动，C正确；D．充电时每转移电子，会有与结合生成，但不知道电解液体积，无法计算降低了多少，D错误；故选C。 4．（2025·广东卷）某理论研究认为：燃料电池(图b)的电极Ⅰ和Ⅱ上所发生反应的催化机理示意图分别如图a和图c，其中获得第一个电子的过程最慢。由此可知，理论上 A．负极反应的催化剂是ⅰ B．图a中，ⅰ到ⅱ过程的活化能一定最低 C．电池工作过程中，负极室的溶液质量保持不变 D．相同时间内，电极Ⅰ和电极Ⅱ上的催化循环完成次数相同 【答案】C 【分析】该燃料电池为氢氧燃料电池，由图可知该原电池的电解质溶液为酸性，氢气发生氧化反应，做负极，电极方程式为：；氧气发生还原反应，做正极，电极方程式为：。 【详解】A．由分析可知，氧气发生还原反应，做正极，正极反应的催化剂是ⅰ，A错误；B．图a中，ⅰ到ⅱ过程为获得第一个电子的过程，根据题中信息，获得第一个电子的过程最慢，则ⅰ到ⅱ过程的活化能一定最高，B错误；C．氢气发生氧化反应，做负极，电极方程式为：，同时，反应负极每失去1个电子，就会有一个H+通过质子交换膜进入正极室，故电池工作过程中，负极室的溶液质量保持不变，C正确；D．由图a、c可知，氧气催化循环一次需要转移4个电子，氢气催化循环一次需要转移2个电子，相同时间内，电极Ⅰ和电极Ⅱ上的催化循环完成次数不相同，D错误；故选C。 5．（2025·黑龙江、吉林、辽宁、内蒙古卷）一种基于的储氯电池装置如图，放电过程中a、b极均增重。若将b极换成Ag/AgCl电极，b极仍增重。关于图中装置所示电池，下列说法错误的是 A．放电时向b极迁移 B．该电池可用于海水脱盐 C．a极反应： D．若以Ag/AgCl电极代替a极，电池将失去储氯能力 【答案】D 【分析】放电过程中a、b极均增重，这说明a电极是负极，电极反应式为，b电极是正极，电极反应式为NaTi2(PO4)3+2e－+2Na+=Na3Ti2(PO4)3，据此解答。 【详解】A．放电时b电极是正极，阳离子向正极移动，所以向b极迁移，A正确； B．负极消耗氯离子，正极消耗钠离子，所以该电池可用于海水脱盐，B正确；C．a电极是负极，电极反应式为，C正确；D．若以Ag/AgCl电极代替a极，此时Ag失去电子，结合氯离子生成氯化银，所以电池不会失去储氯能力，D错误；答案选D。 1 / 24 学科网（北京）股份有限公司 $$