第02讲 原电池、化学电源（复习讲义）（广东专用）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 焓变与热化学方程式 知识点1原电池的工作原理 知识点2原电池的应用 考向1原电池的工作原理及应用 思维建模 原电池电极判断 考向2电极判断及电极反应的书写 思维建模 原电池反应式的书写 考点二 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1一次电池和二次电池 考向2燃料电池 04 考点要求 考查形式 2025年 2024年 2023年 原电池的工作原理及应用 选择题 非选择题 广东卷T3，2分 广东卷T19（3），2分 广东卷T6，2分 化学电源 选择题 非选择题 广东卷T14，4分 广东卷T16，4分 考情分析： 本讲为高考命题热点，近三年的广东高考试题侧重在复杂、陌生、新颖的研究对象和真实问题情境下，考查原电池的工作原理及应用和化学电源，主要涉及电极名称和反应类型判断、电极反应式书写、电子和离子的移动方向判断、原电池有关计算等，试题偏中等。 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 原电池的工作原理及应用 知识点1 原电池的工作原理 概念 原电池是把 能转化为 能的装置，其反应本质是氧化还原反应 构成条件 能自发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) 一般是活泼性不同的两电极(金属或非金属) 形成闭合回路需三个条件：电解质溶液；两电极直接或间接接触；两电极插入电解质溶液中 工作原理 反应原理 负极 正极 锌片 铜片 Zn－2e－===Zn2＋ Cu2＋＋2e－===Cu 反应 反应 电子由Zn片沿导线流向Cu片 电流由Cu片沿导线流向Zn片 盐桥含饱和KCl溶液，K＋移向 极，Cl－移向 极 盐桥的作用 盐桥中离子的定向迁移构成了电流通路，盐桥既构成了闭合回路，又能阻止反应物的直接接触，使能量利用转化更高效 电极的确定 对于金属、金属电极，通常较活泼的金属是负极，较不活泼的金属是正极，如原电池：Zn—Cu—CuSO4中，Zn作负极，Cu作正极，Al—Mg—KOH中，Al作负极，Mg作正极；对于金属、非金属电极，金属作负极，非金属作正极；对于金属、化合物电极，金属作负极，化合物作正极 原电池中，负极发生氧化反应，正极发生还原反应 若不电极断溶解或质量不断减少，该电极发生氧化反应，通常为原电池的负极，若原电池电极上有气体生成、电极质量不断增加或电极质量不变，该电极发生还原反应，通常为原电池的正极 电子流动方向是由负极流向正极,电子流出的一极为负极，流入的一极为正极；电流是由正极流向负极，电流流出的一极为正极，流入的一极为负极；在原电池的电解质溶液内，阳离子移向正极，阴离子移向是负极 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）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。 知识点2 原电池的应用 1．设计制作化学电源 2．比较金属的活动性强弱：原电池中，负极一般是活动性较 的金属，正极一般是活动性较 的金属(或非金属)。 3．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。 4．用于金属的防护：将需要保护的金属制品作原电池的 极而受到保护。 得分速记 根据电极反应式确定电极材料和电解质溶液： a.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； b.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。 考向1 原电池的工作原理及应用 例1（2025·广东深圳·一模）Mg-AgCl电池是一种可被海水激活的贮备电池，电池放电时，下列说法不正确的是 A．Cl-由负极向正极迁移 B．海水作电解质溶液 C．Mg作负极发生氧化反应 D．正极反应为AgCl+e-＝Cl-+Ag 思维建模 原电池电极判断 【变式训练1】（2025·广东深圳·三模）关于下述电化学反应过程，描述正确的是 A．该装置实现电能转化为化学能 B．电极b是负极 C．电子从电极a经过负载到电极b再经过水体回到电极a D．每参与反应时，转移4mol电子 【变式训练2】（2025·广东深圳·二模）一种基于原电池原理的氧气传感器可用于测定样气中氧气的含量，装置如图所示。下列说法正确的是 A．铅电极为正极 B．银电极上发生的反应为 C．电子由铅电极经过KOH溶液流向银电极 D．工作过程中，流向银电极 考向2 电极判断及电极反应的书写 例2（1）铁炭混合物在水溶液中可形成许多微电池。将含有Cr2O72－的酸性废水通过铁炭混合物，在微电池正极上Cr2 O72－转化为Cr3+，其电极反应式为 。 （2） 下图为绿色电源“二甲醚燃料电池”的工作原理示意图 (a、b均为多孔性Pt电极)。b电极是 (填“正”或“负”)极, a电极上的电极反应式为 。 （3） 开发新能源是解决大气污染的有效途径之一。直接甲醇燃料电池(简称DMFC)由于结构简单、能量转化率高、对环境无污染,可作为常规能源的替代品而越来越受到关注。DMFC工作原理如下图所示,通入a气体的电极是原电池的 极(填“正”或“负”),其电极反应式为 。 思维建模 原电池反应式的书写 书写原电池的电极反应式时，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、书写步骤 2、书写方法 （1）拆分法：写出原电池的总反应。如2Fe3＋＋Cu===2Fe2＋＋Cu2＋；把总反应按氧化反应和还原反应拆分为两个半反应，并注明正、负极，并依据质量守恒、电荷守恒及电子得失守恒配平两个半反应：正极：2Fe3＋＋2e－===2Fe2＋，负极：Cu－2e－===Cu2＋。 （2）加减法：写出总反应。如Li＋LiMn2O4===Li2Mn2O4；写出其中容易写出的一个半反应(正极或负极)。如Li－e－===Li＋(负极)；利用总反应与上述的一极反应相减，即得另一个电极的反应式，即LiMn2O4＋Li＋＋e－===Li2Mn2O4(正极)。 【变式训练1】（1）以Al和NiO(OH)为电极,NaOH溶液为电解液组成一种新型电池,放电时NiO(OH)转化为Ni(OH)2,该电池反应的化学方程式是 。 （2） 与MnO2-Zn电池类似,K2FeO4-Zn也可以组成碱性电池,K2FeO4在电池中作为正极材料,其电极反应式为 ,该电池总反应的离子方程式为 。  （3） Mg-H2O2电池可用于驱动无人驾驶的潜航器。该电池以海水为电解质溶液，示意图如下，H2O2在石墨电极上发生的电极反应式为 。 【变式训练2】（1）二氧化硫一空气质子交换膜燃料电池可以利用大气所含快速启动，其装置示意图如图： ①质子的流动方向为 (填“从A到B”或“从B到A”)。 ②负极的电极反应式为 。 （2）NH3-O2燃料电池的结构如图所示： ①a极为电池的 (填“正”或“负”)极。 ②当生成1时，电路中流过电子的物质的量为 考点二 化学电源 知识点1一次电池和二次电池 1．一次电池 （1）普通锌锰干电池 ①构造（如图所示）： 负极：锌筒  正极：石墨棒 电解质溶液：氯化铵和氯化锌 ②工作原理： 负极： 正极： 总反应： （2）碱性锌锰干电池 ①构造（如图所示）： 负极反应物：锌粉  正极反应物：二氧化锰 电解质溶液：氢氧化钾 ②工作原理： 负极： 正极： 总反应： （3）纽扣式锌银电池 总反应： 。 电解质：KOH； 负极反应物：Zn；电极反应： ； 正极反应物：Ag2O；电极反应： 。 2．二次电池 （1）铅酸蓄电池 铅酸蓄电池是一种常见的二次电池，其放电过程表示如下： ①放电反应原理 a.负极是Pb，正极是PbO2，电解质溶液是H2SO4溶液。 b.电极反应： 负极： ；正极： c.放电过程中，负极质量的变化是增大，H2SO4溶液的浓度减小。 ②充电反应原理 阴极(还原反应)反应式是 ； 阳极(氧化反应)反应式是 ； 充电时，铅蓄电池正极与直流电源正极相连，负极与直流电源负极相连。即“负极接负极，正极接正极”。 铅酸蓄电池的充电过程与其放电过程相反。 （2）锂离子电池 电极 电极反应 负极 嵌锂石墨(LixCy)：LixCy－xe－=xLi＋＋Cy 正极 钴酸锂(LiCoO2)：Li1－xCoO2＋xLi＋＋xe－=LiCoO2 总反应 LixCy＋Li1－xCoO2=LiCoO2＋Cy 反应过程：放电时，Li＋从石墨中脱嵌移向正极，嵌入钴酸锂晶体中，充电时，Li＋从钴酸锂晶体中脱嵌，由正极回到负极，嵌入石墨中。这样在放电、充电时，锂离子往返于电池的正极、负极之间完成化学能与电能的相互转化。 知识点２燃料电池 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 碱性燃料电池 OH－ 总反应：2CH3OH＋3O2＋4OH－=2CO＋6H2O 正极 负极 固态氧化物燃料电池 O2－ 总反应：2CH3OH＋3O2=2CO2＋4H2O 正极 负极 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1一次电池和二次电池 例1（2025·广东佛山·一模）锌离子全电池加入弱极性FcD后，利用FcD/FcD＋间的转化，可同时除去溶解氧和非活性锌，防止锌电极被溶解氧腐蚀。下列说法不正确的是 A．理论上该电池需要不断补充FcD B．电子从锌电极经导线移向NaV3O8·1.5H2O电极 C．加入聚乙二醇是为了增大FcD在水中的溶解度 D．理论上每消耗32g溶解氧，可除去非活性锌130g 【变式训练1】（2025·广东惠州·一模）某低成本储能电池原理如图，下列说法不正确的是 A．放电时，总反应为：Pb++2Fe3+ =PbSO4+2Fe2+ B．充电时，阴极区电解质溶液pH减小 C．充电时，阳极的电极反应为：Fe2+-e- =Fe3+ D．理论上每转移1mole-，负极室溶液减少48g 【变式训练2】（2025·广东深圳·一模）我国科学家研发了一种具有“氨氧化、析氢”双功能的电池，其工作原理如图所示。下列说法不正确的是 A．放电时，负极反应为 B．充电时，阴极室电解质溶液增大 C．复合石墨电极表面，放电时析出，充电时析出 D．充电时，每生成，阳极室溶液质量减少 考向2燃料电池 例2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1】二氧化硫一空气质子交换膜燃料电池实现了制硫酸、发电、环保三位一体的结合，其装置示意图如图所示： 下列说法错误的是 A．电池工作时，质子由a极移向b极 B．b为电池正极 C．a极反应式为 D．理论上每吸收，b电极消耗的的体积为(标准状况) 【变式训练2】某乙烯燃料电池的工作原理如图所示。下列说法正确的是 A．放电时，电子由电极b经外电路流向电极a B．电极a的电极反应式为 C．当有通过质子交换膜时，电极b表面理论上消耗的体积为 D．验证生成的操作：取反应后的左室溶液，加入新制，加热，观察现象 1．（2025·广东·高考真题）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 2．（2025·重庆·高考真题）下图为AgCl-Sb二次电池的放电过程示意图如图所示。 下列叙述正确的是 A．放电时，M极为正极 B．放电时，N极上反应为 C．充电时，消耗4 mol Ag的同时将消耗 D．充电时，M极上反应为 3．（2025·黑吉辽蒙卷·高考真题）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 4．（2025·河南·高考真题）一种液流电解池在工作时可以实现海水淡化，并以形式回收含锂废弃物中的锂元素，其工作原理如图所示。 下列说法正确的是 A．Ⅱ为阳离子交换膜 B．电极a附近溶液的减小 C．电极b上发生的电极反应式为 D．若海水用溶液模拟，则每脱除，理论上可回收 5．（2025·浙江·高考真题）一种可充放电电池的结构示意图如图所示。该电池放电时，产物为和，随温度升高Q(消耗转移的电子数)增大。下列说法不正确的是 A．熔融盐中的物质的量分数影响充放电速率 B．充放电时，优先于通过固态电解质膜 C．放电时，随温度升高Q增大，是因为正极区转化为 D．充电时，锂电极接电源负极 6．（2024·广西·高考真题）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 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 焓变与热化学方程式 知识点1原电池的工作原理 知识点2原电池的应用 考向1原电池的工作原理及应用 思维建模 原电池电极判断 考向2电极判断及电极反应的书写 思维建模 原电池反应式的书写 考点二 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1一次电池和二次电池 考向2燃料电池 04 考点要求 考查形式 2025年 2024年 2023年 原电池的工作原理及应用 选择题 非选择题 广东卷T3，2分 广东卷T19（3），2分 广东卷T6，2分 化学电源 选择题 非选择题 广东卷T14，4分 广东卷T16，4分 考情分析： 本讲为高考命题热点，近三年的广东高考试题侧重在复杂、陌生、新颖的研究对象和真实问题情境下，考查原电池的工作原理及应用和化学电源，主要涉及电极名称和反应类型判断、电极反应式书写、电子和离子的移动方向判断、原电池有关计算等，试题偏中等。 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 原电池的工作原理及应用 知识点1 原电池的工作原理 概念 原电池是把化学能转化为电能的装置，其反应本质是氧化还原反应 构成条件 能自发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) 一般是活泼性不同的两电极(金属或非金属) 形成闭合回路需三个条件：电解质溶液；两电极直接或间接接触；两电极插入电解质溶液中 工作原理 反应原理 负极 正极 锌片 铜片 Zn－2e－===Zn2＋ Cu2＋＋2e－===Cu 氧化反应 还原反应 电子由Zn片沿导线流向Cu片 电流由Cu片沿导线流向Zn片 盐桥含饱和KCl溶液，K＋移向正极，Cl－移向负极 盐桥的作用 盐桥中离子的定向迁移构成了电流通路，盐桥既构成了闭合回路，又能阻止反应物的直接接触，使能量利用转化更高效 电极的确定 对于金属、金属电极，通常较活泼的金属是负极，较不活泼的金属是正极，如原电池：Zn—Cu—CuSO4中，Zn作负极，Cu作正极，Al—Mg—KOH中，Al作负极，Mg作正极；对于金属、非金属电极，金属作负极，非金属作正极；对于金属、化合物电极，金属作负极，化合物作正极 原电池中，负极发生氧化反应，正极发生还原反应 若不电极断溶解或质量不断减少，该电极发生氧化反应，通常为原电池的负极，若原电池电极上有气体生成、电极质量不断增加或电极质量不变，该电极发生还原反应，通常为原电池的正极 电子流动方向是由负极流向正极,电子流出的一极为负极，流入的一极为正极；电流是由正极流向负极，电流流出的一极为正极，流入的一极为负极；在原电池的电解质溶液内，阳离子移向正极，阴离子移向是负极 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）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。 知识点2 原电池的应用 1．设计制作化学电源 2．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)。 3．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。 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。 得分速记 根据电极反应式确定电极材料和电解质溶液： a.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； b.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。 考向1 原电池的工作原理及应用 例1（2025·广东深圳·一模）Mg-AgCl电池是一种可被海水激活的贮备电池，电池放电时，下列说法不正确的是 A．Cl-由负极向正极迁移 B．海水作电解质溶液 C．Mg作负极发生氧化反应 D．正极反应为AgCl+e-＝Cl-+Ag 【答案】A 【解析】A．电池放电时，为原电池原理，阴离子由正极向负极迁移，A项错误； B．Mg-AgCl电池是一种用海水激活的贮备电池，海水作为电解质溶液，B项正确； C．原电池负极发生氧化反应，Mg失电子，作原电池的负极，C项正确； D．原电池正极发生还原反应，AgCl得电子，生成Ag和Cl-，电极反应式为：AgCl+e-＝Cl-+Ag，D项正确； 答案选A。 思维建模 原电池电极判断 【变式训练1】（2025·广东深圳·三模）关于下述电化学反应过程，描述正确的是 A．该装置实现电能转化为化学能 B．电极b是负极 C．电子从电极a经过负载到电极b再经过水体回到电极a D．每参与反应时，转移4mol电子 【答案】B 【分析】从图中可看出，该原理为原电池，电极a发生，N元素由+5价降低为0价，得电子，发生还原反应，为正极，电极反应式为，电极b为负极，发生失去电子的氧化反应，电极反应为：，据此解答。 【解析】A．该装置是原电池，化学能转化为电能，A错误； B．由分析可知，电极a为正极，则电极b是负极，B正确； C．原电池中电子转移方向为外电路中由负极经导线到正极，该装置b为负极、a为正极，故电子从电极b经过负载到电极a，电子不会经过电解质溶液，C错误； D．由分析可知，每1mol参与反应时，转移 电子，D错误； 故选B。 【变式训练2】（2025·广东深圳·二模）一种基于原电池原理的氧气传感器可用于测定样气中氧气的含量，装置如图所示。下列说法正确的是 A．铅电极为正极 B．银电极上发生的反应为 C．电子由铅电极经过KOH溶液流向银电极 D．工作过程中，流向银电极 【答案】B 【分析】因为该电池可用于测定样气中氧气的含量，氧气进入银电极得到电子发生还原反应，所以银电极是正极，则铅电极是负极。 【解析】A．由分析知，银电极是正极，铅电极是负极，A错误； B．银电极是正极，氧气发生还原反应在碱性条件下生成氢氧根离子，电极反应式为，B正确； C．电子从负极经外电路流向正极，所以电子由铅电极经过导线流向银电极，电子不会经过内电路，C错误； D．原电池中阴离子向负极移动，流向铅电极，D错误； 故选B。 考向2 电极判断及电极反应的书写 例2（1）铁炭混合物在水溶液中可形成许多微电池。将含有Cr2O72－的酸性废水通过铁炭混合物，在微电池正极上Cr2 O72－转化为Cr3+，其电极反应式为 。 （2） 下图为绿色电源“二甲醚燃料电池”的工作原理示意图 (a、b均为多孔性Pt电极)。b电极是 (填“正”或“负”)极, a电极上的电极反应式为 。 （3） 开发新能源是解决大气污染的有效途径之一。直接甲醇燃料电池(简称DMFC)由于结构简单、能量转化率高、对环境无污染,可作为常规能源的替代品而越来越受到关注。DMFC工作原理如下图所示,通入a气体的电极是原电池的 极(填“正”或“负”),其电极反应式为 。 【答案】（1） Cr2O72－+6e-+14H+=2Cr3++7H2O （2）正；CH3OCH3-12e-+3H2O=2CO2↑+12H+ （3）负；CH3OH-6e-+H2O=CO2↑+6H+ 【解析】（1）在正极上Cr2 O72－得电子生成Cr3+的同时与H+反应生成H2O，电极反应式为Cr2 O72－+6e-+14H+=2Cr3++7H2O。 （2） 二甲醚是燃料,所以a极是负极,b极是正极。a电极上发生氧化反应,由图可知是酸性电池,由二甲醚燃烧化学方程式可知反应转移12个电子,产物为二氧化碳,由电荷守恒得出电极反应式。 （3） 根据甲醇燃料电池的工作原理图可知,电子由通入a气体的电极流出,所以通入a气体的电极是负极,甲醇在负极失电子生成CO2 ,则电极反应式为CH3OH-6e-+H2O=CO2↑+6H+。 思维建模 原电池反应式的书写 书写原电池的电极反应式时，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、书写步骤 2、书写方法 （1）拆分法：写出原电池的总反应。如2Fe3＋＋Cu===2Fe2＋＋Cu2＋；把总反应按氧化反应和还原反应拆分为两个半反应，并注明正、负极，并依据质量守恒、电荷守恒及电子得失守恒配平两个半反应：正极：2Fe3＋＋2e－===2Fe2＋，负极：Cu－2e－===Cu2＋。 （2）加减法：写出总反应。如Li＋LiMn2O4===Li2Mn2O4；写出其中容易写出的一个半反应(正极或负极)。如Li－e－===Li＋(负极)；利用总反应与上述的一极反应相减，即得另一个电极的反应式，即LiMn2O4＋Li＋＋e－===Li2Mn2O4(正极)。 【变式训练1】（1）以Al和NiO(OH)为电极,NaOH溶液为电解液组成一种新型电池,放电时NiO(OH)转化为Ni(OH)2,该电池反应的化学方程式是 。 （2） 与MnO2-Zn电池类似,K2FeO4-Zn也可以组成碱性电池,K2FeO4在电池中作为正极材料,其电极反应式为 ,该电池总反应的离子方程式为 。  （3） Mg-H2O2电池可用于驱动无人驾驶的潜航器。该电池以海水为电解质溶液，示意图如下，H2O2在石墨电极上发生的电极反应式为 。 【答案】（1） Al+3NiO(OH)+NaOH+H2O=NaAlO2+3Ni(OH)2 （2） Fe+3e-+4H2O=Fe(OH)3↓+5OH- 2Fe+3Zn+8H2O=2Fe(OH)3+3Zn(OH)2+4OH- （3）H2O2+2e-=2OH- 【解析】（1）在正极上Cr2 O72－得电子生成Cr3+的同时与H+反应生成H2O，电极反应式为Cr2 O72－+6e-+14H+=2Cr3++7H2O。（2） 二甲醚是燃料,所以a极是负极,b极是正极。a电极上发生氧化反应,由图可知是酸性电池,由二甲醚燃烧化学方程式可知反应转移12个电子,产物为二氧化碳,由电荷守恒得出电极反应式。（3） 根据甲醇燃料电池的工作原理图可知,电子由通入a气体的电极流出,所以通入a气体的电极是负极,甲醇在负极失电子生成CO2 ,则电极反应式为CH3OH-6e-+H2O=CO2↑+6H+。（1） 利用题中信息可知放电时NiO(OH)作正极,发生还原反应,则Al作负极,因电解质溶液为NaOH,则放电时Al极发生氧化反应生成NaAlO2,由此容易写出电池总反应式。 （2）正极发生还原反应,K2FeO4被还原为Fe3+,由于是碱性环境,故生成Fe(OH)3,电极反应式为Fe+3e-+4H2O=Fe(OH)3↓+5OH-;负极发生氧化反应,由于是碱性环境,Zn被氧化生成 Zn(OH)2,电极反应式为Zn-2e-+2OH-=Zn(OH)2。两电极反应式相加得2Fe+3Zn+8H2O=2Fe(OH)3+3Zn(OH)2+4OH-。 （3）石墨电极为正极，H2O2发生还原反应生成OH-，电极反应式为H2O2+2e-=2OH-。 【变式训练2】（1）二氧化硫一空气质子交换膜燃料电池可以利用大气所含快速启动，其装置示意图如图： ①质子的流动方向为 (填“从A到B”或“从B到A”)。 ②负极的电极反应式为 。 （2）NH3-O2燃料电池的结构如图所示： ①a极为电池的 (填“正”或“负”)极。 ②当生成1时，电路中流过电子的物质的量为 【答案】（1）从A到B； （2）负；6mol 【解析】（1）①二氧化硫一空气质子交换膜燃料电池中，左侧通入、则A为负极；右侧通入氧气、B为正极，质子移向正极，则质子的流动方向为从A到B。 ②负极二氧化硫失去电子被氧化，电池中有质子参与反应，则电极反应式为。 （2）①NH3-O2燃料电池中，左侧通入氨气转变为氮气是氧化反应，则a极为电池的负极。 ②该电池为碱性电池，负极反应式为：，则当生成1时，电路中流过电子的物质的量为6mol。 考点二 化学电源 知识点1一次电池和二次电池 1．一次电池 （1）普通锌锰干电池 ①构造（如图所示）： 负极：锌筒  正极：石墨棒 电解质溶液：氯化铵和氯化锌 ②工作原理： 负极：Zn－2e－＋2NH=Zn(NH3)＋2H＋ 正极：2MnO2＋2H＋＋2e－=2MnO(OH) 总反应：Zn＋2NH4Cl＋2MnO2=Zn(NH3)2Cl2＋2MnO(OH) （2）碱性锌锰干电池 ①构造（如图所示）： 负极反应物：锌粉  正极反应物：二氧化锰 电解质溶液：氢氧化钾 ②工作原理： 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 （3）纽扣式锌银电池 总反应：Zn＋Ag2O＋H2O=Zn(OH)2＋2Ag。 电解质：KOH； 负极反应物：Zn；电极反应：Zn＋2OH－－2e－=Zn(OH)2； 正极反应物：Ag2O；电极反应：Ag2O＋H2O＋2e－=2Ag＋2OH－。 2．二次电池 （1）铅酸蓄电池 铅酸蓄电池是一种常见的二次电池，其放电过程表示如下： Pb＋PbO2＋2H2SO4=2PbSO4＋2H2O ①放电反应原理 a.负极是Pb，正极是PbO2，电解质溶液是H2SO4溶液。 b.电极反应： 负极：Pb＋SO－2e－=PbSO4 ；正极：PbO2＋4H＋＋SO＋2e－=PbSO4＋2H2O c.放电过程中，负极质量的变化是增大，H2SO4溶液的浓度减小。 ②充电反应原理 阴极(还原反应)反应式是PbSO4＋2e－=Pb＋SO ； 阳极(氧化反应)反应式是PbSO4＋2H2O－2e－=PbO2＋4H＋＋SO ； 充电时，铅蓄电池正极与直流电源正极相连，负极与直流电源负极相连。即“负极接负极，正极接正极”。 铅酸蓄电池的充电过程与其放电过程相反。 （2）锂离子电池 电极 电极反应 负极 嵌锂石墨(LixCy)：LixCy－xe－=xLi＋＋Cy 正极 钴酸锂(LiCoO2)：Li1－xCoO2＋xLi＋＋xe－=LiCoO2 总反应 LixCy＋Li1－xCoO2=LiCoO2＋Cy 反应过程：放电时，Li＋从石墨中脱嵌移向正极，嵌入钴酸锂晶体中，充电时，Li＋从钴酸锂晶体中脱嵌，由正极回到负极，嵌入石墨中。这样在放电、充电时，锂离子往返于电池的正极、负极之间完成化学能与电能的相互转化。 知识点２燃料电池 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1一次电池和二次电池 例1（2025·广东佛山·一模）锌离子全电池加入弱极性FcD后，利用FcD/FcD＋间的转化，可同时除去溶解氧和非活性锌，防止锌电极被溶解氧腐蚀。下列说法不正确的是 A．理论上该电池需要不断补充FcD B．电子从锌电极经导线移向NaV3O8·1.5H2O电极 C．加入聚乙二醇是为了增大FcD在水中的溶解度 D．理论上每消耗32g溶解氧，可除去非活性锌130g 【答案】A 【分析】锌离子全电池工作时，锌作负极，NaV3O8·1.5H2O作正极；FcD除去溶解氧和非活性锌的方程式分别为4FcD＋O2＋2H2O→4FcD＋＋4OH－、2FcD＋＋Zn→2FcD＋Zn2＋，据此答题。 【解析】A．除去溶解氧时将FcD转化为FcD＋，除去非活性锌时将FcD＋转化为FcD，整个过程FcD的量不变，所以理论上该池不需要补充FcD，故A错误； B．锌为负极，NaV3O8·1.5H2O为正极，电子从负极经导线移向正极，即电子从锌电极经导线移向NaV3O8·1.5H2O电极，故B正确； C．FcD为弱极性，加入少量聚乙二醇减小溶剂的极性，增大FcD在水中的溶解度，故C正确； D．除去溶解氧和非活性锌的方程式分别为4FcD＋O2＋2H2O→4FcD＋＋4OH－、2FcD＋＋Zn→2FcD＋Zn2＋，所以每消耗32g溶解氧，即1mol溶解氧，可除去非活性锌2mol，即130g，故D正确； 故选A。 【变式训练1】（2025·广东惠州·一模）某低成本储能电池原理如图，下列说法不正确的是 A．放电时，总反应为：Pb++2Fe3+ =PbSO4+2Fe2+ B．充电时，阴极区电解质溶液pH减小 C．充电时，阳极的电极反应为：Fe2+-e- =Fe3+ D．理论上每转移1mole-，负极室溶液减少48g 【答案】D 【分析】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，据此回答。 【解析】A．由分析可知，放电时，Pb为负极，电极反应为：Pb-2e-+=PbSO4，多孔碳电极为正极，电极反应为：Fe3++e-=Fe2+，根据得失电子数相等可知，总反应为：Pb++2Fe3+ =PbSO4+2Fe2+，A正确； B．充电时，由H+通过质子交换膜由阳极室进入阴极室，故阴极区电解质溶液pH减小，B正确； C．由分析可知，充电时，多孔碳电极为阳极，Fe2+失电子生成Fe3+，电极反应为：Fe2+-e- =Fe3+，C正确； D．由分析可知，放电时，Pb/PbSO4为负极，发生反应Pb-2e-+=PbSO4，，电路中每转移1mol电子，负极室溶液中有0.5mol生成PbSO4，同时1mol H+通过质子交换膜移向正极室，导致负极室溶液质量减少0.5mol×96g/mol+1mol×1g/mol=49g，D错误； 故答案为：D。 【变式训练2】（2025·广东深圳·一模）我国科学家研发了一种具有“氨氧化、析氢”双功能的电池，其工作原理如图所示。下列说法不正确的是 A．放电时，负极反应为 B．充电时，阴极室电解质溶液增大 C．复合石墨电极表面，放电时析出，充电时析出 D．充电时，每生成，阳极室溶液质量减少 【答案】D 【分析】根据图示可知，放电时是原电池，放电时，负极为锌，锌在负极失去电子生成锌离子与氢氧根离子结合生成，负极的电极反应式为，复合石墨是正极，发生还原反应，电极反应为，充电时，复合石墨是阳极，电极反应为，Zn是阴极，电极反应为：，据此分析解题。 【解析】A．由分析可知，放电时，负极反应为：，A正确； B．充电时，阴极的反应为，当转移2mol电子时，生成4mol，有2mol透过阴离子交换膜移向右侧，故阴极室电解质溶液增大，B正确； C．由分析的电极反应可知，复合石墨电极表面，放电时析出，充电时析出，C正确； D．充电时，每生成，转移6mol电子，阳极生成1mol氮气，同时会有6mol透过阴离子交换膜移向阳极室，故阳极室质量增加，D错误； 故选D。 考向2燃料电池 例2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 【分析】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。 【解析】A．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．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．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．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1】二氧化硫一空气质子交换膜燃料电池实现了制硫酸、发电、环保三位一体的结合，其装置示意图如图所示： 下列说法错误的是 A．电池工作时，质子由a极移向b极 B．b为电池正极 C．a极反应式为 D．理论上每吸收，b电极消耗的的体积为(标准状况) 【答案】C 【分析】由图可知，电极a为燃料电池的负极，水分子作用下二氧化硫在负极失去电子发生氧化反应生成硫酸根离子和氢离子，电极b为正极，酸性条件下氧气在正极得到电子发生还原反应生成水。 【解析】A．由分析可知，电极a为燃料电池的负极，电极b为正极，则电池工作时，质子由a极移向b极，故A正确； B．由分析可知，电极a为燃料电池的负极，电极b为正极，故B正确； C．由分析可知，电极a为燃料电池的负极，水分子作用下二氧化硫在负极失去电子发生氧化反应生成硫酸根离子和氢离子，电极反应式为，故C错误； D．由得失电子数目守恒可知，理论上每吸收1mol二氧化硫，标准状况下b电极消耗氧气的体积为1mol××22.4L/mol=11.2L，故D正确； 故选C。 【变式训练2】某乙烯燃料电池的工作原理如图所示。下列说法正确的是 A．放电时，电子由电极b经外电路流向电极a B．电极a的电极反应式为 C．当有通过质子交换膜时，电极b表面理论上消耗的体积为 D．验证生成的操作：取反应后的左室溶液，加入新制，加热，观察现象 【答案】B 【分析】由图，氧气得到电子发生还原反应：，则b为正极，乙烯失去电子发生氧化反应：，a为负极； 【解析】A．放电时，电子由负极a经过外电路流向正极b，A错误； B．由分析，a为负极，乙烯失去电子发生氧化反应：，B正确；   C．没有标况，不确定消耗氧气的体积，C错误； D．乙醛和新制氢氧化铜反应需要在碱性条件下反应，故应该取反应后的左室溶液，加入过量氢氧化钠调节溶液为碱性，然后再加入新制，加热，观察现象，D错误； 故选B。 1．（2025·广东·高考真题）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：。 【解析】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。 2．（2025·重庆·高考真题）下图为AgCl-Sb二次电池的放电过程示意图如图所示。 下列叙述正确的是 A．放电时，M极为正极 B．放电时，N极上反应为 C．充电时，消耗4 mol Ag的同时将消耗 D．充电时，M极上反应为 【答案】D 【分析】由图可知，放电时，N电极上发生得电子的还原反应，为正极，电极反应为：，M电极为负极，电极反应为，充电时，N为阳极，M为阴极，电极反应与原电池相反，据此解答。 【解析】A．由分析可知，放电时，M电极为负极，A错误； B．由分析可知，放电时，N电极反应为：，B错误； C．由分析可知，建立电子转移关系式：，由此可知，消耗4molAg，同时消耗，C错误； D．充电时，M极为阴极，电极反应与原电池相反：，D正确； 故选D。 3．（2025·黑吉辽蒙卷·高考真题）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。 【解析】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。 4．（2025·河南·高考真题）一种液流电解池在工作时可以实现海水淡化，并以形式回收含锂废弃物中的锂元素，其工作原理如图所示。 下列说法正确的是 A．Ⅱ为阳离子交换膜 B．电极a附近溶液的减小 C．电极b上发生的电极反应式为 D．若海水用溶液模拟，则每脱除，理论上可回收 【答案】D 【分析】由图可知，左侧为阴极，电极反应为，右侧为阳极，电极反应为，在膜Ⅰ和膜Ⅱ间加入海水，钠离子透过膜Ⅰ进入阴极区得到氢氧化钠，氯离子透过膜Ⅱ进入膜Ⅱ与膜Ⅲ之间，锂离子透过膜Ⅲ进入膜Ⅱ与膜Ⅲ之间，在此处得到LiCl，则膜Ⅰ为阳膜，膜Ⅱ为阴膜，膜Ⅲ为阳膜，据此解答。 【解析】A．由分析可知，膜Ⅱ为阴膜， A错误 B．a电极的反应为，pH变大，B错误； C．由分析可知，电极b的反应为，C错误； D．每脱除58.5gNaCl，转移电子数为1mol，有1molLi+和1molCl-分别透离子交换膜Ⅲ、膜Ⅱ，可得到1molLiCl，D正确； 故选D。 5．（2025·浙江·高考真题）一种可充放电电池的结构示意图如图所示。该电池放电时，产物为和，随温度升高Q(消耗转移的电子数)增大。下列说法不正确的是 A．熔融盐中的物质的量分数影响充放电速率 B．充放电时，优先于通过固态电解质膜 C．放电时，随温度升高Q增大，是因为正极区转化为 D．充电时，锂电极接电源负极 【答案】C 【分析】电池放电时，锂电极为负极，发生反应：，多孔功能电极为正极，低温时发生反应：，随温度升高Q增大，正极区转化为；充电时，锂电极为阴极，得到电子，多孔功能电极为阳极，或失去电子。 【解析】A．由分析可知，电池总反应方程式为：或，充放电时有参与或生成，因此熔融盐中的物质的量分数影响充放电速率，A正确； B．比的半径小，因此优先于通过固态电解质膜，B正确； C．放电时，正极得到电子，中氧原子为-1价，中氧原子为-2价，因此随温度升高Q增大，正极区转化为，C错误； D．充电时，锂电极为阴极，连接电源负极，D正确； 答案选C。 6．（2024·广西·高考真题）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 【分析】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。 【解析】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 ； 故选 A。 22 / 22 学科网（北京）股份有限公司 $$