第10单元 第34讲 原电池 化学电源（课件PPT）-【正禾一本通】2026年新高考化学高三一轮总复习高效讲义（人教版 双选）

正禾一本通 高三一轮总复习高效讲义 化学（S） 1 第十单元 化学反应与能量 2 第34讲　原电池　化学电源 3 考点1　原电池工作原理及应用 整合必备知识 源于教材与课标 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 提升关键能力 对接高考与素养 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 考点2　常见化学电源 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 【真题演练·感悟高考】 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 课下巩固精练卷（三十四） 原电池　化学电源 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10 11 12 13 67 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10 11 12 13 68 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10 11 12 13 69 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10 11 12 13 70 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10 11 12 13 71 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10 11 12 13 72 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10 11 12 13 73 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10 11 12 13 74 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10 11 12 13 75 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10 11 12 13 76 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10 11 12 13 77 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10 11 12 13 78 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10 11 12 13 79 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10 11 12 13 80 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10 11 12 13 81 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10 11 12 13 82 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10 11 12 13 83 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10 11 12 13 84 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10 11 12 13 85 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10 11 12 13 86 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10 11 12 13 87 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10 11 12 13 88 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10 11 12 13 89 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10 11 12 13 90 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10 11 12 13 91 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10 11 12 13 92 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10 11 12 13 93 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10 11 12 13 94 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10 11 12 13 95 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10 11 12 13 96 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10 11 12 13 97 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10 11 12 13 98 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10 11 12 13 99 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10 11 12 13 100 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10 11 12 13 101 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10 11 12 13 102 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10 11 12 13 103 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10 11 12 13 104 感谢收看 105 【备考目标】　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。 氧化还原 自发 电解质 1．原电池的概念与构成条件 (1)概念：把 转化为 的装置，其本质是发生了 反应。 (2)构成条件 反应 进行的氧化还原反应 电极 两极为导体，且存在活动性差异 溶液 两极插入 溶液中 回路 形成闭合回路或两极直接接触 化学能 电能 2.原电池的工作原理(以铜锌原电池为例) (1)图 Ⅱ 所示的锌铜原电池工作时，电子在导线中的运动方向是怎样的？阴离子和阳离子在电解质溶液中的运动方向是怎样的？ 电子由负极(Zn电极)流出沿导线流向正极(Cu电极)；溶液中阳离子流向正极，阴离子流向负极。 Cu2＋＋2e－===Cu 氧化反应 还原反应 (2)锌铜原电池可看作由两个半电池组成，分析其工作原理： 电极名称 负极 正极 电极材料 电极反应 反应类型 锌片 铜片 Zn－2e－===Zn2＋ (3)(深化问题)盐桥的组成与作用 ①盐桥中装有含KCl饱和溶液的琼胶，离子可在其中自由移动，阳离子移向 极，阴离子移向 极。 ②盐桥的作用：a.连接内电路形成闭合回路；b.维持两电极电势差(中和电荷)，使电池能持续提供电流；c.使用盐桥后由于Zn(还原剂)与Cu2＋(氧化剂)不直接接触，化学能更多地转化为电能，减少能量损耗，故电流稳定，持续时间长，可以提高电池效率。 【提醒】 “电子不下水，离子不上岸”，无论在原电池中还是在电解池中，电子在电极和导线内流动，离子在电解质溶液中流动，共同组成闭合回路。 正 负 3．原电池原理的应用 (1)设计制作化学电源 ①首先将氧化还原反应分成两个半反应。 ②其次根据原电池反应的特点，结合两个半反应，找出正、负极材料和电解质溶液。 【示例】 由离子方程式2Fe3＋＋Cu===2Fe2＋＋Cu2＋，设计制作化学电源。 ①将上述反应设计成原电池，电极反应式分别是： 负极：____________________________________________________。 正极：____________________________________________________。 ②在框中画出装置图，指出电极材料和电解质溶液： 不含盐桥 含盐桥 答案：①Cu－2e－===Cu2＋　2Fe3＋＋2e－===2Fe2＋ ② 不含盐桥 含盐桥 (2)加快氧化还原反应的速率：一个自发进行的氧化还原反应，形成原电池时会使反应速率加快。例如，Zn(含杂质铜)与稀H2SO4反应比纯锌与稀H2SO4反应产生H2的速率快。 (3)比较金属活动性强弱：原电池中，负极一般是活动性强的金属，正极一般是活动性弱的金属或能导电的非金属，如石墨等。 (4)用于金属的防护(牺牲阳极法)：例如要保护一个铁质的输水管道或钢铁桥梁，可用导线将其与一块锌块相连，使锌作原电池的负极。 × 【基点判断】(正确的打“√”，错误的打“×”) (1)构成原电池两极的电极材料一定是活泼性不同的金属( ) (2)原电池装置中，溶液中的阴离子移向正极，阳离子移向负极( ) (3)双液原电池中，电解质溶液中的离子通过盐桥移向两极( ) (4)反应CaO＋H2O===Ca(OH)2可以放出大量的热，故可把该反应设计成原电池，把其中的化学能转化为电能( ) (5)由Fe、Cu、FeCl3溶液组成的原电池中，正极反应是Cu－2e－===Cu2＋( ) × × × × 一、电极判断及原电池的工作原理 1．某学习小组的同学查阅相关资料知氧化性：Cr2O＞Fe3＋，设计了盐桥式原电池，如图。盐桥中装有琼脂与饱和K2SO4溶液。下列叙述中正确的是(　　 ) A．甲烧杯的溶液中发生还原反应 B．乙烧杯中发生的电极反应为：2Cr3＋＋7H2O－6e－===Cr2O＋14H＋ C．外电路的电流方向是从b到a D．电池工作时，盐桥中的SO移向乙烧杯 解析：选C。A项，甲烧杯的溶液中发生氧化反应：Fe2＋－e－===Fe3＋ ；B项，乙烧杯的溶液中发生还原反应，应为Cr2O得到电子生成Cr3＋；C项，a极为负极，b极为正极，外电路中电流方向由b到a；D项，SO向负极移动，即移向甲烧杯。 2．控制合适的条件，可使反应2Fe3＋＋2I－⥫⥬2Fe2＋＋I2向不同的方向进行，改变电极反应。 (1)反应开始时，乙中石墨电极的名称：______，反应类型：________；甲池中发生________(填“氧化”或“还原”)反应，电极反应式为________________________________________________________________。 (2)一段时间后，电流表读数为零后，在甲中加入FeCl2固体，则乙中的石墨作____(填“正”或“负”)极，该电极的电极反应式为______________。 答案：(1)负极　氧化反应　还原　Fe3＋＋e－===Fe2＋ (2)正　I2＋2e－===2I－ [总结归纳]　原电池中电极类型的判断方法 【提醒】 原电池的正极和负极既与电极材料的性质有关，又与电解质溶液有关，不要形成活泼金属一定作负极的思维定势。如Mg、Al、NaOH溶液组成的原电池中，Al为负极。 二、电极反应式的书写 [方法指导]一般电极反应式的书写方法 3．有下图所示的三个装置，回答相关问题： (1)图①中，Mg作________极。 (2)图②中，Mg作________极，写出负极反应式：____________________， 正极反应式：_________________________________________________， 总反应的离子方程式：_________________________________________。 (3)图③中，一段时间后Fe作________极，写出负极反应式：__________，正极反应式：_________________________________________________， 总反应的化学方程式：_________________________________________。 答案：(1)负　(2)正　2Al＋8OH－－6e－===2[Al(OH)4]－　6H2O＋6e－===6OH－＋3H2↑ 2Al＋2OH－＋6H2O===2[Al(OH)4]－＋3H2↑ (3)正　Cu－2e－===Cu2＋　2NO＋4H＋＋2e－===2NO2↑＋2H2O　Cu＋4HNO3(浓)===Cu(NO3)2＋2NO2↑＋2H2O 三、原电池原理的应用 4．结合下面两个原电池的工作原理，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) 解析：选A。由第一个原电池装置中正、负极的标注可知，该装置在反应过程中Cd失去电子作负极，发生氧化反应，则Co电极在反应过程中就要发生还原反应，由上可知，Cd的金属性强于Co；由第二个原电池装置中正、负极的标注可知，Co在反应过程中失去电子，则Ag电极就要在反应过程中得电子，说明Co的金属性强于Ag；综上可知三者的金属性强弱顺序为Cd>Co>Ag。再根据在氧化还原反应中，由活泼性强的金属能将活泼性较弱的金属从其盐溶液中置换出来的规律可知，A项是错误的。 2MnO2＋2e－＋2H2O===2MnO(OH)＋2OH－ 一、一次电池(不能充电复原继续使用) 1．普通锌锰电池 总反应：Zn＋2MnO2＋2NH4Cl=== 。 2．碱性锌锰电池 总反应：Zn＋2MnO2＋2H2O===Zn(OH)2＋2MnO(OH)。 负极： ； 正极： 。 Zn(NH3)2Cl2＋2MnO(OH) Zn－2e－＋2OH－===Zn(OH)2 3．锌银电池 总反应：Zn＋Ag2O＋H2O===Zn(OH)2＋2Ag。 负极： ； 正极： 。 Zn＋2OH－－2e－===Zn(OH)2 Ag2O＋H2O＋2e－===2Ag＋2OH－ [教考衔接] 教材原型·(人教选择性必修1 P102T3) 碱性锌锰电池的总反应为：Zn＋2MnO2＋2H2O===2MnO(OH)＋Zn(OH)2。下列关于该电池的说法中正确的是(　　) A．Zn为负极，MnO2为正极 B．工作时KOH没有发挥作用 C．工作时电子由MnO2经外电路流向Zn D．Zn发生还原反应，MnO2发生氧化反应 答案：A 高考真题·1.(2024·江苏高考)碱性锌锰电池的总反应为Zn＋2MnO2＋H2O===ZnO＋2MnO(OH)，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1 mol MnO(OH)，转移电子数为2×6.02×1023 答案: C 2.(2024·北京高考)酸性锌锰干电池的构造示意图如下。关于该电池及其工作原理,下列说法正确的是( ) A.石墨作电池的负极材料 B.电池工作时，NH向负极方向移动 C.MnO2发生氧化反应 D.锌筒发生的电极反应为Zn－2e－===Zn2＋ 答案：D 二、 二次电池 1．铅酸蓄电池 总反应： 。 PbSO4＋2H2O－2e－===PbO2＋4H＋＋SO 阴 (1)放电时——原电池 负极： ； 正极： 。 (2)充电时——电解池 阴极： ； 阳极： 。 放电时原电池的负极作充电时电解池的 极。 Pb＋SO－2e－===PbSO4 PbO2＋4H＋＋SO＋2e－===PbSO4＋2H2O PbSO4＋2e－===Pb＋SO LixCy＋Li1－xCoO2 LiCoO2＋Cy 2．锂离子电池 (1)电极反应 负极： ； 正极： ； 总反应： 。 LixCy－xe－===xLi＋＋Cy Li1－xCoO2＋xLi＋＋xe－===LiCoO2 (2)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，Li＋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。 3．二次电池的充放电规律 (1)充电时电极的连接：负接负后作阴极，正接正后作阳极。 (2)工作时的电极反应式：同一电极的电极反应式、周围溶液的pH变化趋势，在充电与放电时，形式上恰好是相反的。 【提醒】 可充电电池的充、放电不能理解为可逆反应。 【题组巩固】 1．某电动汽车配载一种可充放电的锂离子电池，放电时电池总反应为Li1－xCoO2＋LixC6===LiCoO2＋C6(x＜1)。下列关于该电池的说法不正确的是(　　 ) A．放电时，Li＋在电解质中由负极向正极迁移 B．放电时，负极的电极反应式为LixC6－xe－===xLi＋＋C6 C．充电时，若转移1 mol e－，石墨(C6)电极将增重7x g D．充电时，阳极的电极反应式为LiCoO2－xe－===Li1－xCoO2＋xLi＋ 解析：选C。原电池中阳离子由负极向正极迁移，A正确；放电时，负极发生氧化反应，电极反应式为LixC6－xe－===xLi＋＋C6，B正确；充电时，若转移1 mol电子，石墨电极质量将增重7 g，C错误；充电时阳极发生氧化反应，电极反应式为LiCoO2－xe－===Li1－xCoO2＋xLi＋，D正确。 2．（双选）Mg/LiFePO4电池的总反应为xMg2＋＋2LiFePO4 xMg＋2Li1－x FePO4＋2xLi＋，该电池的装置示意图如图所示。下列说法正确的是(　　 ) A.放电时，Li＋通过锂离子导体膜向Mg极移动 B．充电时，阴极上的电极反应式为Mg2＋＋2e－===Mg C．不可以用磷酸溶液代替非水电解质以提高电解质的导电效率 D．若负极减少12 g，则有NA个电子经电解质由负极流向正极 解析：选BC。放电时为原电池，Li1－xFePO4/LiFePO4极为原电池正极、Mg为负极，阳离子移向正极，即Li＋通过锂离子导体膜向Li1－xFePO4/LiFePO4极移动，故A错误；原电池负极反应为Mg－2e－===Mg2＋，充电时原电池负极与外加电源负极相接，为阴极，阴极反应与原电池负极反应相反，即Mg2＋＋2e－===Mg，故B正确；Mg是活泼金属，能与磷酸反应，发生自损耗现象，即不能用磷酸溶液代替非水电解质，故C正确；负极减少12 g Mg，物质的量为 eq \f(12 g,24 g·mol－1) ＝0.5 mol，负极反应为Mg－2e－===Mg2＋，电路中转移电子0.5 mol×2＝1 mol，但电子不能进入电解质中，故D错误。 【拓展】 充电电池放电时遵循原电池原理，充电时遵循电解原理，其工作原理特点如下： 如果已知总方程式，书写较难写的电极反应式时，可先写出较易的电极反应式，然后用总反应式减去较易写的电极反应式。 三、燃料电池 1．氢氧燃料电池 种类 酸性 碱性 负极反应式 2H2－4e－===4H＋ 正极反应式 O2＋2H2O＋4e－===4OH－ 电池总反应式 2H2＋O2===2H2O 备注 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 2H2＋4OH－－4e－ ===4H2O O2＋4e－＋4H＋ ===2H2O 2.燃料电池电极反应式书写的常用方法 第1步，写出电池总反应式。 燃料电池的总反应与燃料的燃烧反应一致，若产物能和电解质反应，则总反应为加合后的反应。如甲烷燃料电池(电解质溶液为NaOH溶液)的反应如下： CH4＋2O2===CO2＋2H2O　① CO2＋2NaOH===Na2CO3＋H2O　② ①＋②可得甲烷燃料电池的总反应式： 。 CH4＋2O2＋2NaOH===Na2CO3＋3H2O 第2步，写出电池的正极反应式。 根据燃料电池的特点，一般在正极上发生还原反应的物质是O2，因电解质溶液不同，故其电极反应也会有所不同： (1)酸性电解质： 。 (2)碱性电解质： 。 (3)固体电解质(高温下能传导O2－)： 。 (4)熔融碳酸盐(如熔融K2CO3)：O2＋2CO2＋4e－===2CO。 O2＋4H＋＋4e－===2H2O O2＋2H2O＋4e－===4OH－ O2＋4e－===2O2－ CH4－8e－＋4===5CO2＋2H2O 第3步，由总反应和正极反应，写出负极反应式。 总反应式－正极反应式＝负极反应式。 (1)酸性电解质： 。 (2)碱性电解质： 。 (3)固体电解质(高温下能传导O2－)： 。 (4)熔融碳酸盐(如熔融K2CO3)： 。 CH4－8e－＋2H2O===CO2＋8H＋ CH4－8e－＋10OH－===＋7H2O CH4－8e－＋4O2－===CO2＋2H2O 【题组巩固】 3．燃料电池是燃料(如CO、H2、CH4、C2H6等)与氧气(或空气)反应将化学能转变为电能的装置，若电解质溶液是强碱溶液，下列关于乙烷(C2H6)燃料电池的说法正确的是(　　 ) A．通入5.6 L O2完全反应后，有1 mol电子发生转移 B．负极反应式：C2H6＋18OH－＋14e－===2CO＋12H2O C.该电池工作时，正极附近溶液的碱性增强 D．燃料电池的优点之一是燃料反应时化学能全部转化为电能 解析：选C。气体所处的状态未知，不能计算5.6 L O2的物质的量，故A错误；乙烷燃料电池中，负极上乙烷失去电子发生氧化反应，电解质溶液呈碱性，则其电极反应式为C2H6＋18OH－－14e－===2CO＋12H2O，故B错误；该电池工作时，正极反应为O2＋4e－＋2H2O===4OH－，生成OH－，正极附近溶液的碱性增强，故C正确；燃料的化学能不能全部转化为电能，还转化为热能等其他形式的能量，故D错误。 4．（双选）(2025·辽宁鞍山二模)甲酸钠燃料电池是一种膜基碱性电池，提供电能的同时可以获得烧碱，其工作原理如图所示，下列有关说法正确的是(　　) A．CEM隔膜为质子交换膜 B．甲为电池负极，电极反应为：HCOO－－e－＋H2O===H2CO3＋H＋ C．电池在工作时，乙极附近溶液pH增大 D．单位时间内甲极产生的H2CO3与乙极消耗的O2物质的量之比为2∶1 解析：选CD。该装置同时可以获得烧碱，则钠离子应与氢氧根离子结合，若为质子交换膜(只允许氢离子自由通过)，则钠离子与正极生成的氢氧根离子不能接触，无法得到NaOH，A错误；由装置信息可知乙电极上氧气得电子，则甲电极上HCOONa失电子生成碳酸，电极反应为：HCOO－－2e－＋H2O===H2CO3＋H＋，B错误；电池在工作时，乙极发生反应：O2＋2H2O＋4e－===4OH－，电极附近溶液氢氧根离子浓度增大，pH增大，C正确；由电极反应可知转移4 mol电子正极消耗1 mol氧气，负极生成2 mol碳酸，则单位时间内甲极产生的H2CO3与乙极消耗的O2物质的量之比为2∶1，D正确。 1．(2024·安徽高考)我国学者研发出一种新型水系锌电池，其示意图如图。该电池分别以Zn­TCPP(局部结构如标注框内所示)形成的稳定超分子材料和Zn为电极，以ZnSO4和KI混合液为电解质溶液。下列说法错误的是(　　) A．标注框内所示结构中存在共价键和配位键 B．电池总反应为： C．充电时，阴极被还原的Zn2＋主要来自Zn­TCPP D．放电时，消耗0.65 g Zn，理论上转移0.02 mol电子 解析：选C。标注框内Zn和N之间存在配位键，N和C、C和C、C和H之间存在共价键，A项正确；放电时Zn为负极，电极反应式为Zn－2e－=== Zn2＋，Zn­TCPP为正极，电极反应式为I＋2e－===3I－，则电池总反应为Zn＋IZn2＋＋3I－，B项正确；充电时Zn为阴极，阴极反应式为Zn2＋＋2e－===Zn，Zn2＋来自电解质溶液，C项错误；根据放电时负极反应式：Zn－2e－===Zn2＋知，消耗0.65 g Zn，即0.01 mol Zn，理论上转移0.02 mol电子，D项正确。 2．(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。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。 3．(2024·新课标卷)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18 mg葡萄糖，理论上a电极有0.4 mmol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 解析：选C。O2在a电极得电子被还原，a电极为原电池正极，葡萄糖与CuO反应生成葡萄糖酸和Cu2O，生成的Cu2O在b电极失电子被氧化，b电极为原电池负极。由分析知，该电池的总反应为2C6H12O6＋O2===2C6H12O7，A正确；由题图可知，b电极上发生转化：CuO→Cu2O→CuO，反应前后CuO的性质和数目不变，故b电极上CuO通过Cu(Ⅱ)和Cu(Ⅰ)相互转变起催化作用，B正确；根据电池总反应式可知当消耗18 mg(0.1 mmol)葡萄糖时，转移0.2 mmol电子，故理论上a电极有0.2 mmol电子流入，C错误；原电池中，阳离子向正极迁移，由分析知，b电极为负极，a电极为正极，故两电级间血液中的Na＋在电场驱动下的迁移方向为b→a，D正确。 4．(2023·广东高考)负载有Pt和Ag的活性炭，可选择性去除Cl－实现废酸的纯化，其工作原理如图。下列说法正确的是(　　) A．Ag作原电池正极 B．电子由Ag经活性炭流向Pt C．Pt表面发生的电极反应：O2＋2H2O＋4e－===4OH－ D．每消耗标准状况下11.2 L的O2，最多去除1 mol Cl－ 解析：选B。O2在Pt得电子发生还原反应，Pt为正极，Ag为负极，A错误；电子由负极Ag经活性炭流向正极Pt，B正确；溶液为酸性，故Pt表面发生的电极反应为O2＋4H＋＋4e－===2H2O，C错误；每消耗标准状况下11.2 L的O2，转移电子2 mol，故最多去除2 mol Cl－，D错误。 5．(2023·新课标卷)一种以V2O5和Zn为电极、Zn(CF3SO3)2水溶液为电解质的电池，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 解析：选C。由题中信息可知，放电时该电池中Zn为负极、V2O5为正极，电池的总反应为xZn＋V2O5＋nH2O===ZnxV2O5·nH2O。A.由题中信息可知，放电时，Zn 2＋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Zn 2＋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说法错误；D.充电时阳极上ZnxV2O5·nH2O被氧化为V2O5，则阳极的电极反应为ZnxV2O5·nH2O－2xe －===xZn 2＋＋V2O5＋nH2O，D说法正确。 一、选择题 1．如图连接下列装置，发现导线中产生电流，则有关叙述错误的是(　　) A．装置为原电池，电子由铁电极经导线流向石墨电极 B．若自来水中加入少量NaCl，能加快Fe的腐蚀 C．若自来水中通入HCl，石墨表面产生气体：2H＋＋2e－===H2↑ D．若自来水中通入空气，铁电极反应为：Fe－3e－===Fe3＋ 答案：D 2．某原电池总反应为Cu＋2Fe3＋===Cu2＋＋2Fe2＋，下列能实现该反应的原电池是(　　 ) A B C D 电极材料 Cu、Zn Cu、C Fe、Zn Cu、Ag 电解液 FeCl3 Fe(NO3)2 CuSO4 Fe2(SO4)3 解析：选D。由题意知，Cu为负极材料，正极材料的金属活动性必须弱于Cu，其中B、D项符合该条件；由Fe3＋得电子生成Fe2＋知，电解质溶液中必须含有Fe3＋，同时符合上述两条件的只有D项。 3．锌锰碱性干电池是依据原电池原理制成的化学电源。电池中负极与电解质溶液接触直接反应会降低电池的能量转化效率，称为自放电现象。 下列关于原电池和干电池的说法不正确的是(　　) A．两者正极材料不同 B．MnO2的放电产物可能是KMnO4 C．两者负极反应式均为Zn失电子 D．原电池中Zn与稀H2SO4存在自放电现象 解析：选B。左图为干电池，干电池的正极材料是MnO2和碳粉，右图为原电池，正极材料是铜单质，两者正极材料不同， A正确；干电池中MnO2应作氧化剂，Mn的化合价降低， B错误；所给装置中Zn为负极，Zn失去电子， C正确；根据自放电现象的定义，Zn与稀硫酸能够发生反应，即原电池中Zn与稀硫酸存在自放电现象， D正确。 4．镁、海水、溶解氧(石墨)可构成原电池，为水下小功率设备长时间供电，其原理如图所示。但该电池负极存在析氢副反应和负极活性衰减等问题。下列说法不正确的是(　　) A．由于溶解氧浓度低，故需增大电极与海水的接触面积 B．该电池正极的电极反应式为O2＋4H＋＋4e－===2H2O C．负极活性衰减的原因可能是生成的Mg(OH)2覆盖了电极 D．析氢副反应可以表示为Mg＋2H2O===Mg(OH)2＋H2↑ 解析：选B。溶解氧浓度低，反应速率低，可用增大电极与海水的接触面积的方法来提高反应速率，故A正确；正极的电极反应式为O2＋2H2O＋4e－===4OH－，故B错误；负极的电极反应式为Mg＋2OH－－2e－===Mg(OH)2，生成的氢氧化镁覆盖在电极表面，阻隔电极与海水的接触，负极活性衰减，故C正确；Mg较活泼，在合适条件下可直接与水发生析氢反应Mg＋2H2O===Mg(OH)2＋H2↑，故D正确。 5．某燃料电池主要构成要素如图所示，下列说法正确的是(　　) A．电池可用于乙醛的制备 B．b电极为正极 C．电池工作时，a电极附近pH降低 D．a电极的反应式为O2－4e－＋4H＋===2H2O 解析：选A。由图可知，该电池将乙烯和水转化为乙醛，可用于乙醛的制备，A正确；乙烯发生氧化反应，故b电极为负极，B错误；a电极的反应式为O2＋4e－＋4H＋===2H2O，氢离子浓度降低，pH升高，C错误、D错误。 6．由我国科学家研发成功的铝锰电池是一种比能量很高的新型干电池，以氯化钠和稀氨水混合溶液为电解质，铝和二氧化锰­石墨为两极，其电池反应为Al＋3MnO2＋3H2O===3MnO(OH)＋Al(OH)3。下列有关该电池放电时的说法不正确的是(　　 ) A．二氧化锰­石墨为电池正极 B．负极反应式为Al－3e－＋3NH3·H2O===Al(OH)3＋3NH C．OH－不断由负极向正极移动 D．每生成1 mol MnO(OH)转移1 mol电子 解析：选C。由电池反应式知，铝为电池负极，铝失去电子转化为Al(OH)3，A、B正确；阴离子移向负极，C错误；由反应中锰元素价态变化知D正确。 7．（双选）K2FeO4和Zn在碱性条件下组成原电池，放电原理如图所示。下列说法正确的是(　　) A．在放电时，化学能全部转化成电能 B．在放电时，电子通过离子交换膜从右向左运动 C．在放电时，石墨电极上的电极反应式为： FeO＋3e－＋4H2O===Fe(OH)3＋5OH－ D．在放电时，负极区电解质溶液的pH基本不变 解析：选CD。在放电时，化学能大部分转化成电能，但达不到100%，A错误；电子只能走导线，溶液中是阴、阳离子的定向移动导电，B错误；在放电时，石墨电极上的电极反应式为：FeO＋3e－＋4H2O===Fe(OH)3＋5OH－，C正确；在放电时，原电池的负极发生氧化反应，Zn－2e－＋2OH－===Zn(OH)2，氢氧根离子通过OH－交换膜不断进行补充，负极区电解质溶液的pH基本不变，故D正确。 8．基于H2O、H2O2、O2自循环的生物混合光电化学电池，在单个单元中实现可持续太阳能－燃料－电能的转换，工作原理如图。下列说法错误的是(　　) A．电池工作时，电子由电极N经导线流向电极M B．负极的电极反应式有2H2O－2e－===H2O2＋2H＋ C．自循环过程中存在O2＋2e－＋2H＋===H2O2 D．该电池的有效开发和利用可减少碳排放 解析：选A。电池工作时，M极H2O失电子反应生成H2O2或O2等，N极O2得电子反应生成H2O2或H2O，所以M极为负极，N极为正极，电子由电极M经导线流向电极N，A错误；在负极，有H2O失电子反应生成H2O2，则电极反应式有2H2O－2e－===H2O2＋2H＋，B正确；自循环过程中，在正极，O2得电子反应生成H2O2或H2O，则存在O2＋2e－＋2H＋===H2O2，C正确；该电池的有效开发和利用，实现了可持续太阳能－燃料－电能的转换，整个过程中不涉及含碳物质，可减少碳排放，D正确。 9．某液流电池工作原理如图。充电过程中，阳极会发生如下副反应：2Mn3＋＋2H2O===Mn2＋＋MnO2↓＋4H＋，加入少量Br－可将MnO2还原为 Mn2＋，提高电池的能量密度和稳定性。下列说法正确的是(　　) A.放电时，Cd电极为负极，发生还原反应 B．放电时，Cd2＋通过质子交换膜，向石墨电极移动 C．加入少量Br－后，经多次充放电，正极可能会发生3个以上不同的还原反应 D．加入少量Br－后，充电时，阳极生成Mn3＋和阴极生成Cd的物质的量之比为2∶1 解析：选C。放电时，Cd失电子做负极，化合价升高发生氧化反应，A错误；质子交换膜只允许氢离子通过，Cd2＋不能通过质子交换膜，B错误；加入溴离子后经多次充放电，正极可能发生Mn3＋正极放电、自身歧化的还原反应，可能发生溴离子还原二氧化锰的反应，生成的溴单质也可能发生还原反应，C正确；由转移电子守恒可知，若无其他反应的干扰，充电时二者比例为2∶1，但是由于溴离子等的干扰，则二者比例不一定为2∶1，D错误。 10．（双选）我国科学家研究出一种新型水系Zn­C2H2电池(结构如图)，发电的同时实现乙炔加氢，已知放电时Zn转化为ZnO。下列说法正确的是(　　) A．b为电池的正极 B．右侧电极室中c(KOH)增大 C．a极的电极反应式为C2H2＋2e－＋2H2O===C2H4＋2OH－ D．外电路中每转移0.2 mol e－时有0.2 mol OH－通过阴离子交换膜 解析：选CD。放电时Zn转化为ZnO，则b极上Zn失电子被氧化，为电池的负极， a极为正极，正极上C2H2得电子产生C2H4，电极总反应式为C2H2＋Zn＋H2O===C2H4＋ZnO，A错误；右侧电极室发生电极反应Zn－2e－＋2OH－===ZnO＋H2O，生成了H2O，导致c(KOH)减小，B错误； a极为正极，正极上C2H2得电子产生C2H4，电极反应式为C2H2＋2e－＋2H2O===C2H4＋2OH－，C正确；每转移0.2 mol e－，则有0.2 mol OH－通过阴离子交换膜，D正确。 11．根据光合作用原理，设计如图原电池装置。下列说法正确的是(　　 ) A．a电极为原电池的正极 B．外电路电流方向是a→b C．b电极的电极反应式为O2＋2e－＋2H＋===H2O2 D．a电极上每生成1 mol O2，通过质子交换膜的H＋为2 mol 解析：选C。根据图示可知，a极上H2O转化为H＋和O2，发生氧化反应，则a电极为原电池的负极，A项错误；a电极为负极，b电极为正极，外电路电流方向应从正极到负极，即b→a，B项错误；a电极上每生成1 mol O2，转移4 mol电子，则通过质子交换膜的H＋为4 mol，D项错误。 二、非选择题 12．金属铬和氢气在工业上都有重要的用途。已知：金属铬(Cr)和铁的性质十分相似，铬能与稀硫酸反应，生成氢气和硫酸亚铬(CrSO4)。 (1)铜和铬构成的原电池装置如下图所示，其中盛有稀硫酸的烧杯中出现的现象为________________________________________________。 盐桥中装的是琼脂­饱和KCl溶液，下列关于该原电池的说法正确的是________(填字母)。 A．盐桥的作用是使整个装置构成通路并保持溶液呈电中性 B．理论上1 mol Cr溶解，盐桥中将有2 mol Cl－ 进入左烧杯中，2 mol K＋ 进入右烧杯中 C．在原电池反应中H＋得电子发生氧化反应 D．电子从铬极通过导线到铜极，又通过盐桥转移到左烧杯中 (2)铜和铬构成的另一原电池装置如下图所示，铜电极上产生大量气泡，且气体遇空气呈红棕色。写出铜电极的电极反应式：____________________。 (3)CrO3和K2Cr2O7均易溶于水，它们是工业废水造成铬污染的主要原因。要将Cr(Ⅵ)转化为Cr(Ⅲ)常见的处理方法是电解法。 将含Cr2O的废水通入电解槽内，用铁作阳极，在酸性环境中，加入适量的NaCl进行电解，使阳极生成的Fe2＋和Cr2O发生反应，其离子方程式为___________________________。阴极上Cr2O、H＋、Fe3＋都可能放电。若Cr2O放电，则阴极的电极反应式为_______________________________。 答案：(1)Cu电极表面有气泡产生　AB (2)NO＋3e－＋4H＋===NO↑＋2H2O (3)6Fe2＋＋Cr2O＋14H＋===6Fe3＋＋2Cr3＋＋7H2O Cr2O＋6e－＋14H＋===2Cr3＋＋7H2O 13．(1)将燃煤产生的二氧化碳回收利用，可达到低碳排放的目的。通过人工光合作用，以CO2和H2O为原料制备HCOOH和O2的原理如图1所示。电极b作________________极，表面发生的电极反应为_________________。 (2)浓差电池中的电动势是由于电池中存在浓度差而产生的。某浓差电池的原理如图2所示，该电池从浓缩海水中提取LiCl的同时又获得了电能。 ①X为________极，Y极反应式为________________________________。 ②Y极生成1 mol Cl2时，______mol Li＋移向____(填“X”或“Y”)极。 (3)微生物燃料电池是一种利用微生物将化学能直接转化成电能的装置。已知某种甲醇微生物燃料电池中，电解质溶液为酸性，示意图如图3： ①该电池中外电路电子的流动方向为_____(填“从A到B”或“从B到A”)。 ②工作结束后，B电极室溶液的pH与工作前相比将________(填“增大”“减小”或“不变”，溶液体积变化忽略不计)。 ③A电极附近甲醇发生的电极反应为____________________________。 解析：(1)从图1可以看出，左侧H2O转变成O2，O元素被氧化，电极a为负极，电极反应式为2H2O－4e－===4H＋＋O2↑，H＋通过质子交换膜进入右侧发生反应，右侧通入的CO2转变成HCOOH，C元素被还原，电极b为正极，电极反应式为CO2＋2e－＋2H＋===HCOOH。(2)根据图2可知生成H2的电极为正极，生成Cl2的电极为负极。(3)①甲醇失去电子，作为电池的负极，所以该电池外电路电子的流动方向为从A到B。②有水生成，pH变大。③CH3OH失电子，生成CO2和H＋，根据化合价变化和元素守恒配平方程式即可得电极反应式：CH3OH＋H2O－6e－===6H＋＋CO2↑。 答案：(1)正　CO2＋2e－＋2H＋===HCOOH　 (2)①正　2Cl－－2e－===Cl2↑　②2　X (3)①从A到B　②增大　③CH3OH＋H2O－6e－===6H＋＋CO2↑ $