第02讲 原电池、化学电源（复习讲义）（浙江专用）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 原电池的工作原理 知识点1原电池的概念及构成条件 知识点2原电池的应用 考向1原电池的工作原理 考向2原电池电极判断及电极反应的书写 考向3“盐桥”的作用与化学平衡的移动 【思维建模】含盐桥和平衡移动原理的装置分析思路 考点二 化学电源 知识点1一次电池、二次电池电极反应式的书写 知识点2燃料电池 考向1一次电池 考向2二次电池 【思维建模】二次电池的思维和解题模型 考向3燃料电池 【思维建模】燃料电池的解题策略 04 考点要求 考查形式 2025年 2024年 2023年 原电池 选择题 非选择题 —— —— 浙江6月卷T5，3分 化学电源 选择题 非选择题 浙江1月卷T12，3分 浙江省6月卷T19(4) —— 考情分析： 1．从考查题型和内容上看，浙江选考以选择题为主，在非选择题化学反应原理综合题中也会呈现，考查内容主要有以下两个方面：(1)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。(2)与工农业生产相结合，考查电极产物的分析及检验等。 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。在复杂、陌生、新颖的研究对象和真实问题情境下，体现了对电化学知识基础性、综合性、创新性和应用性的考查。重点考查：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；在非选择题中常考查电极反应式的书写、探究原电池原理的应用。 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 原电池的概念及构成条件 1．定义：把________转化为________的装置。 2．原电池的形成条件 (1)能自发进行的________________。 (2)两个金属活动性不同的电极(燃料电池的两个电极可以相同)。 (3)形成______________，需满足三个条件：A．存在电解质；B．两电极直接或间接接触；C．两电极插入电解质溶液或熔融电解质中。 3．工作原理(以锌铜原电池为例) 4．单液原电池和双液原电池对比 比较项目 单液原电池 双液原电池 相同点 __________________________________________ 不 同 点 能量 变化 _____________________ _____________________ 反应 区域 _____________________ _____________________ 5．双液原电池中盐桥的组成和作用 (1)盐桥中装有饱和的__________________等溶液和琼胶制成的胶冻。 (2)盐桥中离子移向：盐桥含饱和KCl(KNO3)溶液，K＋移向_________，Cl－(NO3－)移向_________。 (3)盐桥的作用：①连接内电路，形成_________；②平衡电荷，使原电池_________产生电流；③减少_________。 得分速记 (1)根据内电路中的离子流向判断正、负极，在内电路中，阳离子由负极区流向正极区，阴离子由正极区流向负极区。 (2)判断电极名称的基本方法是看电极反应物的反应类型，若电极反应物失去电子，发生氧化反应则为负极，反之为正极。 (3)构成原电池的两电极材料不一定都是金属，正极材料可以为导电的非金属，例如石墨。两极材料可能参与反应，也可能不参与反应。 (4)两个活泼性不同的金属电极用导线连接，共同插入电解质溶液中不一定构成原电池，必须有一个能自发进行的氧化还原反应。 (5)在判断原电池正负极时，既要考虑金属活泼性的强弱，也要考虑电解质溶液性质。如Mg－Al－HCl溶液构成的原电池中，负极为Mg；但是Mg－Al－NaOH溶液构成的原电池中，负极为Al，正极为Mg。 (6)盐桥主要作用就是构建闭合的内电路，但不影响反应的实质。盐桥内常为饱和氯化钾、硝酸钾等溶液。 (7)双液铜、锌原电池(带盐桥)与单液原电池相比，最大的优点是Zn与氧化剂(Cu2＋)不直接接触，仅有化学能转化为电能，避免了能量损耗，故电流稳定，放电时间长。 (8)无论是原电池还是电解池，电子均不能通过电解质溶液，即电子不下水，离子不上线。 知识点2 原电池的应用 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_________。在锌与稀H2SO4反应时加入少量CuSO4溶液，CuSO4与锌发生置换反应生成Cu，从而形成___________原电池，加快产生H2的速率。 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。 4．设计制作化学电源 拆分反应 将氧化还原反应分成两个半反应(电极反应) 选择电极材料 将还原剂(一般为比较活泼金属)作负极，活泼性比负极弱的金属或非金属导体作正极 构成闭合回路 如果两个半反应分别在两个容器中进行(中间连接盐桥)，则两个容器中的电解质溶液应含有与电极材料相同的金属阳离子 画出装置图 结合要求及反应特点，画出原电池装置图，标出电极材料名称、正负极、电解质溶液等 得分速记 画原电池装置图常见的四个失分点 (1)不注明电极材料名称或元素符号。 (2)不画出电解质溶液(或画出但不标注)。 (3)误把盐桥画成导线。 (4)不能连成闭合回路。 考向1 原电池的工作原理 例1(2025·浙江省湖州、衢州、丽水高三三地市一模)已知水中溶解氧随含盐量的增加而递减。下图为某实验小组探究铁片(含杂质)吸氧腐蚀的示意图： 下列说法正确的是( ) A．闭合K1时，电极A为正极，发生还原反应 B．闭合K2时，电极C的电极反应式为：O2+2H2O+4e-=4OH- C．断开K2时，铁片D比闭合时的腐蚀更严重 D．为增强铁锅的防护，应在洗净擦干的锅里加适量食盐水 【变式训练1·变载体】某小组利用下列装置进行电化学实验，下列实验操作及预期现象正确的是 ( ) A．X和Y与电流表连接，电子由Cu极流向Zn极 B．X和Y与电流表连接，将Zn换成Fe测得电流更大 C．X和Y分别与电源“－”、“＋”极相连，Cu极质量减轻 D．X和Y分别与电源“－”、“＋”极相连，Zn极质量减轻 【变式训练2·变考法】 (2025·浙江省温州市三模)铝-空气电池、Mg-AgCl电池，均以海水为电解质溶液。下列叙述中正确的是( ) A．单位质量的负极输出电量：铝-空气电池＞Mg-AgCl电池 B．两种电池均是二次电池 C．铝-空气电池负极反应式：Al+3OH--3e-=Al(OH)3 D．两电池放电时，均是H2O在正极被还原 【定性与定量相结合】【变式训练3】通过测定下图电池的标准电动势(V)，可计算电池总反应的平衡常数。已知：，该电池z=1；盐桥中装有含KCl饱和溶液的琼脂，离子可在其中自由移动。下列说法错误的是( ) A．正极反应为AgCl+e-=Ag+Cl- B．反应后，右侧烧杯中c(AgNO3)增大 C．每转移1mole-，两个电极的质量共减少143.5g D．若，Ag+(aq)+ Cl-(aq)AgCl(s)的平衡常数为 考向2 原电池电极判断及电极反应的书写 例2(2025·浙江省北斗星盟三模)化工生产中排放的CO2可通过热化学、电化学相关技术进行再利用，使其成为廉价易得的甲醇。 (1)若将甲醇设计成如下燃料电池，a、b均为惰性电极，已知a极电势比b极高，则b极的电极反应为 。 思维建模 原电池电极判断有电极反应书写的方法 (1)原电池电极判断 说明：原电池的正极和负极与电极材料的性质有关，也与电解质溶液有关，不要形成活泼电极一定作负极的固定思维。 (2)电极反应的书写 ①一般电极反应的书写 ②复杂电极反应的书写。复杂电极反应等于总反应减去较简单一极的电极反应。 【变式训练1·变载体】(2025·浙江省第一届NBchem三模)碳的单质及其化合物是重要而值得深入探讨的研究对象。 (1)CO2可以被电化学还原为乙烯，写出在酸性水溶液中阴极的电极反应方程式 。 【变式训练2·变考法】 (2025·浙江省精诚联盟二模)氢是清洁能源，氢能的利用包括了制氢、储氢和用氢等环节。 (4)利用燃料电池产生电能是氢能高效利用的途径之一、某熔融碳酸盐介质的氢氧燃料电池的工作原理如图2所示，其负极上的电极反应式是 。 【变式训练3·变载体】(2025·浙江省衢州、丽水、湖州三地市高三二模)CO2通过电化学、热化学方法转化为CH3OH等高附加值化学品，符合绿色化学理念。 (1)电化学方法。将CO2转化为CH3OH，可采用如图1所示装置。电极上发生的电极反应式是 。 考向3 “盐桥”的作用与化学平衡的移动 例2(2025·浙江省台州市高三一模)1836年，英国化学家John Frederic Daniell制成了第一个如图所示的双液电池，标志着化学电池进入生产和生活中。 已知反应：Zn(s)-2e-Zn2＋(aq) K1 Cu(s)-2e-Cu2+(aq) K2 K为反应在常温下的平衡常数。下列说法不正确的是( ) A．K1＞K2 B．盐桥中K+向CuSO4溶液移动 C．若将盐桥换成铜棒，电流计不会发生偏转 D．若向CuSO4溶液中加入适量CuSO4固体，电流计偏转程度增大 思维建模 含盐桥和平衡移动原理的装置分析思路 (1)把氧化剂、还原剂均为溶液状态的氧化还原反应设计成原电池时，必须使用盐桥才能实现氧化剂与还原剂的分离，否则不会有明显的电流出现。 (2)电子流向的分析方法：①改变条件，平衡移动；②平衡移动，电子转移；③电子转移，判断区域；④根据区域，判断流向；⑤根据流向，判断电极。 【变式训练1·变载体】控制适合的条件，将反应2Fe3＋＋2I－2Fe2＋＋I2设计成如下图所示的原电池。下列判断不正确的是( ) A．反应开始时，乙中石墨电极上发生氧化反应 B．反应开始时，甲中石墨电极上Fe3＋被还原 C．电流计读数为零时，反应达到化学平衡状态 D．电流计读数为零后，在甲中溶入FeCl2固体，乙中的石墨电极为负极 【变式训练2·变载体】某化学兴趣小组设计如下两个实验证明：①氧化性Fe3+>I2，②反应2Fe3++2I-2Fe2++I2为可逆反应。下列说法中错误的是( ) A．实验1试管中加入淀粉后溶液变蓝，证明该条件下氧化性：Fe3+>I2 B．实验2中的盐桥可用浸透KNO3溶液的脱脂棉填充 C．实验1反应结束后，向试管中加入K3[Fe(CN)6]能判断该反应是否为可逆反应 D．实验2电流表指针不再偏转时，向右侧烧杯中加入碘水电流表指针重新发生偏转，可判断该反应是可逆反应 【变式训练3·变载体】 (2024·浙江省宁波市高三下学期二模)利用下图电池装置可验证不同化合价铁元素的相关性质。 已知：电池装置中，盐桥中阴、阳离子不与溶液中的物质发生化学反应，并且电迁移率(如下表)应尽可能地相近；两烧杯中溶液体积相等。 离子 Li+ Na+ Ca2+ K+ HCO3- NO3- Cl- SO42- 4.07 5.19 6.59 7.62 4.61 7.40 7.91 8.27 下列说法正确的是( ) A．根据上表数据，盐桥中应选择KNO3作为电解质 B．石墨电极上对应的电极反应式为：Fe2+-e-=Fe3+ C．反应一段时间后，当右池中c(Fe2+)：c(Fe3+)=3：2时，左池中c(Fe2+)=0.15mol·L－1 D．盐桥中的阴离子进入石墨电极一侧溶液中 ( ) 考点二 化学电源 知识点1一次电池、二次电池电极反应式的书写 1．化学电源的分类 原电池是各种化学电源的雏形，常分为如下三类： (1)一次电池：也叫做干电池，放电后________充电的电池。 (2)二次电池：又称可充电电池或蓄电池，放电后_________充电而反复使用的电池。 (3)燃料电池：一种连续地将__________________的化学能直接转化为电能的化学电源。 2．新型一次电池 Mg－H2O2电池 总反应：H2O2＋2H＋＋Mg===Mg2＋＋2H2O 正极 ___________________________ 负极 Mg－2e－===Mg2＋ Mg－AgCl电池 总反应：Mg＋2AgCl===2Ag＋MgCl2 正极 ___________________________ 负极 Mg－2e－===Mg2＋ 钠硫电池 总反应：2Na＋xS===Na2Sx 正极 ___________________________ 负极 2Na－2e－===2Na＋ 锂－铜电池 总反应：2Li＋Cu2O＋H2O===2Cu＋2Li＋＋2OH－ 正极 ___________________________ 负极 2Li－2e－===2Li＋ 锂钒氧化物电池 总反应：xLi＋LiV3O8===Li1＋xV3O8 正极 ___________________________ 负极 xLi－xe－===xLi＋ 3．新型充电(可逆)电池 锌银 电池 总反应：Ag2O＋Zn＋H2O2Ag＋Zn(OH)2 正极：Ag2O＋H2O＋2e－===2Ag＋2OH－ 负极：___________________________ 阳极：___________________________ 阴极：Zn(OH)2＋2e－===Zn＋2OH－ 镍电池 镍铁电池 总反应：NiO2＋Fe＋2H2OFe(OH)2＋Ni(OH)2 正极：NiO2＋2e－＋2H2O===Ni(OH)2＋2OH－ 负极：___________________________ 阳极：___________________________ 阴极：Fe(OH)2＋2e－===Fe＋2OH－ 镍镉电池 总反应：Cd＋2NiOOH＋2H2OCd(OH)2＋2Ni(OH)2 说明：参考镍铁电池自行书写。 高铁 电池 总反应：3Zn＋2K2FeO4＋8H2O3Zn(OH)2＋2Fe(OH)3＋4KOH 正极：2FeO＋6e－＋8H2O===2Fe(OH)3＋10OH－ 负极：___________________________ 阳极：________________________________________________ 阴极：3Zn(OH)2＋6e－===3Zn＋6OH－ 锂离子 电池 总反应：Li1－xCoO2＋LixC6LiCoO2＋C6(x<1) 正极：Li1－xCoO2＋xe－＋xLi＋===LiCoO2 负极：___________________________ 阳极：___________________________ 阴极：xLi＋＋xe－＋C6===LixC6 钠电池 钠硫蓄电池 总反应：2Na2S2＋NaBr3Na2S4＋3NaBr 正极：NaBr3＋2e－＋2Na＋===3NaBr 负极：___________________________ 阳极：___________________________ 阴极：Na2S4＋2Na＋＋2e－===2Na2S2 钠离子电池 总反应：Na1－mCoO2＋NamCnNaCoO2＋Cn 正极：Na1－mCoO2＋me－＋mNa＋===NaCoO2 负极：___________________________ 阳极：_____________________________________________ 阴极：mNa＋＋Cn＋me－===NamCn 全钒液 流电池 总反应：VO＋2H＋＋V2＋V3＋＋VO2＋＋H2O 正极：VO＋2H＋＋e－===VO2＋＋H2O 负极：___________________________ 阳极：___________________________ 阴极：V3＋＋e－===V2＋ 得分速记 化学电源电极反应的书写、、书写电极反应时，首先要根据原电池的工作原理准确判断正、负极，然后结合电解质溶液的环境确定电极产物，最后再根据质量守恒和电荷守恒写出反应式。 (1)拆分法。①写出原电池的总反应；②把总反应按氧化反应和还原反应拆分为两个半反应，注明正、负极，并依据质量守恒、电荷守恒及得失电子守恒配平两个半反应。 (2)加减法。①写出总反应；②写出其中容易写出的一个半反应(正极或负极)；③利用总反应与写出的一极反应相减，即得另一个电极的反应。 知识点2燃料电池 燃料电池(以CH3OH燃料电池为例，体会不同介质对电极反应的影响) 质子交换膜(酸性) H＋ 总反应：2CH3OH＋3O2===2CO2＋4H2O 正极 ___________________________ 负极 CH3OH－6e－＋H2O===CO2↑＋6H＋ 碱性燃料电池 OH－ 总反应：2CH3OH＋3O2＋4OH－===2CO＋6H2O 正极 ___________________________ 负极 CH3OH－6e－＋8OH－===CO＋6H2O 固态氧化物燃 料电池 O2－ 总反应：2CH3OH＋3O2===2CO2＋4H2O 正极 ___________________________ 负极 CH3OH－6e－＋3O2－===CO2↑＋2H2O 得分速记 (1)燃料电池的电极不参与反应，有很强的催化活性，起导电作用。 (2)书写燃料电池的电极反应时，要注意溶液的酸碱性，溶液的酸碱性对电极反应和总反应都会产生影响。 考向1一次电池 例1(2024·江苏卷，8)性锌锰电池的总反应为Zn+2MnO2+H2O= ZnO+2MnOOH，电池构造示意图如图所示。下列有关说法正确的是( ) A．电池工作时，MnO2发生氧化反应 B．电池工作时，OH-通过隔膜向正极移动 C．环境温度过低，不利于电池放电 D．反应中每生成1mol MnOOH，转移电子数为2×6.02×10-23 【变式训练1·变考法】碱性锌锰电池的总反应为，构造示意图如图所示。下列有关说法正确的是 A．电池工作时，正极发生反应为 B．电池工作时，向正极移动 C．隔膜可以防止电池短路 D．反应中每生成，转移电子数为 【日常生活与学科知识结合】【变式训练2】普通锌锰干电池的简图如图所示，它是用锌皮制成的锌筒作电极，中央插一根碳棒，碳棒顶端加一铜帽。在石墨碳棒周围填满二氧化锰和炭黑的混合物，并用离子可以通过的长纤维纸包裹作隔膜，隔膜外是用氯化锌、氯化铵和淀粉等调成糊状作电解质溶液。该电池工作时的总反应为Zn+2NH+2MnO2=Zn[(NH3)4]2++Mn2O3+H2O。下列关于锌锰干电池的说法中正确的是 A．当该电池电压逐渐下降后，利用电解原理能重新充电复原 B．原电池工作时，电子从负极通过外电路流向正极 C．电池负极反应式为2MnO2+2NH+2e-=Mn2O3+2NH3+H2O D．外电路中每通过0.1mol电子，锌的质量理论上减小6.5g 【逻辑思维与科学建模】【变式训练3】(2025·浙江省台州市高三二模)一种Zn-CO2离子液体电池可以在供电的同时将CO2转化为CH4，电解质为离子液体[EMIM]+[BF4]-及少量水，其中的[EMIM]+是一种季铵离子，在电池中作电解质、质子源和促进剂。该电池如图所示运行一段时间后，碳纳米管表面可检测出有ZnCO3生成。 下列说法正确的是( ) A．a电极为负极，[EMIM]+在该电极上被氧化 B．b电极反应式为：5CO2+2H2O+8e-=4CO32-＋CH4 C．[EMIM]+是电池中唯一的质子源 D．[EMIM]+作为电池促进剂的原理是通过生成[ZnNHC]2+增加电荷浓度，从而增强了离子电流强度 考向2二次电池 例2(2025·浙江省诸暨市高三第一次模拟)科学家基于Cl2易溶于CCl4的性质，发展了一种无需离子交换膜的新型氯流电池可作储能设备如图所示，关闭开关b，CCl4中Cl2的含量降低。 下列说法正确的是( ) A．放电时，钛电极的反应：NaTi2(PO4)3+2Na++2e-=Na3Ti2(PO4)3 B．放电时，Cl-透过多孔碳电极向NaCl溶液中迁移 C．放电时NaCl溶液的浓度和pH均增大 D．充电过程中，CCl4吸收0.25molCl2，钛电极质量理论上增加23g 思维建模 二次电池的思维和解题模型 思维模型 解题模型 例：xMg＋Mo3S4MgxMo3S4 【变式训练1·变载体】(2025·浙江省温州市高三二模)某新型锂离子电池是以嵌锂非晶硅薄膜和钴酸锂(LiCoO2)薄膜为电极的二次电池，充电时，Li+嵌入非晶硅膜，放电时发生脱嵌，工作原理如图所示。 下列说法正确的是( ) A．充电时，b极接电源的负极 B．充电时，a极的电极反应式为 C．放电时，外电路通过，b极质量增加7g D．放电时，Li+穿过Li+交换膜向a极移动 【变式训练2·变载体】(2025·浙江省杭州市浙南联盟高三联考)某钠离子二次电池如图所示，该电池主要依靠钠离子在两极之间移动来工作。下列说法正确的是( ) A．充电时，a电极发生还原反应 B．A为阴离子交换膜，B为阳离子交换膜 C．放电时，b电极的电极反应式： D．若放电前两极室质量相等，放电过程中转移1mol电子，则两极室质量差为23g 【逻辑思维与科学建模】【变式训练3】胶体电池是铅酸蓄电池的一种发展分类，它是在硫酸中添加胶凝剂，使硫酸电液变为胶态，具有使用寿命长、安全稳定等优点。如图是一种胶体液流电池工作原理，下列说法不正确的是 A．该电池中较大离子直径约为1×10-9~1×10-7 B．充电时，储罐乙所在电极接直流电源正极 C．放电时，负极反应为[PW12O40]4--e-=[PW12O40]3- D．放电时，若外电路转移1mol电子，理论上储罐甲质量增加1g 考向3燃料电池 例3(2025·浙江省嘉兴市高三三模)在新型能源技术里，直接过氧化氢燃料电池(DPPFC)备受关注。它独特之处在于用H2O2同时作燃料和氧化剂，能高效转换能量。某研究小组利用该电池和离子交换膜进行电解质溶液处理，其工作原理如图所示。下列有关说法不正确的是( ) A．该电池表明H2O2在酸性环境中的氧化性强于碱性环境 B．电池的总反应为2H2O2+2OH-+2H+=4H2O+ O2↑ C．当外电路通过0.4mole-时，中间室生成K2SO4的质量为34.8g D．H2O2分解产生的O2在石墨2电极也可以放电，因此H2O2的分解不会影响电池效率 思维建模 燃料电池的解题策略 (1)注意介质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(或其他氧化剂)。 (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靠近一极的电极反应。 (4)零价法秒杀负极反应的书写。若负极有机物燃料为CxHyOz，产物中C元素为+4 价的C或HC，则转移电子数为C数×4+H数×1+O数×(-2)，若有机阴离子在负极反应(如CH3COO-)，转移电子数则为C数×4+H数×1+O数×(-2)+电荷数。 【变式训练1·变载体】燃料电池是一种能量转化效率高、对环境友好的新型电池。一种肼(N2H4)燃料电池的工作原理如下图所示，下列有关叙述正确的是 A．电池工作时，溶液中的Na+由乙槽通过离子交换膜向甲槽迁移 B．当外电路中流过0.04mol电子时，消耗N2H4的质量为0.32g C．b极的电极反应式为O2＋4H＋＋4e-=2H2O，反应一段时间后溶液的pH增大 D．若将N2H4改为CH4，消耗等物质的量的CH4时，电路中通过的电子数减少 【变式训练2·变载体】在煤矿巷道中要安装瓦斯报警器。当巷道空间内甲烷达到一定浓度时，传感器随即产生电信号并联动报警。瓦斯报警器的工作原理如图所示，固体电解质是，可以在其中自由移动。 当报警器被触发时，下列说法正确的是 A．多孔电极a的电势比多孔电极b高 B．O2-在电解质中向多孔电极a移动，电流方向为由多孔电极a经导线流向多孔电极b C．多孔电极a的电极反应为CH4+4O2--8e-=CO2+2H2O D．标准状况下56mLCH4在多孔电极a上完全反应时，流入传感控制器电路的电子的物质的量为0.04mol 【人体血糖与学科知识结合】【变式训练3】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18mg葡萄糖，理论上a电极有0.4mmol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．(2025·浙江1月卷，12，3分)一种可充放电Li－O2电池的结构示意图如图所示。该电池放电时，产物为Li2O和Li2O2，随温度升高Q(消耗1molO2转移的电子数)增大。下列说法不正确的是( ) A．熔融盐中LiNO3的物质的量分数影响充放电速率 B．充放电时，Li＋优先于K+通过固态电解质膜 C．放电时，随温度升高Q增大，是因为正极区O2-转化为O22- D．充电时，锂电极接电源负极 2．(2022•浙江1月卷，21，2分)pH计是一种采用原电池原理测量溶液pH的仪器。如图所示，以玻璃电极(在特制玻璃薄膜球内放置已知浓度的HCl溶液，并插入Ag—AgCl电极)和另一Ag—AgCl电极插入待测溶液中组成电池，pH与电池的电动势E存在关系：pH=(E-常数)/0.059。下列说法正确的是( ) A．如果玻璃薄膜球内电极的电势低，则该电极反应式为：AgCl(s)+e-=Ag(s)+Cl(0.1mol·L-1) B．玻璃膜内外氢离子浓度的差异不会引起电动势的变化 C．分别测定含已知pH的标准溶液和未知溶液的电池的电动势，可得出未知溶液的pH D．pH计工作时，电能转化为化学能 3．(2021•浙江1月卷，22，2分)镍镉电池是二次电池，其工作原理示意图如下(L 为小灯泡，K1、K2为开关，a、b为直流电源的两极)。 下列说法不正确的是( ) A．断开K2、合上K1，镍镉电池能量转化形式：化学能→电能 B．断开K1、合上K2，电极A为阴极，发生还原反应 C．电极B发生氧化反应过程中，溶液中KOH浓度不变 D．镍镉二次电池的总反应式：Cd+ 2NiOOH+2H2OCa(OH)2+2Ni(OH)2 4．(2021•浙江6月卷，22，2分)某全固态薄膜锂离子电池截面结构如图所示，电极A为非晶硅薄膜，充电时Li+得电子成为Li嵌入该薄膜材料中；电极B为LiCoO2薄膜；集流体起导电作用。下列说法不正确的是( ) A．充电时，集流体A与外接电源的负极相连 B．放电时，外电路通过a mol电子时，LiPON薄膜电解质损失a mol Li+ C．放电时，电极B为正极，反应可表示为Li1- xCoO2+ xLi+xe-= LiCoO2 D．电池总反应可表示为Li xSi+Li1- xCoO2Si+LiCoO2 5．(2024·浙江省6月卷，19)氢是清洁能源，硼氢化钠(NaBH4)是一种环境友好的固体储氢材料。 (4)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2所示，正极上的电极反应式是 。该电池以恒定电流工作14分钟，消耗H2体积为，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24.5L· mol -1；电荷量q(C) =电流时间；NA=6.0×10-23mol·L-1；e=1.60×10-19C。] 22 / 22 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 原电池的工作原理 知识点1原电池的概念及构成条件 知识点2原电池的应用 考向1原电池的工作原理 考向2原电池电极判断及电极反应的书写 考向3“盐桥”的作用与化学平衡的移动 【思维建模】含盐桥和平衡移动原理的装置分析思路 考点二 化学电源 知识点1一次电池、二次电池电极反应式的书写 知识点2燃料电池 考向1一次电池 考向2二次电池 【思维建模】二次电池的思维和解题模型 考向3燃料电池 【思维建模】燃料电池的解题策略 04 考点要求 考查形式 2025年 2024年 2023年 原电池 选择题 非选择题 —— —— 浙江6月卷T5，3分 化学电源 选择题 非选择题 浙江1月卷T12，3分 浙江省6月卷T19(4) —— 考情分析： 1．从考查题型和内容上看，浙江选考以选择题为主，在非选择题化学反应原理综合题中也会呈现，考查内容主要有以下两个方面：(1)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。(2)与工农业生产相结合，考查电极产物的分析及检验等。 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。在复杂、陌生、新颖的研究对象和真实问题情境下，体现了对电化学知识基础性、综合性、创新性和应用性的考查。重点考查：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；在非选择题中常考查电极反应式的书写、探究原电池原理的应用。 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 原电池的概念及构成条件 1．定义：把化学能转化为电能的装置。 2．原电池的形成条件 (1)能自发进行的氧化还原反应。 (2)两个金属活动性不同的电极(燃料电池的两个电极可以相同)。 (3)形成闭合回路，需满足三个条件：A．存在电解质；B．两电极直接或间接接触；C．两电极插入电解质溶液或熔融电解质中。 3．工作原理(以锌铜原电池为例) 4．单液原电池和双液原电池对比 比较项目 单液原电池 双液原电池 相同点 正负极，电极反应，总反应式，电极现象 不 同 点 能量 变化 化学能转化为电能和热能 化学能只转化为电能 反应 区域 两极反应在相同区域 两极反应在不同区域 5．双液原电池中盐桥的组成和作用 (1)盐桥中装有饱和的KCl、KNO3等溶液和琼胶制成的胶冻。 (2)盐桥中离子移向：盐桥含饱和KCl(KNO3)溶液，K＋移向正极，Cl－(NO3－)移向负极。 (3)盐桥的作用：①连接内电路，形成闭合回路；②平衡电荷，使原电池不断产生电流；③减少能量损耗。 得分速记 (1)根据内电路中的离子流向判断正、负极，在内电路中，阳离子由负极区流向正极区，阴离子由正极区流向负极区。 (2)判断电极名称的基本方法是看电极反应物的反应类型，若电极反应物失去电子，发生氧化反应则为负极，反之为正极。 (3)构成原电池的两电极材料不一定都是金属，正极材料可以为导电的非金属，例如石墨。两极材料可能参与反应，也可能不参与反应。 (4)两个活泼性不同的金属电极用导线连接，共同插入电解质溶液中不一定构成原电池，必须有一个能自发进行的氧化还原反应。 (5)在判断原电池正负极时，既要考虑金属活泼性的强弱，也要考虑电解质溶液性质。如Mg－Al－HCl溶液构成的原电池中，负极为Mg；但是Mg－Al－NaOH溶液构成的原电池中，负极为Al，正极为Mg。 (6)盐桥主要作用就是构建闭合的内电路，但不影响反应的实质。盐桥内常为饱和氯化钾、硝酸钾等溶液。 (7)双液铜、锌原电池(带盐桥)与单液原电池相比，最大的优点是Zn与氧化剂(Cu2＋)不直接接触，仅有化学能转化为电能，避免了能量损耗，故电流稳定，放电时间长。 (8)无论是原电池还是电解池，电子均不能通过电解质溶液，即电子不下水，离子不上线。 知识点2 原电池的应用 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。在锌与稀H2SO4反应时加入少量CuSO4溶液，CuSO4与锌发生置换反应生成Cu，从而形成Cu－Zn微小原电池，加快产生H2的速率。 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。 4．设计制作化学电源 拆分反应 将氧化还原反应分成两个半反应(电极反应) 选择电极材料 将还原剂(一般为比较活泼金属)作负极，活泼性比负极弱的金属或非金属导体作正极 构成闭合回路 如果两个半反应分别在两个容器中进行(中间连接盐桥)，则两个容器中的电解质溶液应含有与电极材料相同的金属阳离子 画出装置图 结合要求及反应特点，画出原电池装置图，标出电极材料名称、正负极、电解质溶液等 得分速记 画原电池装置图常见的四个失分点 (1)不注明电极材料名称或元素符号。 (2)不画出电解质溶液(或画出但不标注)。 (3)误把盐桥画成导线。 (4)不能连成闭合回路。 考向1 原电池的工作原理 例1(2025·浙江省湖州、衢州、丽水高三三地市一模)已知水中溶解氧随含盐量的增加而递减。下图为某实验小组探究铁片(含杂质)吸氧腐蚀的示意图： 下列说法正确的是( ) A．闭合K1时，电极A为正极，发生还原反应 B．闭合K2时，电极C的电极反应式为：O2+2H2O+4e-=4OH- C．断开K2时，铁片D比闭合时的腐蚀更严重 D．为增强铁锅的防护，应在洗净擦干的锅里加适量食盐水 【答案】C 【解析】闭合K1时，该装置为原电池，发生吸氧腐蚀，A电极上 Fe易失电子发生氧化反应，则铁片A电极为负极，铁片B 电极上O2得电子发生还原反应，则铁片B电极为正极；闭合K2时，该装置为浓差原电池，左侧烧杯中溶液浓度大于右侧，电子从铁片C电极流向铁片D电极，C为负极、 D为正极。A项，闭合K1时，A电极为负极，发生氧化反应，A错误；B项，闭合K2时，浓度高的一侧为负极，电极C上电极反应为Fe-2e-=Fe2+，B错误；C项，闭合K2时，铁片C为负极、铁片D为正极，铁片D电极被保护，断开K2时，铁片C、铁片D各自形成原电池，Fe都作负极，铁片D电极被腐蚀，所以断开K2时，铁片D比闭合 K2时的腐蚀更严重，C正确；D项，铁锅中含有Fe和其它金属，中性溶液中Fe锅易发生吸氧腐蚀，所以为增强铁锅的防护，应洗净擦干铁锅，若加入适量食盐水，铁会发生吸氧腐蚀，无法起到铁锅防护的目的，D错误；故选C。 【变式训练1·变载体】某小组利用下列装置进行电化学实验，下列实验操作及预期现象正确的是( ) A．X和Y与电流表连接，电子由Cu极流向Zn极 B．X和Y与电流表连接，将Zn换成Fe测得电流更大 C．X和Y分别与电源“－”、“＋”极相连，Cu极质量减轻 D．X和Y分别与电源“－”、“＋”极相连，Zn极质量减轻 【答案】C 【解析】A项，Zn作负极，电子由Zn极流向Cu极，错误；B项，Fe、Cu的活动性相差小，测得电流也小，错误；C项，X为Zn、Y为Cu，Cu作阳极，Cu被电解，质量减轻，C正确，D错误。 【变式训练2·变考法】 (2025·浙江省温州市三模)铝-空气电池、Mg-AgCl电池，均以海水为电解质溶液。下列叙述中正确的是( ) A．单位质量的负极输出电量：铝-空气电池＞Mg-AgCl电池 B．两种电池均是二次电池 C．铝-空气电池负极反应式：Al+3OH--3e-=Al(OH)3 D．两电池放电时，均是H2O在正极被还原 【答案】A 【解析】A项，1mol铝27g，输出3mol电子，1mol镁24g，输出2mol电子，质量相同的镁和铝输出的电量铝大于镁，A正确；B项，两种电池均不可充电再使用，是一次电池，B错误；C项，氢氧化铝为弱电解质，铝-空气电池负极反应式：Al+3OH--3e-=Al(OH)3，C错误；D项，铝-空气电池放电时，正极空气中的氧气被还原，Mg-AgCl电池放电时，氯化银在正极被还原，D错误；故选A。 【定性与定量相结合】【变式训练3】通过测定下图电池的标准电动势(V)，可计算电池总反应的平衡常数。已知：，该电池z=1；盐桥中装有含KCl饱和溶液的琼脂，离子可在其中自由移动。下列说法错误的是( ) A．正极反应为AgCl+e-=Ag+Cl- B．反应后，右侧烧杯中c(AgNO3)增大 C．每转移1mole-，两个电极的质量共减少143.5g D．若，Ag+(aq)+ Cl-(aq)AgCl(s)的平衡常数为 【答案】B 【解析】原电池Ag电极为负极，发生反应：Ag-e-=Ag+，电极做正极，电极反应为：AgCl+e-=Ag+ Cl-。原电池反应过程中Cl-向右侧烧杯迁移，K+向左侧迁移。A项，正极反应为AgCl+e-=Ag+ Cl-，负极反应为Ag-e-=Ag+，A正确；B项，原电池反应过程中Cl-向右侧烧杯迁移，与2H2O-4e- =O2↑＋4H＋生成AgCl沉淀，右侧烧杯中AgNO3浓度保持不变，B错误；C项，正极反应为AgCl+e-=Ag+ Cl-，负极反应为Ag-e-=Ag+，每转移1mole-时，负极质量减少108g，正极质量减少35.5g，两极共减少143.5g，C正确；D项，z=1，代入，，这是电池总反应AgCl(s) Ag+(aq)+ Cl-(aq)的平衡常数，则Ag+(aq)+ Cl-(aq)AgCl(s)平衡常数，D正确；故选B。 考向2 原电池电极判断及电极反应的书写 例2(2025·浙江省北斗星盟三模)化工生产中排放的CO2可通过热化学、电化学相关技术进行再利用，使其成为廉价易得的甲醇。 (1)若将甲醇设计成如下燃料电池，a、b均为惰性电极，已知a极电势比b极高，则b极的电极反应为 。 【答案】(1) CH3OH+8OH--6e-=CO32-＋6H2O 【解析】(1)甲醇燃料电池中，氧气得到电子发生还原反应，则氧气一极为正极、甲醇一极为负极，已知a极电势比b极高，则a为正极、b为负极，则b极的电极反应为甲醇失电子，在碱性条件产生碳酸根离子：CH3OH+8OH--6e-=CO32-＋6H2O； 思维建模 原电池电极判断有电极反应书写的方法 (1)原电池电极判断 说明：原电池的正极和负极与电极材料的性质有关，也与电解质溶液有关，不要形成活泼电极一定作负极的固定思维。 (2)电极反应的书写 ①一般电极反应的书写 ②复杂电极反应的书写。复杂电极反应等于总反应减去较简单一极的电极反应。 【变式训练1·变载体】(2025·浙江省第一届NBchem三模)碳的单质及其化合物是重要而值得深入探讨的研究对象。 (1)CO2可以被电化学还原为乙烯，写出在酸性水溶液中阴极的电极反应方程式 。 【答案】(1) 2CO2+12e-＋12H+=C2H4＋4H2O 【解析】(1)酸性条件下，CO2在阴极得电子生成C2H4，根据守恒配平2CO2+12e-＋12H+=C2H4＋4H2O。 【变式训练2·变考法】 (2025·浙江省精诚联盟二模)氢是清洁能源，氢能的利用包括了制氢、储氢和用氢等环节。 (4)利用燃料电池产生电能是氢能高效利用的途径之一、某熔融碳酸盐介质的氢氧燃料电池的工作原理如图2所示，其负极上的电极反应式是 。 【答案】(4)H2-2e-＋CO32-=CO2+2H2O 【解析】(4)由图可知，负极失去电子，氢气与碳酸根发生反应生成二氧化碳和水，电极反应式应为：H2-2e-＋CO32-=CO2+2H2O。 【变式训练3·变载体】(2025·浙江省衢州、丽水、湖州三地市高三二模)CO2通过电化学、热化学方法转化为CH3OH等高附加值化学品，符合绿色化学理念。 (1)电化学方法。将CO2转化为CH3OH，可采用如图1所示装置。电极上发生的电极反应式是 。 【答案】(1) CO2+6H++6e-=CH3OH+H2O 【解析】(1)由图可知，CO2在电极B上得到电子生成CH3OH，根据得失电子守恒和电荷守恒配平电极方程式为：CO2+6H++6e-=CH3OH+H2O； 考向3 “盐桥”的作用与化学平衡的移动 例2(2025·浙江省台州市高三一模)1836年，英国化学家John Frederic Daniell制成了第一个如图所示的双液电池，标志着化学电池进入生产和生活中。 已知反应：Zn(s)-2e-Zn2＋(aq) K1 Cu(s)-2e-Cu2+(aq) K2 K为反应在常温下的平衡常数。下列说法不正确的是( ) A．K1＞K2 B．盐桥中K+向CuSO4溶液移动 C．若将盐桥换成铜棒，电流计不会发生偏转 D．若向CuSO4溶液中加入适量CuSO4固体，电流计偏转程度增大 【答案】C 【解析】由图装置为原电池装置，锌比铜活泼，锌失去电子发生氧化反应为负极，铜极为正极，铜离子得到电子发生还原反应，总反应为Zn(s)+ Cu2+(aq)Zn2＋(aq)+Cu(s)。A项，由分析，装置为原电池装置，总反应为Zn(s)+ Cu2+(aq)Zn2＋(aq)+Cu(s)，结合已知反应，总反应：，反应能够自发进行的较为完全，则K1＞K2，故A正确；B项，原电池中阳离子向正极移动，故盐桥中K+向CuSO4溶液移动，故B正确；C项，把盐桥改为铜棒后，左侧装置为原电池装置、右侧装置为电解池装置，左侧锌为负极，左侧中铜棒为正极，空气中氧气在正极发生还原反应类似于吸氧腐蚀，电路中有电流，电流计会发生偏转，故C错误；D项，若向CuSO4溶液中加入适量CuSO4固体，铜离子、硫酸根离子浓度增大，反应速率加快、溶液导电能力增强，导致电流计偏转程度增大，故D正确；故选C。 思维建模 含盐桥和平衡移动原理的装置分析思路 (1)把氧化剂、还原剂均为溶液状态的氧化还原反应设计成原电池时，必须使用盐桥才能实现氧化剂与还原剂的分离，否则不会有明显的电流出现。 (2)电子流向的分析方法：①改变条件，平衡移动；②平衡移动，电子转移；③电子转移，判断区域；④根据区域，判断流向；⑤根据流向，判断电极。 【变式训练1·变载体】控制适合的条件，将反应2Fe3＋＋2I－2Fe2＋＋I2设计成如下图所示的原电池。下列判断不正确的是( ) A．反应开始时，乙中石墨电极上发生氧化反应 B．反应开始时，甲中石墨电极上Fe3＋被还原 C．电流计读数为零时，反应达到化学平衡状态 D．电流计读数为零后，在甲中溶入FeCl2固体，乙中的石墨电极为负极 【答案】D 【解析】由图示结合原电池原理分析可知，Fe3＋得电子变成Fe2＋被还原，I－失去电子变成I2被氧化，所以A、B正确；电流计读数为零时Fe3＋得电子速率等于Fe2＋失电子速率，反应达到平衡状态；D项在甲中溶入FeCl2固体，平衡2Fe3＋＋2I－2Fe2＋＋I2向左移动，I2被还原为I－，乙中石墨为正极，D不正确。 【变式训练2·变载体】某化学兴趣小组设计如下两个实验证明：①氧化性Fe3+>I2，②反应2Fe3++2I-2Fe2++I2为可逆反应。下列说法中错误的是( ) A．实验1试管中加入淀粉后溶液变蓝，证明该条件下氧化性：Fe3+>I2 B．实验2中的盐桥可用浸透KNO3溶液的脱脂棉填充 C．实验1反应结束后，向试管中加入K3[Fe(CN)6]能判断该反应是否为可逆反应 D．实验2电流表指针不再偏转时，向右侧烧杯中加入碘水电流表指针重新发生偏转，可判断该反应是可逆反应 【答案】C 【解析】A项，氧化还原反应中，氧化剂的氧化性大于氧化产物，实验1试管中加入淀粉后溶液变蓝，发生2Fe3++2I-=2Fe2++I2，证明该条件下氧化性：Fe3+>I2，故A正确；B项，钾离子和硝酸根不参与反应，实验2中的盐桥可用浸透KNO3溶液的脱脂棉填充，起导电平衡两侧电荷的作用，故B正确；C项，实验1反应结束后，向试管中加入K3[Fe(CN)6]只能判断该反应中有亚铁离子生成，要判断是否为可逆反应，还需检验溶液中是否有铁离子，故C错误；D项，若为可逆反应，当实验2电流表指针不再偏转时，向右侧烧杯中加入单质碘，碘单质的浓度增大，可逆反应2Fe3++2I-=2Fe2++I2逆向移动，电流表指针会发生偏转；若不是可逆反应，电流表指针不会发生偏转，故实验2电流表指针不再偏转时，向右侧烧杯中加入单质碘可判断该反应是否为可逆反应，故D正确；故选C。 【变式训练3·变载体】 (2024·浙江省宁波市高三下学期二模)利用下图电池装置可验证不同化合价铁元素的相关性质。 已知：电池装置中，盐桥中阴、阳离子不与溶液中的物质发生化学反应，并且电迁移率(如下表)应尽可能地相近；两烧杯中溶液体积相等。 离子 Li+ Na+ Ca2+ K+ HCO3- NO3- Cl- SO42- 4.07 5.19 6.59 7.62 4.61 7.40 7.91 8.27 下列说法正确的是( ) A．根据上表数据，盐桥中应选择KNO3作为电解质 B．石墨电极上对应的电极反应式为：Fe2+-e-=Fe3+ C．反应一段时间后，当右池中c(Fe2+)：c(Fe3+)=3：2时，左池中c(Fe2+)=0.15mol·L－1 D．盐桥中的阴离子进入石墨电极一侧溶液中 【答案】C 【解析】由题意和图知，铁电极为负极，电极反应式为Fe-2e-=Fe2+，石墨电极为正极，电极反应式为Fe3++e-=Fe2+。A项，Fe2＋、Fe3＋能与HCO3-反应，Ca2＋与SO42-不能大量共存，FeSO4、Fe2(SO4)3都属于强酸弱碱盐，水溶液呈酸性，酸性条件下NO3-能与Fe2＋反应，根据题意“盐桥中阴、阳离子不与溶液中的物质发生化学反应”，盐桥中阴离子不可以选择HCO3-、NO3-，阳离子不可以选择Ca2＋，盐桥中阴、阳离子的迁移率(u∞)应尽可能地相近，根据表中数据，盐桥中应选择KCl作为电解质，A错误；B项，石墨电极为正极，电极反应式为Fe3++e-=Fe2+，B错误；C项，由图知，右池中原c(Fe2+)：c(Fe3+)=0.05：0.20，发生反应为Fe3++e-=Fe2+，现c(Fe2+)：c(Fe3+)=3：2，即c(Fe2+)：c(Fe3+)=0.15：0.10，在此过程中c(Fe2+)增加了0.10mol/L，转移的电子数为0.10mol/L，则由负极反应式Fe-2e-=Fe2+知，左池中c(Fe2+)增加了0.05mol/L，即左池中c(Fe2+)=0.15mol·L－1，C正确；D项，盐桥中的阴离子流向负极，由分析知，进入铁电极一侧溶液中，D错误；故选C。 ( ) 考点二 化学电源 知识点1一次电池、二次电池电极反应式的书写 1．化学电源的分类 原电池是各种化学电源的雏形，常分为如下三类： (1)一次电池：也叫做干电池，放电后不可再充电的电池。 (2)二次电池：又称可充电电池或蓄电池，放电后可以再充电而反复使用的电池。 (3)燃料电池：一种连续地将燃料和氧化剂的化学能直接转化为电能的化学电源。 2．新型一次电池 Mg－H2O2电池 总反应：H2O2＋2H＋＋Mg===Mg2＋＋2H2O 正极 H2O2＋2H＋＋2e－===2H2O 负极 Mg－2e－===Mg2＋ Mg－AgCl电池 总反应：Mg＋2AgCl===2Ag＋MgCl2 正极 2AgCl＋2e－===2Cl－＋2Ag 负极 Mg－2e－===Mg2＋ 钠硫电池 总反应：2Na＋xS===Na2Sx 正极 xS＋2e－===S 负极 2Na－2e－===2Na＋ 锂－铜电池 总反应：2Li＋Cu2O＋H2O===2Cu＋2Li＋＋2OH－ 正极 Cu2O＋H2O＋2e－===2Cu＋2OH－ 负极 2Li－2e－===2Li＋ 锂钒氧化物电池 总反应：xLi＋LiV3O8===Li1＋xV3O8 正极 xLi＋＋LiV3O8＋xe－===Li1＋xV3O8 负极 xLi－xe－===xLi＋ 3．新型充电(可逆)电池 锌银 电池 总反应：Ag2O＋Zn＋H2O2Ag＋Zn(OH)2 正极：Ag2O＋H2O＋2e－===2Ag＋2OH－ 负极：Zn＋2OH－－2e－===Zn(OH)2 阳极：2Ag＋2OH－－2e－===Ag2O＋H2O 阴极：Zn(OH)2＋2e－===Zn＋2OH－ 镍电池 镍铁电池 总反应：NiO2＋Fe＋2H2OFe(OH)2＋Ni(OH)2 正极：NiO2＋2e－＋2H2O===Ni(OH)2＋2OH－ 负极：Fe－2e－＋2OH－===Fe(OH)2 阳极：Ni(OH)2＋2OH－－2e－===NiO2＋2H2O 阴极：Fe(OH)2＋2e－===Fe＋2OH－ 镍镉电池 总反应：Cd＋2NiOOH＋2H2OCd(OH)2＋2Ni(OH)2 说明：参考镍铁电池自行书写。 高铁 电池 总反应：3Zn＋2K2FeO4＋8H2O3Zn(OH)2＋2Fe(OH)3＋4KOH 正极：2FeO＋6e－＋8H2O===2Fe(OH)3＋10OH－ 负极：3Zn－6e－＋6OH－===3Zn(OH)2 阳极：2Fe(OH)3＋10OH－－6e－===2FeO＋8H2O 阴极：3Zn(OH)2＋6e－===3Zn＋6OH－ 锂离子 电池 总反应：Li1－xCoO2＋LixC6LiCoO2＋C6(x<1) 正极：Li1－xCoO2＋xe－＋xLi＋===LiCoO2 负极：LixC6－xe－===xLi＋＋C6 阳极：LiCoO2－xe－===Li1－xCoO2＋xLi＋ 阴极：xLi＋＋xe－＋C6===LixC6 钠电池 钠硫蓄电池 总反应：2Na2S2＋NaBr3Na2S4＋3NaBr 正极：NaBr3＋2e－＋2Na＋===3NaBr 负极：2Na2S2－2e－===Na2S4＋2Na＋ 阳极：3NaBr－2e－===NaBr3＋2Na＋ 阴极：Na2S4＋2Na＋＋2e－===2Na2S2 钠离子电池 总反应：Na1－mCoO2＋NamCnNaCoO2＋Cn 正极：Na1－mCoO2＋me－＋mNa＋===NaCoO2 负极：NamCn－me－===mNa＋＋Cn 阳极：NaCoO2－me－===Na1－mCoO2＋mNa＋ 阴极：mNa＋＋Cn＋me－===NamCn 全钒液 流电池 总反应：VO＋2H＋＋V2＋V3＋＋VO2＋＋H2O 正极：VO＋2H＋＋e－===VO2＋＋H2O 负极：V2＋－e－===V3＋ 阳极：VO2＋＋H2O－e－===VO＋2H＋ 阴极：V3＋＋e－===V2＋ 得分速记 化学电源电极反应的书写、、书写电极反应时，首先要根据原电池的工作原理准确判断正、负极，然后结合电解质溶液的环境确定电极产物，最后再根据质量守恒和电荷守恒写出反应式。 (1)拆分法。①写出原电池的总反应；②把总反应按氧化反应和还原反应拆分为两个半反应，注明正、负极，并依据质量守恒、电荷守恒及得失电子守恒配平两个半反应。 (2)加减法。①写出总反应；②写出其中容易写出的一个半反应(正极或负极)；③利用总反应与写出的一极反应相减，即得另一个电极的反应。 知识点2燃料电池 燃料电池(以CH3OH燃料电池为例，体会不同介质对电极反应的影响) 质子交换膜(酸性) H＋ 总反应：2CH3OH＋3O2===2CO2＋4H2O 正极 O2＋4e－＋4H＋===2H2O 负极 CH3OH－6e－＋H2O===CO2↑＋6H＋ 碱性燃料电池 OH－ 总反应：2CH3OH＋3O2＋4OH－===2CO＋6H2O 正极 O2＋4e－＋2H2O===4OH－ 负极 CH3OH－6e－＋8OH－===CO＋6H2O 固态氧化物燃 料电池 O2－ 总反应：2CH3OH＋3O2===2CO2＋4H2O 正极 O2＋4e－===2O2－ 负极 CH3OH－6e－＋3O2－===CO2↑＋2H2O 得分速记 (1)燃料电池的电极不参与反应，有很强的催化活性，起导电作用。 (2)书写燃料电池的电极反应时，要注意溶液的酸碱性，溶液的酸碱性对电极反应和总反应都会产生影响。 考向1一次电池 例1(2024·江苏卷，8)性锌锰电池的总反应为Zn+2MnO2+H2O= ZnO+2MnOOH，电池构造示意图如图所示。下列有关说法正确的是( ) A．电池工作时，MnO2发生氧化反应 B．电池工作时，OH-通过隔膜向正极移动 C．环境温度过低，不利于电池放电 D．反应中每生成1mol MnOOH，转移电子数为2×6.02×10-23 【答案】C 【解析】Zn为负极，电极反应式为：Zn-2e-+2OH-= ZnO+H2O，MnO2为正极，电极反应式为：MnO2+ e-+H2O= MnOOH+OH-。A项，电池工作时，MnO2为正极，得到电子，发生还原反应，故A错误；B项，电池工作时，OH-通过隔膜向负极移动，故B错误；C项，环境温度过低，化学反应速率下降，不利于电池放电，故C正确；D项，由电极反应式MnO2+ e-+H2O= MnOOH+OH-可知，反应中每生成1mol MnOOH，转移电子数为6.02×10-23，故D错误；故选C。 【变式训练1·变考法】碱性锌锰电池的总反应为，构造示意图如图所示。下列有关说法正确的是 A．电池工作时，正极发生反应为 B．电池工作时，向正极移动 C．隔膜可以防止电池短路 D．反应中每生成，转移电子数为 【答案】C 【解析】电池工作时，负极发生氧化反应，正极发生还原反应。根据总反应，可知负极锌失电子生成氢氧化锌，正极二氧化锰得电子生成MnO(OH)。A项， 电池工作时，正极发生反应为MnO2+e-+H2O= MnO(OH)+OH-，故A错误；B项，电池工作时，阳离子移向正极，向负极移动，故B错误；C项，隔膜位于电池的正极和负极之间，其主要功能是将正负极分开，防止电流直接通过正负极进行循环，故C正确；D项，正极发生反应为MnO2+e-+H2O= MnO(OH)+OH-，每生成，转移电子数为，故D错误；选C。 【日常生活与学科知识结合】【变式训练2】普通锌锰干电池的简图如图所示，它是用锌皮制成的锌筒作电极，中央插一根碳棒，碳棒顶端加一铜帽。在石墨碳棒周围填满二氧化锰和炭黑的混合物，并用离子可以通过的长纤维纸包裹作隔膜，隔膜外是用氯化锌、氯化铵和淀粉等调成糊状作电解质溶液。该电池工作时的总反应为Zn+2NH+2MnO2=Zn[(NH3)4]2++Mn2O3+H2O。下列关于锌锰干电池的说法中正确的是 A．当该电池电压逐渐下降后，利用电解原理能重新充电复原 B．原电池工作时，电子从负极通过外电路流向正极 C．电池负极反应式为2MnO2+2NH+2e-=Mn2O3+2NH3+H2O D．外电路中每通过0.1mol电子，锌的质量理论上减小6.5g 【答案】B 【解析】A项，一次电池不能重复使用，二次电池能重复使用，干电池是一次电池，所以当该电池电压逐渐下降后，不能利用电解原理能重新充电复原，故A错误；B项，原电池工作时，电子从负极通过外电路流向正极，故B正确；C项，根据原电池工作原理，负极应是失电子的，Zn＋2－2e－=[Zn(NH3)2]2＋＋2H＋，故C错误；D项，根据选项C的电极反应式，每通过0.1mol电子消耗锌的质量是65×g=3.25g，故D错误。故选B。 【逻辑思维与科学建模】【变式训练3】(2025·浙江省台州市高三二模)一种Zn-CO2离子液体电池可以在供电的同时将CO2转化为CH4，电解质为离子液体[EMIM]+[BF4]-及少量水，其中的[EMIM]+是一种季铵离子，在电池中作电解质、质子源和促进剂。该电池如图所示运行一段时间后，碳纳米管表面可检测出有ZnCO3生成。 下列说法正确的是( ) A．a电极为负极，[EMIM]+在该电极上被氧化 B．b电极反应式为：5CO2+2H2O+8e-=4CO32-＋CH4 C．[EMIM]+是电池中唯一的质子源 D．[EMIM]+作为电池促进剂的原理是通过生成[ZnNHC]2+增加电荷浓度，从而增强了离子电流强度 【答案】B 【解析】碳纳米管通入二氧化碳，生成甲烷和ZnCO3，发生还原反应，得到电子，是正极，电极反应：5CO2+2H2O+8e-=4CO32-＋CH4；则锌为负极，锌失电子，发生氧化反应。A项，a电极为负极，锌被氧化，A错误；B项，b电极反应式为：5CO2+2H2O+8e-=4CO32-＋CH4，B正确；C项，根据左图可知，水也是质子源，C错误；D项，根据左图可知，2个[EMIM]+生成1个[ZnNHC]2+，没有增加电荷的浓度，D错误；故选B。 考向2二次电池 例2(2025·浙江省诸暨市高三第一次模拟)科学家基于Cl2易溶于CCl4的性质，发展了一种无需离子交换膜的新型氯流电池可作储能设备如图所示，关闭开关b，CCl4中Cl2的含量降低。 下列说法正确的是( ) A．放电时，钛电极的反应：NaTi2(PO4)3+2Na++2e-=Na3Ti2(PO4)3 B．放电时，Cl-透过多孔碳电极向NaCl溶液中迁移 C．放电时NaCl溶液的浓度和pH均增大 D．充电过程中，CCl4吸收0.25molCl2，钛电极质量理论上增加23g 【答案】B 【解析】关闭开关b，形成原电池，CCl4中Cl2的含量降低，则多孔碳电极为正极，钛电极为负极。在碳电极，Cl2得电子生成Cl-，电极反应式为Cl2+2e-=2Cl-；在钛电极，Na3Ti2(PO4)3失电子，电极反应式为Na3Ti2(PO4)3-2e-=NaTi2(PO4)3+2Na+。A项，放电时，钛电极为负极，Na3Ti2(PO4)3失电子生成NaTi2(PO4)3和Na+，电极反应式为Na3Ti2(PO4)3-2e-=NaTi2(PO4)3+2Na+，A不正确；B项，多孔碳电极为正极，钛电极为负极，放电时，阴离子向负极移动，则Cl-透过多孔碳电极向NaCl溶液中迁移，B正确；C项，放电时，Cl-向钛电极移动，Na+向多孔碳电极移动，使得NaCl溶液的浓度增大，NaCl为强酸强碱盐，虽然浓度增大，但pH不变，C不正确；D项，充电过程中，多孔碳电极(阳极)Cl-失电子生成Cl2，若CCl4吸收0.25molCl2，则电路中转移电子0.5mol，有0.5molNa+移向钛电极(阴极)，则钛电极质量理论上增加0.5mol×23g/mol=11.5g，D不正确；故选B。 思维建模 二次电池的思维和解题模型 思维模型 解题模型 例：xMg＋Mo3S4MgxMo3S4 【变式训练1·变载体】(2025·浙江省温州市高三二模)某新型锂离子电池是以嵌锂非晶硅薄膜和钴酸锂(LiCoO2)薄膜为电极的二次电池，充电时，Li+嵌入非晶硅膜，放电时发生脱嵌，工作原理如图所示。 下列说法正确的是( ) A．充电时，b极接电源的负极 B．充电时，a极的电极反应式为 C．放电时，外电路通过，b极质量增加7g D．放电时，Li+穿过Li+交换膜向a极移动 【答案】C 【解析】充电时，电解质的阳离子移向阴极，该电池充电时，Li+嵌入非晶硅膜，因此充电时a极为阴极，放电时为负极。A项，充电时，b极为阳极，接电源的正极，A错误；B项，充电时，a极的电极反应式为，B错误；C项，放电时，外电路通过，b极将嵌入1mol Li+，因此b极质量增加7g，C正确；D项，放电时，阳离子向正极移动，因此a极区的Li+穿过Li+交换膜向b极移动，D错误；故选C。 【变式训练2·变载体】(2025·浙江省杭州市浙南联盟高三联考)某钠离子二次电池如图所示，该电池主要依靠钠离子在两极之间移动来工作。下列说法正确的是( ) A．充电时，a电极发生还原反应 B．A为阴离子交换膜，B为阳离子交换膜 C．放电时，b电极的电极反应式： D．若放电前两极室质量相等，放电过程中转移1mol电子，则两极室质量差为23g 【答案】C 【解析】该电池主要依靠钠离子在两极之间移动来工作，由电流方向可知，放电时，b极为负极，失去电子发生氧化反应生成：，此时钠离子通过阳离子膜B向左侧运动；a极为正极，得到电子发生还原反应生成：+2e-=，和通过阳离子膜A迁移过来的钠离子结合生成；充电时a与外接电源正极相连为阳极、b与外接电源负极相连为阴极。A项，充电时，a电极为阳极，发生氧化反应，A错误； B项，A、B均为阳离子交换膜，B错误；C项，放电时，b电极为负极，失去电子发生氧化反应，电极反应式：，C正确；  D项，若放电前两极室质量相等，根据电子转移关系可知钠离子迁移情况为e-~Na+，则放电过程中转移1mol电子时，有1mol钠离子由b极区迁移至a极区，b极区减少1mol钠离子、a极增加1mol钠离子，则两极质量差为23g/mol×1mol×2=46g，D错误；故选C。 【逻辑思维与科学建模】【变式训练3】胶体电池是铅酸蓄电池的一种发展分类，它是在硫酸中添加胶凝剂，使硫酸电液变为胶态，具有使用寿命长、安全稳定等优点。如图是一种胶体液流电池工作原理，下列说法不正确的是 A．该电池中较大离子直径约为1×10-9~1×10-7 B．充电时，储罐乙所在电极接直流电源正极 C．放电时，负极反应为[PW12O40]4--e-=[PW12O40]3- D．放电时，若外电路转移1mol电子，理论上储罐甲质量增加1g 【答案】B 【解析】由题干图示信息可知，放电时储罐甲的电极反应为：[H12(VO2)12(RC6H4PO3)8](4-x)-+xe-= [H12(VO2)12(RC6H4PO3)8]4-，发生还原反应，作正极，而储罐乙的电极反应为：[PW12O40]4--e-=[PW12O40]3-，发生氧化反应，作负极。A项，胶体的粒子直径为1~100nm，故该胶体液流电池中较大离子直径约为1×10-9~1×10-7，A正确；B项，根据电池工作原理图储罐乙充电时，发生电极反应：[PW12O40]3-+e-=[PW12O40]4-，作阴极，接在直流电源的负极，B错误；C项，根据电池工作原理图放电时，负极反应为：[PW12O40]4--e-=[PW12O40]3-，C正确；D项，转移1mol电子时，理论上有1molH+从右向左迁移，则储罐甲质量增加1g，D正确；故选B。 考向3燃料电池 例3(2025·浙江省嘉兴市高三三模)在新型能源技术里，直接过氧化氢燃料电池(DPPFC)备受关注。它独特之处在于用H2O2同时作燃料和氧化剂，能高效转换能量。某研究小组利用该电池和离子交换膜进行电解质溶液处理，其工作原理如图所示。下列有关说法不正确的是( ) A．该电池表明H2O2在酸性环境中的氧化性强于碱性环境 B．电池的总反应为2H2O2+2OH-+2H+=4H2O+ O2↑ C．当外电路通过0.4mole-时，中间室生成K2SO4的质量为34.8g D．H2O2分解产生的O2在石墨2电极也可以放电，因此H2O2的分解不会影响电池效率 【答案】D 【解析】由图中电子移动方向可知，石墨1为负极， 在碱性条件下过氧化氢被氧化生成氧气和水，电极反应式为：H2O2-2e-+2OH-=2H2O+O2↑，负极室溶液中钾离子通过阳离子交换膜1进入中间室；石墨2为正极，在酸性条件下过氧化氢被还原生成水，电极反应式为：H2O2+2e-+2H+=2H2O，正极室溶液中的硫酸根离子通过阴离子交换膜2进入中间室，则电池总反应为2H2O2+2OH-+2H+=4H2O+ O2↑。A项，由分析可知，石墨1为负极，在碱性条件下过氧化氢被氧化生成氧气和水；石墨2为正极，在酸性条件下过氧化氢被还原生成水，电极反应说明过氧化氢在酸性环境中的氧化性强于碱性环境，A正确；B项，电池总反应为：2H2O2+2OH-+2H+=4H2O+ O2↑，B正确；C项，石墨1为负极，电极反应式为：H2O2-2e-+2OH-=2H2O+O2↑，则外电路通过0.4mol电子时，有0.4mol钾离子通过阳离子交换膜1进入中间室，则中间室生成硫酸钾的质量为0.4mol××174g/mol=34.8g，C正确；D项，电池总反应为：2H2O2+2OH-+2H+=4H2O+ O2↑，该反应中H2O2既是氧化剂又是还原剂，O2是氧化产物，则氧化性：H2O2>O2，即O2的氧化性弱于H2O2，且过氧化氢分解会使反应物过氧化氢的物质的量减小，所以H2O2分解产生的O2在石墨2电极也可以放电，H2O2的分解会影响电池效率，D错误；故选D。 思维建模 燃料电池的解题策略 (1)注意介质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(或其他氧化剂)。 (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靠近一极的电极反应。 (4)零价法秒杀负极反应的书写。若负极有机物燃料为CxHyOz，产物中C元素为+4 价的C或HC，则转移电子数为C数×4+H数×1+O数×(-2)，若有机阴离子在负极反应(如CH3COO-)，转移电子数则为C数×4+H数×1+O数×(-2)+电荷数。 【变式训练1·变载体】燃料电池是一种能量转化效率高、对环境友好的新型电池。一种肼(N2H4)燃料电池的工作原理如下图所示，下列有关叙述正确的是 A．电池工作时，溶液中的Na+由乙槽通过离子交换膜向甲槽迁移 B．当外电路中流过0.04mol电子时，消耗N2H4的质量为0.32g C．b极的电极反应式为O2＋4H＋＋4e-=2H2O，反应一段时间后溶液的pH增大 D．若将N2H4改为CH4，消耗等物质的量的CH4时，电路中通过的电子数减少 【答案】B 【解析】燃料电池中，燃料发生氧化反应，所以a电极是负极，通入氧气的b电极是正极。A项，O2在正极发生还原反应：O2+2H2O+4e- =4OH-，正极生成OH-离子，为保持溶液呈电中性， Na+由甲槽向乙槽迁移，A项错误；B项，负极发生氧化反应，反应式为4OH-+N2H4-4e-=N2↑+4H2O，当外电路中流过0.04mol电子时，消耗0.01mol N2H4，其质量为0.32g，B项正确；C项，碱性条件下，电极方程式中不能出现H+，b极的电极反应式为O2+2H2O+4e- =4OH-，C项错误；D项，消耗1mol N2H4时转移4mol电子，改为甲烷时，电极反应式为CH4+10OH--8e-=CO32-＋7H2O，消耗1mol CH4时转移8mol电子，D项错误；故选B。 【变式训练2·变载体】在煤矿巷道中要安装瓦斯报警器。当巷道空间内甲烷达到一定浓度时，传感器随即产生电信号并联动报警。瓦斯报警器的工作原理如图所示，固体电解质是，可以在其中自由移动。 当报警器被触发时，下列说法正确的是 A．多孔电极a的电势比多孔电极b高 B．O2-在电解质中向多孔电极a移动，电流方向为由多孔电极a经导线流向多孔电极b C．多孔电极a的电极反应为CH4+4O2--8e-=CO2+2H2O D．标准状况下56mLCH4在多孔电极a上完全反应时，流入传感控制器电路的电子的物质的量为0.04mol 【答案】C 【解析】已知图示为CH4燃料电池，通入甲烷即多孔电极a为负极，电极反应为：CH4+4O2--8e-=CO2+2H2O，通入空气即O2的一极多孔电极b为正极，电极反应为：O2+4e-=2O2-。A项，多孔电极a为负极，多孔电极b为正极，故多孔电极a的电势比多孔电极b低，A错误；B项，多孔电极a为负极，多孔电极b为正极，则O2-在电解质中向多孔电极a移动，电流方向为由多孔电极b经导线流向多孔电极a，B错误；C项，多孔电极a为负极，发生氧化反应，该电极反应为CH4+4O2--8e-=CO2+2H2O，C正确；D项，负极电极反应为CH4+4O2--8e-=CO2+2H2O，则标准状况下56mLCH4在多孔电极a上完全反应时，流入传感控制器电路的电子的物质的量为=0.02mol，D错误；故选C。 【人体血糖与学科知识结合】【变式训练3】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18mg葡萄糖，理论上a电极有0.4mmol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 【答案】C 【解析】由题中信息可知，b电极为负极，发生反应Cu2O+2OH--2e-=2CuO+H2O，然后再发生C6H12O6+2CuO= C6H12O7+Cu2O；a电极为正极，发生反应O2+2H2O+4e-=4OH-，在这个过程中发生的总反应为2C6H12O6+O2=2C6H12O7。A项，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+2H2O+4e-=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+2OH--2e-=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，A正确；B项，b电极上CuO将葡萄糖被CuO氧化为葡萄糖酸后被还原为Cu2O，Cu2O在b电极上失电子转化成CuO，在这个过程中CuO的质量和化学性质保持不变，因此，CuO通过Cu(Ⅱ)和Cu(Ⅰ)相互转变起催化作用，B正确；C项，根据反应2C6H12O6+O2=2C6H12O7可知，1mol 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；D项，原电池中阳离子从负极移向正极迁移，故Na＋迁移方向为b→a，D正确。故选C。 1．(2025·浙江1月卷，12，3分)一种可充放电Li－O2电池的结构示意图如图所示。该电池放电时，产物为Li2O和Li2O2，随温度升高Q(消耗1molO2转移的电子数)增大。下列说法不正确的是( ) A．熔融盐中LiNO3的物质的量分数影响充放电速率 B．充放电时，Li＋优先于K+通过固态电解质膜 C．放电时，随温度升高Q增大，是因为正极区O2-转化为O22- D．充电时，锂电极接电源负极 【答案】C 【解析】Li－O2电池放电时，锂电极为负极，发生反应：Li－e-=Li＋，多孔功能电极为正极，低温时发生反应：O2+2e-=O22-，随温度升高Q增大，正极区O22-转化为O2-；充电时，锂电极为阴极，得到电子，多孔功能电极为阳极，O22-或O2-失去电子。电池总反应方程式为：或，充放电时有Li＋参与或生成，因此熔融盐中LiNO3的物质的量分数影响充放电速率，A正确；B项，Li＋比K＋的半径小，因此Li＋优先于K+通过固态电解质膜，B正确；C项，放电时，正极得到电子，O22-中氧原子为-1价，O2-中氧原子为-2价，因此随温度升高Q增大，正极区O22-转化为O2-，C错误；D项，充电时，锂电极为阴极，连接电源负极，D正确；故选C。 2．(2022•浙江1月卷，21，2分)pH计是一种采用原电池原理测量溶液pH的仪器。如图所示，以玻璃电极(在特制玻璃薄膜球内放置已知浓度的HCl溶液，并插入Ag—AgCl电极)和另一Ag—AgCl电极插入待测溶液中组成电池，pH与电池的电动势E存在关系：pH=(E-常数)/0.059。下列说法正确的是( ) A．如果玻璃薄膜球内电极的电势低，则该电极反应式为：AgCl(s)+e-=Ag(s)+Cl(0.1mol·L-1) B．玻璃膜内外氢离子浓度的差异不会引起电动势的变化 C．分别测定含已知pH的标准溶液和未知溶液的电池的电动势，可得出未知溶液的pH D．pH计工作时，电能转化为化学能 【答案】C 【解析】A项，如果玻璃薄膜球内电极的电势低，则该电极为负极、负极发生氧化反应而不是还原反应，A错误；B项，已知：pH与电池的电动势E存在关系：pH=(E-常数)/0.059，则玻璃膜内外氢离子浓度的差异会引起电动势的变化，B错误；C项，pH与电池的电动势E存在关系：pH=(E-常数)/0.059，则分别测定含已知pH的标准溶液和未知溶液的电池的电动势，可得出未知溶液的pH，C正确；D项，pH计工作时，利用原电池原理，则化学能转化为电能，D错误；故选C。 3．(2021•浙江1月卷，22，2分)镍镉电池是二次电池，其工作原理示意图如下(L 为小灯泡，K1、K2为开关，a、b为直流电源的两极)。 下列说法不正确的是( ) A．断开K2、合上K1，镍镉电池能量转化形式：化学能→电能 B．断开K1、合上K2，电极A为阴极，发生还原反应 C．电极B发生氧化反应过程中，溶液中KOH浓度不变 D．镍镉二次电池的总反应式：Cd+ 2NiOOH+2H2OCa(OH)2+2Ni(OH)2 【答案】C 【解析】根据图示，电极A充电时为阴极，则放电时电极A为负极，负极上Cd失电子发生氧化反应生成Cd(OH)2，负极反应式为Cd-2e-+2OH-=Cd(OH)2，电极B充电时为阳极，则放电时电极B为正极，正极上NiOOH得电子发生还原反应生成Ni(OH)2，正极反应式为2NiOOH+2e-+2H2O=2Ni(OH)2+2OH-，放电时总反应为Cd+2NiOOH+2H2O=Cd(OH)2+2Ni(OH)2。A项，断开K2、合上K1，为放电过程，镍镉电池能量转化形式：化学能→电能，A正确；B项，断开K1、合上K2，为充电过程，电极A与直流电源的负极相连，电极A为阴极，发生还原反应，电极反应式为Cd(OH)2+2e-=Cd+2OH-，B正确；C项，电极B发生氧化反应的电极反应式为2Ni(OH)2-2e-+2OH-=2NiOOH+2H2O，则电极A发生还原反应的电极反应式为Cd(OH)2+2e-=Cd+2OH-，此时为充电过程，总反应为Cd(OH)2+2Ni(OH)2Cd+2NiOOH+2H2O，溶液中KOH浓度减小，C错误；D项，根据分析，放电时总反应为Cd+2NiOOH+2H2O=Cd(OH)2+2Ni(OH)2，则镍镉二次电池总反应式为Cd+2NiOOH+2H2OCd(OH)2+2Ni(OH)2，D正确；故选C。 4．(2021•浙江6月卷，22，2分)某全固态薄膜锂离子电池截面结构如图所示，电极A为非晶硅薄膜，充电时Li+得电子成为Li嵌入该薄膜材料中；电极B为LiCoO2薄膜；集流体起导电作用。下列说法不正确的是( ) A．充电时，集流体A与外接电源的负极相连 B．放电时，外电路通过a mol电子时，LiPON薄膜电解质损失a mol Li+ C．放电时，电极B为正极，反应可表示为Li1- xCoO2+ xLi+xe-= LiCoO2 D．电池总反应可表示为Li xSi+Li1- xCoO2Si+LiCoO2 【答案】B 【解析】由题中信息可知，该电池充电时Li+得电子成为Li嵌入电极A中，可知电极A在充电时作阴极，故其在放电时作电池的负极，而电极B是电池的正极。A项，由图可知，集流体A与电极A相连，充电时电极A作阴极，故充电时集流体A与外接电源的负极相连，A正确；B项，放电时，外电路通过a mol电子时，内电路中有a mol Li+通过LiPON薄膜电解质从负极迁移到正极，但是LiPON薄膜电解质没有损失Li+，B不正确；C项，放电时，电极B为正极，发生还原反应，反应可表示为Li1- xCoO2+ xLi+xe-= LiCoO2，C正确；D项，电池放电时，嵌入在非晶硅薄膜中的锂失去电子变成Li+，正极上Li1- xCoO2得到电子和Li+变为LiCoO2，故电池总反应可表示为Li xSi+Li1- xCoO2Si+LiCoO2，D正确。故选B。 5．(2024·浙江省6月卷，19)氢是清洁能源，硼氢化钠(NaBH4)是一种环境友好的固体储氢材料。 (4)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2所示，正极上的电极反应式是 。该电池以恒定电流工作14分钟，消耗H2体积为，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24.5L· mol -1；电荷量q(C) =电流时间；NA=6.0×10-23mol·L-1；e=1.60×10-19C。] 【答案】(4) O2+4e-+2CO2=2CO32- 70% 【解析】(4)根据题干信息，该燃料电池中H2为负极，O2为正极，熔融碳酸盐为电解质溶液，故正极的电极反应式为：O2+4e-+2CO2=2 CO32-， 该条件下，0.49L H2的物质的量为，工作时，H2失去电子：H2-2e-=2H+，所带电荷量为：2×0.02mol×6.0×1023mol-1×1.60×10-19= 3840C，工作电荷量为：3.2×14×60=2688C，则该电池将化学能转化为电能的转化率为：； 17 / 29 学科网（北京）股份有限公司 $$