第02讲 原电池、化学电源（复习讲义）（黑吉辽蒙专用）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 原电池工作原理及其应用 知识点1 原电池工作原理 知识点2 原电池工作原理的应用 考向1 原电池及其工作原理 考向2 原电池电极的判断和电极方程式的书写 【思维建模】判断原电池正负极的方法 考点二 化学电源及其应用 知识点1 一次电池 知识点2 二次电池 知识点3 燃料电池 知识点4 新型电池 考向1 考查二次电池 【思维建模】充电电池工作原理 考向2 考查燃料电池 考向3 考查新型电池 04 考点要求 考察形式 2025年 2024年 2023年 2022年 2021年 原电池原理及其应用 选择题 非选择题 黑吉辽蒙卷T8，3分 化学电源 选择题 非选择题 黑吉辽蒙卷T13，3分 辽宁卷T11，3分 辽宁卷T12，3分 辽宁卷T10，3分 考情分析： 1．从考查题型和内容上看，高考命题以选择题呈现，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，考查电解池的应用、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、原电池和电解池串联为载体考查原电池的工作原理、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。 3.根据高考命题的特点和规律，复习时要注意以下三个方面： （1）构成原电池、电解池的基本条件； （2）电极方程式的书写； （3）电化学的有关计算。 复习目标： 1.理解原电池的构成、工作原理及应用。 2.能书写电极反应和总反应方程式。 3.了解常见化学电源的种类及其工作原理。 4．能够掌握新型化学电源的工作原理。 考点一 原电池工作原理及其应用 知识点1 原电池工作原理 1.原电池的定义 原电池是把 转化为 的装置。 2.原电池的构成条件 反应 能发生 的氧化还原反应(一般是活泼性强的金属与电解质溶液反应) 电极 一般是活泼性不同的两电极(金属或石墨) 闭合 回路 ①电解质溶液 ②两电极直接或间接接触 ③两电极插入电解质溶液中 3.原电池的工作原理 (1)两种装置 如图是锌铜原电池的两种装置： (2)工作原理(以装置Ⅱ为例) 电极名称 负极 正极 电极材料 锌片 铜片 电极反应 反应类型 电子流向 由Zn片沿导线流向Cu片 盐桥中离子移向 盐桥含饱和KCl溶液，K＋移向 ，Cl－移向 盐桥作用 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 知识点2 原电池工作原理的应用 1.设计原电池 以反应2FeCl3＋Cu===2FeCl2＋CuCl2为例 ①化合价升高的物质 负极： ②活泼性较弱的物质 正极： ③化合价降低的物质 电解质溶液： 示意图 2.加快反应速率 构成原电池的反应速率比直接接触的反应速率快。如在锌与稀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.比较金属活动性强弱 如有两种金属a和b，用导线连接后插入稀硫酸中，观察到a极溶解，b极上有气泡产生。由此可判断出a是 、b是 ，且金属活动性：a＞b。 4.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 原电池及其工作原理 例1 （2025·吉林·一模）实验a：将铜片、锌片和稀硫酸组成单液原电池，铜片、锌片表面均产生气泡。实验b：将锌片在稀HgCl2溶液中浸泡几分钟，锌片表面形成锌汞合金，再与铜片、稀硫酸组成单液原电池，只有铜片表面产生气泡。下列有关说法不正确的是(　　) A.实验a中锌片表面产生气泡对应的能量转化形式是化学能转化为电能 B.实验b中铜片表面产生气泡对应的能量转化形式是化学能转化为电能 C.实验a、b中原电池总反应的离子方程式均为Zn＋2H＋===Zn2＋＋H2↑ D.锌片经HgCl2溶液处理后，有利于更多的化学能转化为电能 【变式训练1】（2025·黑龙江·一模）与甲、乙两套装置有关的下列说法正确的是(　　) A.甲、乙装置中，锌棒均作负极，发生氧化反应 B.甲中锌棒直接与稀H2SO4接触，故甲生成气泡的速率更快 C.甲、乙装置的电解质溶液中，阳离子均向碳棒定向迁移 D.乙中盐桥设计的优点是迅速平衡电荷，提高电池效率 【变式训练2】（2025·辽宁·一模）学习小组设计如图所示装置探究原电池工作原理。下列叙述正确的是(　　) A.外电路中电流由铜电极流向银电极 B.正极发生的反应为Ag++e-===Ag C.放电时盐桥中的K+进入Cu(NO3)2溶液 D.放电过程中取出盐桥原电池仍继续工作 考向2 原电池电极的判断和电极方程式的书写 例2 （2025·黑龙江·一模）原电池的电极名称不仅与电极材料的性质有关，也与电解质溶液有关。下列说法中正确的是(　　) A.(1)(2)中Mg作负极，(3)(4)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↑ 思维建模 判断原电池正负极的6种方法 【变式训练1】（2025·吉林·一模）气体的自动化检测中常常应用原电池原理的传感器。下图为电池的工作示意图：气体扩散进入传感器，在敏感电极上发生反应，传感器就会接收到电信号。下表列出了待测气体及敏感电极上部分反应产物。则下列说法中正确的是(　　) 待测气体 部分电极反应产物 NO2 NO Cl2 HCl CO CO2 H2S H2SO4 A.上述气体检测时，敏感电极均作电池正极 B.检测分别含H2S和CO体积分数相同的两份空气样本时，传感器上产生的电流大小相同 C.检测H2S时，对电极充入空气，对电极上的电极反应式为O2＋2H2O＋4e－===4OH－ D.检测Cl2时，敏感电极的电极反应式为Cl2＋2e－===2Cl－ 【变式训练2】（2025·辽宁·一模）某原电池装置如图所示，下列有关叙述中，正确的是(　　) A.Fe作正极，发生氧化反应 B.工作一段时间后，NaCl溶液中c(Cl-)增大 C.负极反应：2H++2e-===H2↑ D.工作一段时间后，两烧杯中溶液pH均不变 考点二 化学电源及其应用 知识点1 一次电池 1.定义 放电后不可再充电的电池。 2.常见的一次电池 ①碱性锌锰电池 负极： ； 正极： ； 总反应：Zn＋2MnO2＋2H2O===2MnO(OH)＋Zn(OH)2。 ②锌银电池 负极：Zn＋2OH－－2e－===Zn(OH)2； 正极：Ag2O＋H2O＋2e－===2Ag＋2OH－； 总反应： 。 知识点2 二次电池 1.定义 二次电池又称可充电电池或蓄电池，是一类放电后可以再充电而反复使用的电池。 (2)铅酸蓄电池 总反应：Pb＋PbO2＋2H2SO42PbSO4＋2H2O。 放电时的反应 负极： ； 正极： 。 充电时的反应 阴极： ； 阳极： 。 知识点3 燃料电池 (1)定义 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)实例 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(CO) 正极： ； 负极： 。 知识点4 新型电源 1.锂电池 锂电池是一类由金属锂或锂合金为负极材料、使用非水电解质溶液的电池。工作时金属锂失去电子被氧化为Li+，负极反应均为Li-e-===Li+，负极生成的Li+经过电解质定向移动到正极。 2.锂离子二次电池 (1)锂离子电池基于电化学“嵌入/脱嵌”反应原理，替代了传统的“氧化—还原”原理；在两极形成的电势差的驱动下，Li+可以从电极材料提供的“空间”中“嵌入”或“脱嵌”。 (2)锂离子电池充电时阴极反应式一般为C6+xLi++xe-===LixC6；放电时负极反应是充电时阴极反应的逆过程：LixC6-xe-===C6+xLi+。 (3)锂离子电池的正极材料一般为含Li+的化合物，目前已商业化的正极材料有LiFePO4、LiCoO2、LiMn2O4等。 3.浓差电池 浓差电池是利用物质的浓度差产生电势的一种装置。两侧半电池中的特定物质具有浓度差，离子均由“高浓度”移向“低浓度”，依据阴离子移向负极区域，阳离子移向正极区域判断电池的正极、负极，这是解答问题的关键。例如 ①a极：Ag-e-===Ag+(负极)；b极：Ag++e-===Ag(正极)。 ②N通过交换膜移向a极。 考向1 考查二次电池 例1 （2025·内蒙古·一模）铅蓄电池的示意图如图所示。下列说法正确的是(　　) A.放电时，N为负极，其电极反应式为PbO2＋SO＋4H＋＋2e－===PbSO4＋2H2O B.放电时，c(H2SO4)不变，两极的质量增加 C.充电时，阳极反应式为PbSO4＋2e－===Pb＋SO D.充电时，若N连电源正极，则该极生成PbO2 思维建模 充电电池工作原理 【变式训练1】（2025·辽宁·一模）一种以V2O5和Zn为电极、Zn(CF3SO3)2水溶液为电解质溶液的电池，其示意图如下所示。放电时，Zn2＋可插入V2O5层间形成ZnxV2O5·nH2O。下列说法错误的是(　　) A.放电时V2O5为正极 B.放电时Zn2＋由负极向正极迁移 C.充电总反应：xZn＋V2O5＋nH2O===ZnxV2O5·nH2O D.充电阳极反应：ZnxV2O5·nH2O－2xe－===xZn2＋＋V2O5＋nH2O 【变式训练2】（2025·黑龙江·一模）我国科学家设计了一种水系S-MnO2可充电电池，其工作原理如图所示。 下列说法正确的是(　　) A.充电时，电极b为阳极 B.充电时，阳极附近溶液的pH增大 C.放电时，负极的电极反应：Cu2S-4e-===S+2Cu2+ D.放电时，溶液中Cu2+向电极b方向迁移 考向2 考查燃料电池 例2（2025·吉林·一模）某氢氧燃料电池工作原理如图所示。下列说法正确的是(　　) A.电极a为电池的正极 B.电池工作过程中，K＋向负极迁移 C.电极b表面反应为O2＋4e－＋2H2O===4OH－ D.氢氧燃料电池中正极消耗22.4 L(标准状况)气体时，电路中通过的电子数目为2NA 【变式训练1】（2025·辽宁·一模）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，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】（2025·黑龙江·一模）某科研机构研发的NO-空气燃料电池的工作原理如图所示，下列叙述错误的是(　　) A.a电极为电池正极 B.电池工作时H+透过质子交换膜从左向右移动 C.b电极的电极反应：NO-3e-+2H2O===4H++N D.当外电路中通过0.2 mol电子时，a电极处消耗O2 1.12 L 考向3 考查新型电池 例3（2025·黑龙江·一模）科学家最近发明了一种Al－PbO2电池，电解质为K2SO4、H2SO4、KOH，通过x(阳离子交换膜)和y(阴离子交换膜)将电解质溶液隔开，形成M、R、N三个电解质溶液区域，结构示意图如图所示。下列说法正确的是(　　) A.放电时，K＋通过x膜移向M区 B.放电时，正极反应式为PbO2＋2e－＋4H＋===Pb2＋＋2H2O C.与Zn－PbO2电池相比较，Al－PbO2电池的比能量更高 D.消耗1.8 g Al时N区域电解质溶液减少19.2 g 【变式训练1】（2025·内蒙古·一模）一种可实现氢气循环利用的新型电池的放电工作原理如图所示，下列说法正确的是(　　) A.放电时，电子由M极经外电路到N极 B.放电时，N极电极反应式为H2＋2OH－－2e－===2H2O C.放电过程中Na＋由左池通过交换膜向右池移动 D.充电时，电极M接电源的负极 【变式训练2】（2025·辽宁·一模）我国科学家设计的“海泥电池”既可用于深海水下仪器的电源补给，又有利于海洋环境污染治理，其中微生物代谢产物显酸性，电池工作原理如图所示。下列说法错误的是(　　) A.A电极为正极 B.H＋从海底沉积层通过交接面向海水层移动 C.负极的电极反应式为CH2O－4e－＋H2O===CO2＋4H＋ D.高温下微生物蛋白质变性失活，故升温不一定能提高电池的效率 1.（2025·黑吉辽蒙卷）巧设实验，方得真知。下列实验设计合理的是 A．除去中的HCl B．制备少量NO避免其被氧化 C．用乙醇萃取中的S D．制作简易氢氧燃料电池 2. （2025·黑吉辽蒙卷）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 3.（2023·辽宁卷）某低成本储能电池原理如下图所示。下列说法正确的是（ ） A. 放电时负极质量减小 B. 储能过程中电能转变为化学能 C. 放电时右侧通过质子交换膜移向左侧 D. 充电总反应： 4.（2022·辽宁卷）某储能电池原理如图。下列说法正确的是 A. 放电时负极反应： B. 放电时透过多孔活性炭电极向中迁移 C. 放电时每转移电子，理论上吸收 D. 充电过程中，溶液浓度增大 5.（2021·辽宁卷）如图，某液态金属储能电池放电时产生金属化合物。下列说法正确的是 A．放电时，M电极反应为 B．放电时，由M电极向N电极移动 C．充电时，M电极的质量减小 D．充电时，N电极反应为 / 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 原电池工作原理及其应用 知识点1 原电池工作原理 知识点2 原电池工作原理的应用 考向1 原电池及其工作原理 考向2 原电池电极的判断和电极方程式的书写 【思维建模】判断原电池正负极的方法 考点二 化学电源及其应用 知识点1 一次电池 知识点2 二次电池 知识点3 燃料电池 知识点4 新型电池 考向1 考查二次电池 【思维建模】充电电池工作原理 考向2 考查燃料电池 考向3 考查新型电池 04 考点要求 考察形式 2025年 2024年 2023年 2022年 2021年 原电池原理及其应用 选择题 非选择题 黑吉辽蒙卷T8，3分 化学电源 选择题 非选择题 黑吉辽蒙卷T13，3分 辽宁卷T11，3分 辽宁卷T12，3分 辽宁卷T10，3分 考情分析： 1．从考查题型和内容上看，高考命题以选择题呈现，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，考查电解池的应用、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、原电池和电解池串联为载体考查原电池的工作原理、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。 3.根据高考命题的特点和规律，复习时要注意以下三个方面： （1）构成原电池、电解池的基本条件； （2）电极方程式的书写； （3）电化学的有关计算。 复习目标： 1.理解原电池的构成、工作原理及应用。 2.能书写电极反应和总反应方程式。 3.了解常见化学电源的种类及其工作原理。 4．能够掌握新型化学电源的工作原理。 考点一 原电池工作原理及其应用 知识点1 原电池工作原理 1.原电池的定义 原电池是把化学能转化为电能的装置。 2.原电池的构成条件 反应 能发生自发进行的氧化还原反应(一般是活泼性强的金属与电解质溶液反应) 电极 一般是活泼性不同的两电极(金属或石墨) 闭合 回路 ①电解质溶液 ②两电极直接或间接接触 ③两电极插入电解质溶液中 3.原电池的工作原理 (1)两种装置 如图是锌铜原电池的两种装置： (2)工作原理(以装置Ⅱ为例) 电极名称 负极 正极 电极材料 锌片 铜片 电极反应 Zn－2e－===Zn2＋ Cu2＋＋2e－===Cu 反应类型 氧化反应 还原反应 电子流向 由Zn片沿导线流向Cu片 盐桥中离子移向 盐桥含饱和KCl溶液，K＋移向正极，Cl－移向负极 盐桥作用 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 知识点2 原电池工作原理的应用 1.设计原电池 以反应2FeCl3＋Cu===2FeCl2＋CuCl2为例 ①化合价升高的物质 负极：Cu ②活泼性较弱的物质 正极：C ③化合价降低的物质 电解质溶液：FeCl3 示意图 2.加快反应速率 构成原电池的反应速率比直接接触的反应速率快。如在锌与稀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.比较金属活动性强弱 如有两种金属a和b，用导线连接后插入稀硫酸中，观察到a极溶解，b极上有气泡产生。由此可判断出a是负极、b是正极，且金属活动性：a＞b。 4.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 原电池及其工作原理 例1 （2025·吉林·一模）实验a：将铜片、锌片和稀硫酸组成单液原电池，铜片、锌片表面均产生气泡。实验b：将锌片在稀HgCl2溶液中浸泡几分钟，锌片表面形成锌汞合金，再与铜片、稀硫酸组成单液原电池，只有铜片表面产生气泡。下列有关说法不正确的是(　　) A.实验a中锌片表面产生气泡对应的能量转化形式是化学能转化为电能 B.实验b中铜片表面产生气泡对应的能量转化形式是化学能转化为电能 C.实验a、b中原电池总反应的离子方程式均为Zn＋2H＋===Zn2＋＋H2↑ D.锌片经HgCl2溶液处理后，有利于更多的化学能转化为电能 【答案】A 【解析】实验a中锌片表面产生气泡是因为锌片和稀硫酸直接发生氧化还原反应生成氢气，对应的能量转化形式是化学能转化为热能，故A错误；实验b中铜片表面产生气泡是因为形成原电池，对应的能量转化形式是化学能转化为电能，故B正确；锌片上没有H＋生成H2，从而有利于更多的化学能转化为电能，故D正确。 【变式训练1】（2025·黑龙江·一模）与甲、乙两套装置有关的下列说法正确的是(　　) A.甲、乙装置中，锌棒均作负极，发生氧化反应 B.甲中锌棒直接与稀H2SO4接触，故甲生成气泡的速率更快 C.甲、乙装置的电解质溶液中，阳离子均向碳棒定向迁移 D.乙中盐桥设计的优点是迅速平衡电荷，提高电池效率 【答案】D 【解析】甲不是原电池，故A错误；甲中锌棒直接与稀H2SO4接触，发生化学腐蚀，乙中构成了原电池，负极失去电子的速率加快，因此正极放出氢气的速率增大，故B错误；甲不是原电池，电解质溶液中的阳离子向锌移动，故C错误；盐桥中离子的定向迁移构成了电流通路，盐桥既可沟通两方溶液，又能阻止反应物的直接接触，迅速平衡电荷，使由它连接的两溶液保持电中性，提高电池效率，故D正确。 【变式训练2】（2025·辽宁·一模）学习小组设计如图所示装置探究原电池工作原理。下列叙述正确的是(　　) A.外电路中电流由铜电极流向银电极 B.正极发生的反应为Ag++e-===Ag C.放电时盐桥中的K+进入Cu(NO3)2溶液 D.放电过程中取出盐桥原电池仍继续工作 【答案】B 【解析】Cu比Ag活泼，Ag电极为正极，Ag电极的电极反应式为Ag++e-===Ag，Cu电极为负极，Cu电极的电极反应式为Cu-2e-===Cu2+，外电路中电流由正极(Ag电极)流向负极(Cu电极)，A错误，B正确；放电时盐桥中的K+向正极区移动，进入AgNO3溶液，C错误；放电过程中取出盐桥，不能形成闭合回路，原电池不能继续工作，D错误。 考向2 原电池电极的判断和电极方程式的书写 例2 （2025·黑龙江·一模）原电池的电极名称不仅与电极材料的性质有关，也与电解质溶液有关。下列说法中正确的是(　　) A.(1)(2)中Mg作负极，(3)(4)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】(1)中Mg作负极；(2)中Al作负极；(3)中铜作负极；(4)是铁的吸氧腐蚀，Fe作负极。 思维建模 判断原电池正负极的6种方法 【变式训练1】（2025·吉林·一模）气体的自动化检测中常常应用原电池原理的传感器。下图为电池的工作示意图：气体扩散进入传感器，在敏感电极上发生反应，传感器就会接收到电信号。下表列出了待测气体及敏感电极上部分反应产物。则下列说法中正确的是(　　) 待测气体 部分电极反应产物 NO2 NO Cl2 HCl CO CO2 H2S H2SO4 A.上述气体检测时，敏感电极均作电池正极 B.检测分别含H2S和CO体积分数相同的两份空气样本时，传感器上产生的电流大小相同 C.检测H2S时，对电极充入空气，对电极上的电极反应式为O2＋2H2O＋4e－===4OH－ D.检测Cl2时，敏感电极的电极反应式为Cl2＋2e－===2Cl－ 【答案】D 【解析】原电池中的正极发生还原反应，得到电子，元素的化合价降低，而待测气体为CO时，反应产物为二氧化碳，C元素的化合价升高，发生氧化反应，所以此时敏感电极作电池负极，同理，待测气体为H2S时，S元素的化合价也升高，敏感电极作电池负极，A错误；H2S和CO体积分数相同，则二者物质的量相同，二者失去的电子的物质的量不同，CO失去2个电子，而H2S中S失去8个电子，所以在气体的扩散速度相同的前提下，传感器上产生的电流大小不同，B错误；检测H2S时，因为电极产物为H2SO4，所以电解质溶液为硫酸，对电极为正极，发生还原反应，充入空气，则正极反应式为O2＋4H＋＋4e－===2H2O，C错误；检测Cl2时，Cl元素的化合价降低，所以敏感电极作正极，则敏感电极的电极反应式是Cl2＋2e－===2Cl－，D正确。 【变式训练2】（2025·辽宁·一模）某原电池装置如图所示，下列有关叙述中，正确的是(　　) A.Fe作正极，发生氧化反应 B.工作一段时间后，NaCl溶液中c(Cl-)增大 C.负极反应：2H++2e-===H2↑ D.工作一段时间后，两烧杯中溶液pH均不变 【答案】B 【解析】由题图可知，铁电极为原电池的负极，电极反应式为Fe-2e-===Fe2+，石墨电极是正极，电极反应式为2H++2e-===H2↑，原电池工作时，盐桥中的钾离子向正极移动，氯离子向负极移动。铁电极为原电池的负极，A、C错误；原电池工作时，盐桥中的钾离子向正极移动，氯离子向负极移动，则氯化钠溶液中氯离子浓度增大，B正确；铁电极为原电池的负极，铁失去电子生成的亚铁离子，水解使溶液呈酸性，溶液pH减小，石墨电极是正极，放电消耗氢离子，溶液中pH增大，D错误。 考点二 化学电源及其应用 知识点1 一次电池 1.定义 放电后不可再充电的电池。 2.常见的一次电池 ①碱性锌锰电池 负极：Zn＋2OH－－2e－===Zn(OH)2； 正极：2MnO2＋2H2O＋2e－===2MnO(OH)＋2OH－； 总反应：Zn＋2MnO2＋2H2O===2MnO(OH)＋Zn(OH)2。 ②锌银电池 负极：Zn＋2OH－－2e－===Zn(OH)2； 正极：Ag2O＋H2O＋2e－===2Ag＋2OH－； 总反应：Zn＋Ag2O＋H2O===Zn(OH)2＋2Ag。 知识点2 二次电池 1.定义 二次电池又称可充电电池或蓄电池，是一类放电后可以再充电而反复使用的电池。 (2)铅酸蓄电池 总反应：Pb＋PbO2＋2H2SO42PbSO4＋2H2O。 放电时的反应 负极：Pb＋SO－2e－===PbSO4； 正极：PbO2＋4H＋＋SO＋2e－===PbSO4＋2H2O。 充电时的反应 阴极：PbSO4＋2e－===Pb＋SO； 阳极：PbSO4＋2H2O－2e－===PbO2＋4H＋＋SO。 知识点3 燃料电池 (1)定义 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)实例 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＋6e－＋6H＋===3H2O； 负极：CH3OH－6e－＋H2O===CO2＋6H＋。 ②碱性溶液 正极：O2＋6e－＋3H2O===6OH－； 负极：CH3OH－6e－＋8OH－===CO＋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＋6e－===3O2－； 负极：CH3OH－6e－＋3O2－===CO2＋2H2O。 ④熔融碳酸盐(CO) 正极：O2＋6e－＋3CO2===3CO； 负极：CH3OH－6e－＋3CO===4CO2＋2H2O。 知识点4 新型电源 1.锂电池 锂电池是一类由金属锂或锂合金为负极材料、使用非水电解质溶液的电池。工作时金属锂失去电子被氧化为Li+，负极反应均为Li-e-===Li+，负极生成的Li+经过电解质定向移动到正极。 2.锂离子二次电池 (1)锂离子电池基于电化学“嵌入/脱嵌”反应原理，替代了传统的“氧化—还原”原理；在两极形成的电势差的驱动下，Li+可以从电极材料提供的“空间”中“嵌入”或“脱嵌”。 (2)锂离子电池充电时阴极反应式一般为C6+xLi++xe-===LixC6；放电时负极反应是充电时阴极反应的逆过程：LixC6-xe-===C6+xLi+。 (3)锂离子电池的正极材料一般为含Li+的化合物，目前已商业化的正极材料有LiFePO4、LiCoO2、LiMn2O4等。 3.浓差电池 浓差电池是利用物质的浓度差产生电势的一种装置。两侧半电池中的特定物质具有浓度差，离子均由“高浓度”移向“低浓度”，依据阴离子移向负极区域，阳离子移向正极区域判断电池的正极、负极，这是解答问题的关键。例如 ①a极：Ag-e-===Ag+(负极)；b极：Ag++e-===Ag(正极)。 ②N通过交换膜移向a极。 考向1 考查二次电池 例1 （2025·内蒙古·一模）铅蓄电池的示意图如图所示。下列说法正确的是(　　) A.放电时，N为负极，其电极反应式为PbO2＋SO＋4H＋＋2e－===PbSO4＋2H2O B.放电时，c(H2SO4)不变，两极的质量增加 C.充电时，阳极反应式为PbSO4＋2e－===Pb＋SO D.充电时，若N连电源正极，则该极生成PbO2 【答案】D 【解析】放电时，是原电池，N作正极，A不正确；放电时，正、负极均消耗硫酸，c(H2SO4)减小，B不正确；充电时阳极发生氧化反应，电极反应式为PbSO4－2e－＋2H2O===PbO2＋SO＋4H＋，C不正确；充电时，若N连电源正极，则该极为阳极，电极反应产物为PbO2，D正确。 思维建模 充电电池工作原理 【变式训练1】（2025·辽宁·一模）一种以V2O5和Zn为电极、Zn(CF3SO3)2水溶液为电解质溶液的电池，其示意图如下所示。放电时，Zn2＋可插入V2O5层间形成ZnxV2O5·nH2O。下列说法错误的是(　　) A.放电时V2O5为正极 B.放电时Zn2＋由负极向正极迁移 C.充电总反应：xZn＋V2O5＋nH2O===ZnxV2O5·nH2O D.充电阳极反应：ZnxV2O5·nH2O－2xe－===xZn2＋＋V2O5＋nH2O 【答案】C 【解析】由题中信息可知，该电池中Zn为负极、V2O5为正极，电池的总反应为xZn＋V2O5＋nH2O===ZnxV2O5·nH2O。A.由题信息可知，放电时，Zn2＋可插入V2O5层间形成ZnxV2O5·nH2O，V2O5发生了还原反应，则放电时V2O5为正极，A说法正确；B.Zn为负极，放电时Zn失去电子变为Zn2＋，阳离子向正极迁移，则放电时Zn2＋由负极向正极迁移，B说法正确；C.电池在放电时的总反应为xZn＋V2O5＋nH2O===ZnxV2O5·nH2O，则其在充电时的总反应为ZnxV2O5·nH2O===xZn＋V2O5＋nH2O，C说法不正确；D.充电阳极上ZnxV2O5·nH2O被氧化为V2O5，则阳极的电极反应为ZnxV2O5·nH2O－2xe－===xZn2＋＋V2O5＋nH2O，D说法正确。 【变式训练2】（2025·黑龙江·一模）我国科学家设计了一种水系S-MnO2可充电电池，其工作原理如图所示。 下列说法正确的是(　　) A.充电时，电极b为阳极 B.充电时，阳极附近溶液的pH增大 C.放电时，负极的电极反应：Cu2S-4e-===S+2Cu2+ D.放电时，溶液中Cu2+向电极b方向迁移 【答案】C 【解析】由图可知，放电时，电极a上MnO2转化为Mn2+，发生还原反应，电极b上Cu2S转化为S和Cu2+，发生氧化反应，则电极a为正极，电极b为负极；充电时，电极a上Mn2+转化为MnO2，发生氧化反应，电极b上S转化为Cu2S，发生还原反应，此时电极a为阳极，电极b为阴极。A.充电时，电极b为阴极，A错误；B.根据分析，充电时，电极a为阳极，电极a的电极反应为Mn2++2H2O-2e-===MnO2+4H+，阳极附近溶液的pH减小，B错误；C.放电时，电极b为负极，负极的电极反应为Cu2S-4e-===S+2Cu2+，C正确；D.放电时，溶液中Cu2+向正极移动，即向电极a方向迁移，D错误。 考向2 考查燃料电池 例2（2025·吉林·一模）某氢氧燃料电池工作原理如图所示。下列说法正确的是(　　) A.电极a为电池的正极 B.电池工作过程中，K＋向负极迁移 C.电极b表面反应为O2＋4e－＋2H2O===4OH－ D.氢氧燃料电池中正极消耗22.4 L(标准状况)气体时，电路中通过的电子数目为2NA 【答案】C 【解析】由图可知，电极a为负极，电极反应式为H2－2e－＋2OH－===2H2O，电极b为正极，电极反应式为O2＋4e－＋2H2O===4OH－，据此作答。电极a上氢元素失电子价态升高，故电极a为负极，故A错误；原电池工作时，阴离子向负极移动，阳离子向正极移动，K＋移向正极，故B错误；由分析可知，电极b为正极，电极反应式为O2＋4e－＋2H2O===4OH－，故C正确；标准状况下22.4 L气体的物质的量为1 mol，结合选项C分析可知，正极消耗1 mol氧气，电路中通过的电子数目为4NA，故D错误。 【变式训练1】（2025·辽宁·一模）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，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】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；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；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；消耗1mol N2H4时转移4mol电子，改为甲烷时，电极反应式为，消耗1mol CH4时转移8mol电子，D项错误；答案选B。 【变式训练2】（2025·黑龙江·一模）某科研机构研发的NO-空气燃料电池的工作原理如图所示，下列叙述错误的是(　　) A.a电极为电池正极 B.电池工作时H+透过质子交换膜从左向右移动 C.b电极的电极反应：NO-3e-+2H2O===4H++N D.当外电路中通过0.2 mol电子时，a电极处消耗O2 1.12 L 【答案】D 【解析】NO-空气燃料电池中氧气发生还原反应，故a为正极、b为负极，A正确；原电池中氢离子向正极移动，故电池工作时H+透过质子交换膜从左向右移动，B正确；b电极上NO失去电子发生氧化反应生成硝酸，C正确；没有标明所处状况，不能计算氧气的体积，D错误。 考向3 考查新型电池 例3（2025·黑龙江·一模）科学家最近发明了一种Al－PbO2电池，电解质为K2SO4、H2SO4、KOH，通过x(阳离子交换膜)和y(阴离子交换膜)将电解质溶液隔开，形成M、R、N三个电解质溶液区域，结构示意图如图所示。下列说法正确的是(　　) A.放电时，K＋通过x膜移向M区 B.放电时，正极反应式为PbO2＋2e－＋4H＋===Pb2＋＋2H2O C.与Zn－PbO2电池相比较，Al－PbO2电池的比能量更高 D.消耗1.8 g Al时N区域电解质溶液减少19.2 g 【答案】C 【解析】由图可知，原电池工作时，Al为负极，被氧化生成AlO，PbO2为正极，发生还原反应，电解质溶液M为KOH，R为K2SO4，N为H2SO4，原电池工作时，负极反应为Al－3e－＋4OH－===AlO＋2H2O，则消耗OH－，钾离子向正极移动，正极电极反应式为PbO2＋SO＋2e－＋4H＋===PbSO4＋2H2O，正极消耗氢离子，阴离子向负极移动，则y是阴离子交换膜，x是阳离子交换膜。Al为负极，M区为负极区，阳离子流向正极区，故K＋通过x膜移向R区，A项错误；放电时，正极反应为PbO2＋SO＋2e－＋4H＋===PbSO4＋2H2O，B项错误；比能量是指参加电极反应的单位质量的电极材料放出电能的大小，Zn与Al相比质量更重，且1个Zn转移2个电子，1个Al转移3个电子，故Al－PbO2电池的比能量更高，C项正确；消耗1.8 g Al时电路上转移的电子数目为0.20 mol，则由N区溶液减少0.4 mol氢离子和0.1 mol硫酸根离子，同时有0.1 mol硫酸根离子移向R区，相当于减小0.2 mol硫酸，同时生成0.2 mol水，N极区实际减少质量为0.2 mol×98 g/mol－0.2 mol×18 g/mol＝16 g，D项错误。 【变式训练1】（2025·内蒙古·一模）一种可实现氢气循环利用的新型电池的放电工作原理如图所示，下列说法正确的是(　　) A.放电时，电子由M极经外电路到N极 B.放电时，N极电极反应式为H2＋2OH－－2e－===2H2O C.放电过程中Na＋由左池通过交换膜向右池移动 D.充电时，电极M接电源的负极 【答案】B 【解析】根据图示，放电时，氢气流入N极，N极氢气失电子发生氧化反应，N是负极、M是正极，电子由N极经外电路到M极，故A错误；放电时，氢气流入N极，N极氢气失电子发生氧化反应，N极电极反应式为H2＋2OH－－2e－===2H2O，故B正确；N是负极、M是正极，放电过程中Na＋由右池通过交换膜向左池移动，故C错误；放电时，N是负极、M是正极，充电时，电极M接电源的正极，故D错误。 【变式训练2】（2025·辽宁·一模）我国科学家设计的“海泥电池”既可用于深海水下仪器的电源补给，又有利于海洋环境污染治理，其中微生物代谢产物显酸性，电池工作原理如图所示。下列说法错误的是(　　) A.A电极为正极 B.H＋从海底沉积层通过交接面向海水层移动 C.负极的电极反应式为CH2O－4e－＋H2O===CO2＋4H＋ D.高温下微生物蛋白质变性失活，故升温不一定能提高电池的效率 【答案】C 【解析】由图可知，A极物质由氧气转化为水，化合价降低，所以A极是正极，B极是负极，据此解答。A.由分析可知，A极是正极，B极是负极，故A正确；B.由分析可知，A极是正极，B极是负极，质子带正电荷，放电时向正极移动，所以质子从海底沉积层通过交接面向海水层移动，故B正确；C.CH2O在微生物作用下与硫酸根离子反应生成CO2和HS－，并不是在负极的电极反应，负极上HS－失去电子发生氧化反应生成硫单质，电极反应式为HS－－2e－===S↓＋H＋，故C错误；D.微生物蛋白质高温条件下会失活，故升温不一定能提高电池的效率，故D正确。 1.（2025·黑吉辽蒙卷）巧设实验，方得真知。下列实验设计合理的是 A．除去中的HCl B．制备少量NO避免其被氧化 C．用乙醇萃取中的S D．制作简易氢氧燃料电池 【答案】B 【解析】碱石灰为NaOH和CaO的混合物，既能吸收HCl又能吸收Cl2，不能用碱石灰除去Cl2中的HCl，故A错误；铜丝和稀硝酸反应生成硝酸铜、NO和水，NO难溶于水，U形管左侧与大气隔绝，即NO存在于无氧环境中，故B正确；S微溶于酒精、易溶于CS2，不能用乙醇萃取CS2中的S，故C错误；关闭K1、打开K2时，该装置为电解池，锌为活性阳极，无氧气生成，阴极生成氢气，则打开K1、关闭K2时，不能形成氢氧燃料电池，故D错误；故选B。 2. （2025·黑吉辽蒙卷）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 【解析】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。放电时b电极是正极，阳离子向正极移动，所以Na+向b极迁移，A正确； 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；a电极是负极，电极反应式为，C正确；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；故选D。 3.（2023·辽宁卷）某低成本储能电池原理如下图所示。下列说法正确的是（ ） A. 放电时负极质量减小 B. 储能过程中电能转变为化学能 C. 放电时右侧通过质子交换膜移向左侧 D. 充电总反应： 【答案】B 【解析】该储能电池放电时，Pb为负极，失电子结合硫酸根离子生成PbSO4，则多孔碳电极为正极，正极上Fe3+得电子转化为Fe2+，充电时，多孔碳电极为阳极，Fe2+失电子生成Fe3+，PbSO4电极为阴极，PbSO4得电子生成Pb和硫酸。放电时负极上Pb失电子结合硫酸根离子生成PbSO4附着在负极上，负极质量增大，A错误；储能过程中，该装置为电解池，将电能转化为化学能，B正确；放电时，右侧为正极，电解质溶液中的阳离子向正极移动，左侧的H+通过质子交换膜移向右侧，C错误；充电时，总反应为PbSO4+2Fe2+=Pb+SO42-+2Fe3+，D错误；故选B。 4.（2022·辽宁卷）某储能电池原理如图。下列说法正确的是 A. 放电时负极反应： B. 放电时透过多孔活性炭电极向中迁移 C. 放电时每转移电子，理论上吸收 D. 充电过程中，溶液浓度增大 【答案】A 【解析】放电时负极反应：，正极反应：Cl2+2e-=2Cl-，消耗氯气，放电时，阴离子移向负极，充电时阳极：2Cl--2e-=Cl2，由此解析放电时负极失电子，发生氧化反应，电极反应：，故A正确；放电时，阴离子移向负极，放电时透过多孔活性炭电极向NaCl中迁移，故B错误；放电时每转移电子，正极：Cl2+2e-=2Cl-，理论上释放，故C错误；充电过程中，阳极：2Cl--2e-=Cl2，消耗氯离子，溶液浓度减小，故D错误；故选A。 5.（2021·辽宁卷）如图，某液态金属储能电池放电时产生金属化合物。下列说法正确的是 A．放电时，M电极反应为 B．放电时，由M电极向N电极移动 C．充电时，M电极的质量减小 D．充电时，N电极反应为 【答案】B 【解析】由题干信息可知，放电时，M极由于Li比Ni更活泼，也比N极上的Sb、Bi、Sn更活泼，故M极作负极，电极反应为：Li-e-=Li+，N极为正极，电极反应为：3Li++3e-+Bi=Li3Bi，据此分析解题。由分析可知，放电时，M电极反应为Li-e-=Li+，A错误；由分析可知，放电时，M极为负极，N极为正极，故由M电极向N电极移动，B正确；由二次电池的原理可知，充电时和放电时同一电极上发生的反应互为逆过程，M电极的电极反应为：Li++e-= Li，故电极质量增大，C错误；由二次电池的原理可知，充电时和放电时同一电极上发生的反应互为逆过程，充电时，N电极反应为，D错误；故选B。 / 学科网（北京）股份有限公司 $$