第4章 专题提升(6) 化学电源在高考中的考查-【正禾一本通】2025-2026学年高二化学选择性必修1同步课堂高效讲义配套课件（人教版单选）

该高中化学课件聚焦“化学反应与电能”中化学电源在高考的考查，通过专题导入衔接原电池原理等基础，以解题四步骤（审题干判原电池、算价态判正负极等）和装置示意图（钠镁电极、质子交换膜等）为支架，梳理分析思路。 其亮点是结合大量装置示意图（如甲醇燃料电池含阳极阴极标注）和归纳提升（流程图、部件物质标注），培养科学思维与科学探究能力。通过评价任务（非水相反应装置图）和分层练，落实化学观念，助力学生提升解题与装置分析能力，教师可借助可编辑PPT灵活教学。

第 四 章 化学反应与电能 化学·选择性必修1 1 《正禾一本通》PPT均可实现任意编辑，方法如下： 在PPT编辑模式中，双击需编辑内容，呈现word文档，编辑后关闭word文档即可。 专题提升（六） 化学电源在高考中的考查 3 [课后分层练(二十五)]　化学电源在高考中的考查 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10 27 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10 【学习目标】 1.了解化学电源在高考中的考查方式和特点。 2.结合原电池的工作原理，明确解答化学电源类考题的方法策略。 “新型化学电源”是高考中的考查热点，也是电化学部分的重难点。可从“一极、二式、三向、四变”来把握化学电源的重难点，即明晰电源的电极，正确书写电极反应式， 准确判断移动方向， 深入解析工作原理。 一、明晰电极 明晰化学电源的电极，也是分析化学电源的首要内容，可以通过电极材料、电极反应类型、离子移动方向等内容来确定电极名称。以电极的正、负极判断为例，可以构建电极与元素化合价升降、氧化还原反应之间的关联。 【例1】 (2023·全国卷乙)室温钠­硫电池被认为是一种成本低、比能量高的能源存储系统。一种室温钠­硫电池的结构如图所示。将钠箔置于聚苯并咪唑膜上作为一个电极，表面喷涂有硫黄粉末的炭化纤维素纸作为另一电极。工作时，在硫电极发生反应： eq \f(1,2)S8＋e－―→ eq \f(1,2)S eq \o\al(2-,8)， eq \f(1,2)S eq \o\al(2-,8)＋e－―→S eq \o\al(2-,4)，2Na＋＋ eq \f(x,4)S eq \o\al(2-,4)＋2(1― )e－―→Na2Sx。 下列叙述错误的是(　　) A．充电时Na＋从钠电极向硫电极迁移 B．放电时外电路电子流动的方向是a→b C．放电时正极反应为：2Na＋＋ eq \f(x,8)S8＋2e－―→Na2Sx D．炭化纤维素纸的作用是增强硫电极导电性能 解析：选A。由题给硫电极上发生的反应，可知放电时硫电极为正极，钠电极为负极，则充电时硫电极为阳极，钠电极为阴极，据此解答。充电时，阳离子Na＋应向阴极钠电极迁移，A错误；放电时，Na失去的电子经外电路流向正极，即电子流向是a→b，B正确；将题给硫电极发生的反应依次标号为①②③，由 eq \f(x,4)×①＋ eq \f(x,4)×②＋③可得正极总反应，C正确；炭化纤维素纸具有良好的导电性，使用炭化纤维素纸可以增强硫电极的导电性能，D正确。 新型化学电源快捷解题四步骤 二、书写电极反应式 书写电极反应式的基本策略为明确电极反应类型，根据反应物结合电荷守恒定律总结相应的书写规律。以“放电”时的正、负极书写为例，首先确定物质得失电子情形，然后结合电解质溶液来确定反应的生成物，最后结合守恒定律书写电极反应式。而对于较为复杂的电极反应， 则可以采用“差减”法来拆解。 【例2】 (2024·全国甲卷)科学家使用δ­MnO2研制了一种MnO2­Zn可充电电池(如图所示)。电池工作一段时间后，MnO2电极上检测到MnOOH和少量ZnMn2O4。下列叙述正确的是(　　) A．充电时，Zn2+向阳极方向迁移 B．充电时，会发生反应Zn＋2MnO2===ZnMn2O4 C．放电时，正极反应有MnO2＋H2O＋e－===MnOOH＋OH－ D．放电时，Zn电极质量减少0.65 g，MnO2电极生成了0.020 mol MnOOH 解析：选C。充电时Zn2+向阴极移动，A错误；由题意知，放电时，MnO2转化为MnOOH和ZnMn2O4，B错误；放电时，MnO2电极为正极，发生的反应有MnO2＋H2O＋e－===MnOOH＋OH－，C正确；根据放电时Zn电极的电极反应式为Zn－2e－===Zn2+可知，Zn电极质量减少0.65 g(0.01 mol)时，电路中通过0.02 mol电子，故MnO2电极有0.02 mol MnO2发生反应，但MnO2转化为MnOOH和少量ZnMn2O4，故生成的MnOOH的量小于0.020 mol，D错误。 电极反应式书写中的常见错误 (1)电极反应类型错误，如被氧化写成被还原。 (2)电极反应式中得失电子情况错误，如负极反应式中出现得电子。 (3)书写电极反应式时，未关注电解质情况，如水溶液中出现O2-，酸性溶液中出现OH－，碱性溶液中出现H＋，熔融碳酸盐电解质中出现OH－或H＋。 (4)电极反应式中反应物或产物判断错误。 (5)总反应式书写错误。 三、判断移向 判断移动方向包括阴离子移动方向、阳离子移动方向和电子移动方向，分析时需要把握电池的充、放电过程，利用相应的原理加以判断。 【例3】 (2021·山东高考)以KOH溶液为离子导体，分别组成CH3OH­O2、N2H4­O2、(CH3)2NNH2­O2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)2NNH2­O2燃料电池的理论放电量最大 D．消耗1 mol O2时，理论上N2H4­O2燃料电池气体产物的体积在标准状况下为11.2 L 解析：选C。碱性环境下，甲醇燃料电池总反应为2CH3OH＋3O2＋4KOH===2K2CO3＋6H2O；N2H4­O2清洁燃料电池总反应为N2H4＋O2===N2＋2H2O；(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。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；根据上述分析可知，N2H4­O2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；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m g，则甲醇、N2H4和(CH3)2NNH2放电量(物质的量表达式)分别是 eq \f(m g,32 g/mol)×6、 eq \f(m g,32 g/mol)×4、 eq \f(m g,60 g/mol)×16，通过比较可知(CH3)2NNH2理论放电量最大，C正确；根据转移电子数守恒和总反应式可知，消耗1 mol O2生成的氮气的物质的量为1 mol，在标准状况下为22.4 L，D错误。 原电池工作时，电子移向为负极→外电路→正极；离子移动方向为阳离子→正极，阴离子→负极。对于涉及离子交换膜的装置，阳离子将透过阳离子交换膜，阴离子将透过阴离子交换膜。原电池工作原理如下： 四、解析变化 电池工作时的物质变化需要深入分析电极质量变化和溶液的pH变化。 【例4】 (2024·河北高考)我国科技工作者设计了如图所示的可充电Mg­CO2电池，以Mg(TFSI)2为电解质，电解液中加入1，3­丙二胺(PDA)以捕获CO2，使放电时CO2还原产物为MgC2O4。该设计克服了MgCO3导电性差和释放CO2能力差的障碍，同时改善了Mg2+的溶剂化环境，提高了电池充放电循环性能。 下列说法错误的是(　　) A．放电时，电池总反应为2CO2＋Mg===MgC2O4 B．充电时，多孔碳纳米管电极与电源正极连接 C．充电时，电子由Mg电极流向阳极，Mg2+向阴极迁移 D．放电时，每转移1 mol电子，理论上可转化1 mol CO2 解析：选C。由题图知，电池放电时CO2转化为MgC2O4，Mg失电子作负极，则多孔碳纳米管作正极，CO2得电子转化为C2O eq \o\al(2-,4)。则放电时，电池的总反应为2CO2＋Mg===MgC2O4，A正确；充电时多孔碳纳米管电极作阳极，与电源正极相连，B正确；充电时，Mg电极作阴极，电子由阳极经外电路流向Mg电极，C错误；放电时，CO2中C由＋4价降为＋3价，故转移1 mol电子时，理论上转化1 mol CO2，D正确。 电池在充、放电过程中，电极上会发生氧化还原反应，可能存在物质聚集或缺失，分析时需要结合相应的守恒定理来加以计算。对于电解质溶液的pH变化，则需要关注电极反应时溶液中OH－和 H＋的浓度变化。 1．一种可充电锂­空气电池如图所示。当电池放电时，O2与Li＋在多孔碳材料电极处生成Li2O2－x(x＝0或1)。下列说法正确的是(　　) A．放电时，多孔碳材料电极为负极 B．放电时，外电路电子由多孔碳材料电极流向锂电极 C．充电时，电解质溶液中Li＋向多孔碳材料区迁移 D．充电时，电池总反应为Li2O2－x===2Li＋(1－ eq \f(x,2))O2 解析：选D。放电时，O2与Li＋在多孔碳电极处反应，说明电池内， Li＋向多孔碳电极移动，因为阳离子移向正极，所以多孔碳电极为正极，A错误。因为多孔碳电极为正极，外电路电子应该由锂电极流向多孔碳电极(由负极流向正极)，B错误。充电和放电时电池中离子的移动方向应该相反，放电时，Li＋向多孔碳电极移动，充电时向锂电极移动，C错误。根据图示和上述分析，放电时电池的正极反应应该是O2与Li＋得电子转化为Li2O2－x，电池的负极反应应该是单质Li失电子转化为Li＋，所以总反应为2Li＋(1－ eq \f(x,2))O2===Li2O2－x，充电的反应与放电的反应相反，所以为Li2O2－x===2Li＋(1－ eq \f(x,2))O2，D正确。 2．(2025·河北沧州十一校联考)工业上，常用微生物燃料电池处理废水中的有机物，达标后才排放。某废水含醋酸盐，利用微生物燃料电池处理废水的原理如图所示，下列叙述正确的是(　　) A．装置工作时，电流由b极经用电器流向a极 B．高温下该装置处理废水的效率高于低温 C．b极反应式为CH3COO－＋2H2O－8e－===2CO2↑＋7H＋ D．11.2 L O2反应时有2 mol质子向a极区迁移 解析：选C。由图可知，O2在正极得电子发生还原反应生成H2O，右侧b电极为负极，微生物作用下CH3COO－在负极失电子，电极反应式为CH3COO－＋2H2O－8e－===2CO2↑＋7H＋，装置工作时，电流由a极经用电器流向b极，A错误、C正确；高温条件微生物的主要成分蛋白质会变性失去活性，导致处理废水的效率降低，B错误；未指明标准状况下，无法计算11.2 L O2反应时的质子移动数目，D错误。 3．(2025·山东威海高二期末)某种新型可充电电池具有较高的循环使用寿命，工作原理如图所示。下列说法错误的是(　　) A．放电时，A极为正极 B．放电过程中转移1 mol e－，正极质量增加14 g C．充电时B极电极反应式为Pb3C2O7＋H2O＋6e－===3Pb＋2CO eq \o\al(2-,3)＋2OH－ D．充电过程中转移0.5 mol e－，理论上有0.5 mol KOH被消耗 解析：选D。当接电源时，作电解池，A极从碳酸锰转化为二氧化锰，锰化合价升高，发生氧化反应，作阳极，B极从Pb3C2O7转化为Pb，Pb化合价降低，发生还原反应，作阴极，当与负载相连时，作原电池，A极从二氧化锰转化为碳酸锰，锰化合价降低，发生还原反应，作正极，B极从Pb转化为Pb3C2O7，Pb化合价升高，发生氧化反应，作负极。根据分析，放电时，A极为正极，A正确；放电时正极二氧化锰转化为碳酸锰，1 mol二氧化锰转移2 mol电子，相当于增重1 mol CO，所以转移1 mol e－，正极质量 增加14 g，B正确；充电时B极为阴极，得到电子，电极反应式为Pb3C2O7＋H2O＋6e－===3Pb＋2CO eq \o\al(2-,3)＋2OH－，C正确；充电时总的电极方程式为Pb3C2O7＋3MnCO3＋10KOH===3Pb＋3MnO2＋5K2CO3＋5H2O，整个反应转移6 mol电子，消耗10 mol的KOH，所以充电过程中转移0.5 mol e－，理论上有 eq \f(5,6) mol KOH被消耗，D错误。 1．(2025·重庆渝中区期中)中科院研究了一款独特的锂­氮(Li­N)电池，电解质溶液为可传导Li＋的有机溶液，该电池可实现N2的循环，并对外提供电能。充电时发生的反应为：2Li3N===N2＋6Li。下列说法不正确的是(　　) A．锂­氮电池为绿色固氮提供了一种可能的途径 B．放电时，Li被N2氧化 C．放电时，乙电极发生的反应为：N2＋6e－===2N3- D．理论上该电池每完成一个充、放电周期，电池的总质量不会发生改变 解析：选C。放电时乙为正极，电极方程式为：N2＋6e－＋6Li＋===2Li3N。 2．肼(N2H4)暴露在空气中容易爆炸，但是以其为燃料的电池是一种理想的电池，具有容量大、能量转化率高、产物无污染等特点，其工作原理如图所示，下列叙述正确的是(　　) A．电池工作时，正极附近的pH减小 B．当消耗1 mol O2时，有2 mol Na＋由甲槽向乙槽迁移 C．负极反应式为4OH－＋N2H4－4e－===N2＋4H2O D．若去掉阳离子交换膜，电池也能正常工作 解析：选C。电池工作时，正极反应式为O2＋4e－＋2H2O===4OH－，所以正极附近的pH增大，A错误；当消耗1 mol O2时，转移4 mol电子，有4 mol Na＋由甲槽向乙槽迁移，B错误；负极N2H4失电子生成氮气和水，负极的反应式为4OH－＋N2H4－4e－===N2＋4H2O，C正确；若去掉阳离子交换膜，肼会与水中溶解的氧气直接接触，发生爆炸，电池不能正常工作，D错误。 3．中科院科学家设计出一套利用SO2和太阳能综合制氢的方案，其基本工作原理如下图所示。下列说法错误的是(　　) A．该电化学装置中，Pt电极的电势高于BiVO4电极的电势 B．该装置中正极的电极反应式为2H2O－2e－===H2↑＋2OH－ C．电子流向：BiVO4电极→外电路→Pt电极 D．BiVO4电极上的反应式为SO eq \o\al(2-,3)－2e－＋2OH－===SO eq \o\al(2-,4)＋H2O 解析：选B。该电化学装置中，Pt电极为正极，BiVO4为负极，故Pt电极电势高于BiVO4电极的电势，A正确；正极得电子，B错误；据分析，电子流向：BiVO4电极→外电路→Pt电极，C正确；BiVO4为负极，电极上发生氧化反应，则电极反应式为SO eq \o\al(2-,3)－2e－＋2OH－===SO eq \o\al(2-,4)＋H2O，D正确。 4．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图。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 解析：选B。能形成锂­海水电池，则海水为电解质溶液，故A正确；N极为正极，正极上发生还原反应，电极反应除发生2H2O＋2e－===2OH－＋H2↑外，还有可能是海水中溶解的O2、CO2等放电，故B错误；Li易与水反应，同时为形成闭合回路，玻璃陶瓷应具有防水和传导离子的功能，故C正确。 5．(2025·黑龙江双鸭山一中期中)酒驾行为危害社会安全，交警部门常用酸性燃料电池酒精检测仪对此进行检测。该检测仪的工作原理如图所示，下列说法正确的是(　　) A．电子从呼气的Pt电极透过质子交换膜，流向通入O2的Pt电极 B．该电池工作一段时间后，正极区溶液的pH减小 C．每消耗22.4 L O2时，外电路通过4 mol电子 D．负极的电极反应式为CH3CH2OH－4e－＋H2O===CH3COOH＋4H＋ 解析：选D。呼出的乙醇在负极失去电子发生氧化反应，电极反应式为CH3CH2OH－4e－＋H2O===CH3COOH＋4H＋，通入O2的Pt电极为正极，酸性条件电极反应式为O2＋4e－＋4H＋===2H2O，生成水正极区溶液的pH增大，电子不能通过质子交换膜移动，A、B错误，D正确；每消耗标准状况下 22.4 L O2即1 mol O2，电路转移4 mol电子，但O2状况未知，无法计算，C错误。 6．(2020·山东高考)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CH3COO－＋2H2O－8e－===2CO2↑＋7H＋ 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1 mol电子时，模拟海水理论上除盐58.5 g 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 解析：选B。 结合题给微生物脱盐电池装置可知，a极的电极反应式为CH3COO－＋2H2O－8e－===2CO2↑＋7H＋，故a极为负极，a极区有H＋产生，b极为正极，电极反应式为2H＋＋2e－===H2↑，为了实现海水淡化，降低NaCl的浓度，Cl－需定向迁移到a极区，隔膜1为阴离子交换膜；Na＋定向迁移到b极区，隔膜2为阳离子交换膜，A正确、B错误。当电路中转移1 mol电子时，有1 mol Na＋和1 mol Cl－发生定向迁移，故理论上除盐58.5 g，C正确。结合电极反应式，得8e－～2CO2～4H2，故电池工作一段时间后，正、负极产生的气体的物质的量之比为2∶1，D正确。 7．(2025·山东淄博高二期末)新型Zn­PbO2原电池工作原理如图所示，双极膜中间层中的H2O解离为H＋和OH－并可通过阴、阳膜定向移动。下列说法错误的是(　　) A.PbO2是原电池的正极 B．Zn极的电极反应为 Zn－2e－＋4OH－===[Zn(OH)4]2- C．双极膜中OH－向Ⅰ室迁移 D．理论上当负极质量减轻32.5 g时，则正极增重32 g 解析：选C。Zn­PbO2原电池中，右侧电极发生氧化反应：Zn－2e－＋4OH－===[Zn(OH)4]2-，右侧电极为负极，左侧电极发生还原反应：PbO2＋ 2e－＋SO eq \o\al(2-,4)＋4H＋===PbSO4＋2H2O，左侧电极为正极，A、B正确；原电池中阴离子向负极移动，OH－向Ⅱ室迁移，C错误；负极上发生Zn－2e－＋ 4OH－===[Zn(OH)4]2-，反应1 mol Zn失去2 mol电子，质量减少65 g，若负极减轻32.5 g转移电子1 mol，正极发生反应PbO2＋2e－＋SO eq \o\al(2-,4)＋4H＋===PbSO4＋2H2O，转移2 mol电子正极由1 mol PbO2生成1 mol PbSO4，增重64 g，转移1 mol电子增重32 g，D正确。 8．一种Zn­NO电池系统，具有同时合成氨和对外供电的功能，其工作原理如图所示，下列说法错误的是(　　) A．Zn/ZnO电极为负极，MoS2电极为正极 B．MoS2电极的反应式为NO＋5e－＋5H＋===NH3＋H2O C．电池工作一段时间后，负极区溶液的pH增大 D．电池工作过程中，OH－透过双极膜向左侧移动 解析：选C。由图可知，NO得到电子发生还原反应生成氨气和水，电极反应式为NO＋5e－＋5H＋===NH3＋H2O，则MoS2为原电池的正极，那么Zn/ZnO电极为负极，碱性条件下锌失去电子发生氧化反应，A、B正确；负极反应为Zn－2e－＋2OH－===ZnO＋H2O，生成水，碱性减小，pH减小，C错误；电池工作过程中，OH－透过双极膜向负极，也就是向左侧移动， D正确。 9．(2025·北京石景山区高三期末)一种全钒液流电池放电状态的工作原理示意图如下。 下列说法正确的是(　　) A．放电时，H＋穿过质子交换膜进入负极室 B．放电时，正极的反应为 VO eq \o\al(＋,2)＋e－＋2H＋===VO2+＋H2O C．充电时，负极室的pH升高 D．充电时，电极a应连接电源的负极 解析：选B。据装置图电子流向知放电时，正极电极反应式为：VO eq \o\al(＋,2)＋e－＋2H＋===VO2+＋H2O，负极电极反应式为：V2+－e－===V3+，H＋通过质子交换膜由负极室移向正极室，A错误，B正确；充电时，H＋由正极室移向负极室，负极室H＋浓度增大，pH降低，C错误；充电时，正极a连接电源的正极，D错误。 10．(1)二氧化硫­空气质子交换膜燃料电池可以利用大气所含SO2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)NH3­O2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 mol N2时，电路中流过电子的物质的量为________。 答案：(1)①从A到B ②SO2－2e－＋2H2O===SO eq \o\al(2-,4)＋4H＋ (2)①负　②6 mol $