专题08 原电池 化学电源
（期末复习讲义）高二化学上学期人教版

该高中化学期末复习讲义以“明考情-理要点-破题型-分层练”为主线构建原电池与化学电源知识体系，通过表格对比考查重点与命题角度，框架图呈现锌铜原电池装置差异，归纳总结正负极判断、离子交换膜分类等核心要点，清晰梳理原电池原理、电极反应式书写等重难点的内在联系。 讲义亮点在于“破·重难题型”模块按一次电池、燃料电池等分类设计典例与变式题，如通过甲醇在不同介质中电极反应式对比，指导学生运用模型建构方法书写复杂电极反应，培养科学思维。分层验收含基础通关与综合拓展练习，助力不同层次学生提升，为教师精准教学和学生自主复习提供系统支持。

专题08 原电池 化学电源
（期末复习讲义） 内容导航 明·期末考情：把握考试趋势方向，精准备考 理·核心要点：系统归纳知识脉络，构建体系 破·重难题型：攻克典型疑难问题，突破瓶颈 过·分层验收：阶梯式检测与评估，稳步提升 考查重点 命题角度 原电池原理 原电池的构成、工作原理、电极反应方程式、电流方向、原电池的正极和负极 化学电源 一次电池、二次电池的反应原理、燃料电池的电极反应式 新型电源 新型化学电源的电极反应和总反应方程式、常见化学电源的种类及其工作原理 要点01 原电池工作原理及应用 1.概念 原电池是把 转化为电能的装置。 2.构成条件 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 电极反应 Zn-2e-===Zn2+ Cu2++2e-===Cu 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 盐桥中装有含饱和KCl溶液的琼脂，K+移向正极，Cl-移向负极 盐桥作用 ①连接内电路，形成 ； ②平衡电荷，使原电池不断 工作效率 装置Ⅰ中有部分Zn与Cu2+直接反应，使电池效率降低；装置Ⅱ中使Zn与Cu2+隔离，电池效率提高，电流稳定 4.原电池原理的四大应用 (1)比较金属的活动性，在原电池中，一般 的金属作负极 (注意电解质溶液对电极反应的影响)。 (2)加快化学反应速率，创造多个微电池反应环境，可加快反应(腐蚀)速率。 (3)应用于金属防护。 (4)设计 。 ①首先将氧化还原反应分成两个半反应。 ②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。 归｜纳｜总｜结 原电池中正、负极的判断 判断依据 负极 正极 电子流动方向 电子流出极 电子流入极 电解质溶液中阴、阳离子定向移动的方向 阴离子移向的电极 阳离子移向的电极 电流方向 电流流入极 电流流出极 两极发生的反应 失电子，发生氧化反应 得电子，发生还原反应 电极材料 一般是活动性较强的金属 活动性较弱的金属或能导电的非金属 要点02 常见化学电源 1.一次电池 负极反应式：Zn+2OH--2e-===Zn(OH)2； 正极反应式：MnO2+H2O+e-===MnO(OH)+OH-； 总反应：Zn+2MnO2+2H2O===2MnO(OH)+Zn(OH)2 负极反应式：Zn+2OH--2e-===ZnO+H2O； 正极反应式：Ag2O+H2O+2e-===2Ag+2OH-； 总反应：Zn+Ag2O===ZnO+2Ag 2.二次电池 铅酸蓄电池是最常见的二次电池，总反应：Pb+PbO2+2H2SO42PbSO4+2H2O。 (1)放电时 负极反应式：Pb+S-2e-===PbSO4； 正极反应式：PbO2+4H++S+2e-===PbSO4+2H2O。 放电时，当外电路上有2 mol e-通过时，溶液中消耗H2SO4 2 mol。 (2)充电时 阴极反应式：PbSO4+2e-===Pb+S； 阳极反应式：PbSO4+2H2O-2e-===PbO2+4H++S。 ①充电一段时间电解质溶液的pH减小(填“增大”“减小”或“不变”)。 ②充电时电极的连接，负接负作阴极，正接正作阳极。 3.燃料电池 (1)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)燃料电池的电解质常有四种类型：酸性条件、碱性条件、固体电解质(可传导O2-)、熔融碳酸盐，不同电解质会对总反应式、电极反应式有影响。 (3)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+4e-+4H+===2H2O， 负极：CH3OH-6e-+H2O===CO2+6H+。 ②碱性溶液 正极：O2+4e-+2H2O===4OH-， 负极：CH3OH-6e-+8OH-===C+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+4e-===2O2-， 负极：CH3OH-6e-+3O2-===CO2+2H2O。 ④熔融碳酸盐(C) 正极(通入CO2)：O2+4e-+2CO2===2C， 负极：CH3OH-6e-+3C===4CO2+2H2O。 归｜纳｜总｜结 解答燃料电池题目的三个关键点 (1)要注意介质是什么?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。 (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。 要点03 新型电池 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.微生物燃料电池 微生物燃料电池是一种利用微生物将有机物中的化学能直接转化成电能的装置。其基本工作原理是在负极室厌氧环境下，有机物在微生物作用下分解并释放出电子和质子，电子依靠合适的电子传递介体在生物组分和负极之间进行有效传递，并通过外电路传递到正极形成电流，而质子通过质子交换膜传递到正极，氧化剂(如氧气)在正极得到电子被还原。 4.物质转化循环型电池 循环电池是电化学储能领域的一个研究热点，它通过电池内部物质的循环使用来增加储能容量，增长使用寿命。根据物质转化，注意电极反应与电极区反应，元素化合价的变化或离子的移动(阳离子移向正极区域，阴离子移向负极区域)判断电池的正、负极，是分析该电池的关键。 5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。 归｜纳｜总｜结 (1)离子交换膜的分类 ①阳离子交换膜，简称阳膜，只允许阳离子通过，不允许阴离子通过。 ②阴离子交换膜，简称阴膜，只允许阴离子通过，不允许阳离子通过。 ③质子交换膜，只允许H+通过，不允许其他阳离子和阴离子通过。 ④双极膜，又称双极性膜，是特种离子交换膜，它是由一张阳膜和一张阴膜复合制成的阴、阳复合膜。该膜的特点是在直流电场的作用下，阴、阳膜复合层间的H2O解离成OH-和H+分别通过阴、阳膜，作为H+和OH-的离子源。 (2)离子交换膜的作用 ①能将两极区隔离，阻止两极区产生的物质接触，防止发生化学反应。 ②能选择性地通过离子，起到平衡电荷、形成闭合回路的作用。 (3)离子通过离子交换膜的定量关系 ①通过隔膜的离子带的电荷数等于电路中的电子转移数。 ②离子迁移：依据电荷守恒，通过隔膜的离子数不一定相等。 题型01 原电池的工作原理 【典例1】下列关于原电池的叙述错误的是(　　) A.原电池中的电解质不一定处于液态 B.若欲使原电池处于工作状态，必须使其与外电路形成闭合回路 C.金属活动性顺序中，排在前面的金属总是作负极，排在后面的金属总是作正极 D.负极总是发生氧化反应，正极总是发生还原反应 【变式1-1】锌铜原电池装置如图所示，下列有关说法不正确的是(　　) A.Cu电极为该原电池的正极 B.Zn电极是还原剂，又是电子导体 C.氯化钾盐桥中Cl-将移向CuSO4溶液 D.一段时间后有红色固体沉积在Cu电极表面 【变式1-2】将镁条、铝条平行插入盛有一定浓度的NaOH溶液的烧杯中，用导线和电流表连接成原电池，装置如图所示。此电池工作时，下列叙述正确的是(　　) A.Mg比Al活泼，Mg失去电子被氧化成Mg2+ B.若铝条表面有氧化膜，也不必处理 C.该电池的内外电路中，电流均是由电子定向移动形成的 D.Al是电池负极，开始工作时溶液中会立即有白色沉淀析出 题型02 原电池工作原理的应用 【典例2】下列方法可以加快铁和稀硫酸的反应速率的是(　　) A.加入少量ZnSO4固体 B.加入少量水 C.加入少量CuSO4固体 D.用98%的浓硫酸代替稀硫酸 【变式2-1】用A、B、C、D四种金属按表中装置进行实验，下列叙述正确的是(　　) 实验装置 甲 乙 丙 实验现象 A不断溶解 C的表面有红色固体析出 A上有气泡产生 A.装置甲中的B金属是原电池的负极 B.装置乙中，外电路中电流的流向为B→C C.装置丙中溶液里的S移向A D.四种金属的活动性由强到弱的顺序是D>A>B>C 【变式2-2】一个原电池的总反应的离子方程式是Zn+Cu2+===Zn2++Cu，该原电池的正确组成是(　　) A B C D 正极 Zn Cu Zn C 负极 Cu Zn Ag Zn 电解质溶液 CuCl2溶液 H2SO4溶液 CuSO4溶液 CuCl2溶液 题型03 一次电池 【典例3】锌锰电池是生活中常用的电池，普通锌锰电池和碱性锌锰电池的结构分别如图所示，下列说法错误的是(　　) A.锌锰电池属于一次电池，用完不可随意丢弃 B.普通锌锰电池和碱性锌锰电池放电过程中锌均发生氧化反应 C.放电时，普通锌锰电池的石墨电极上反应为2N+2e-===N2↑+4H2↑ D.放电时，碱性锌锰电池正极反应式为MnO2+H2O+e-===MnO(OH)+OH- 方｜法｜点｜拨 已知原电池总反应式，书写电极反应式的方法 (1)分析原电池总反应式中各元素的化合价变化情况，找出氧化剂及其对应的还原产物，氧化剂发生的反应即为正极反应；找出还原剂及其对应的氧化产物，还原剂发生的反应即为负极反应。 (2)若某一电极反应较难书写，可先写出较简单的电极反应式，然后利用总反应式减去该电极反应式即可得到另一电极反应式。 【变式3-1】微型银锌电池可用作电子仪器的电源，其电极分别是Ag/Ag2O和Zn，电解质溶液为KOH溶液，电池总反应为Ag2O+Zn+H2O===2Ag+Zn(OH)2。下列说法正确的是(　　) A.电池工作过程中，负极发生还原反应 B.电池工作过程中，电解液中OH-向正极移动 C.负极电极反应为Zn+2OH--2e-===Zn(OH)2 D.正极电极反应为Ag2O+2H++2e-===2Ag+H2O 【变式3-2】我国报道了一种新型Li⁃NO2电池，为NO2的治理和利用提供了新的研究思路，其工作原理如图所示，电池放电时的总反应为2Li+NO2===Li2O+NO。下列有关该电池工作时的说法不正确的是(　　) A.外电路电流的方向：b极→电流表→a极 B.b极的电极反应：NO2+2e-+2Li+===Li2O+NO C.电解液中Li+向b极附近迁移 D.当外电路通过1 mol e-时，b极质量增加7 g 题型04 二次电池 【典例4】镍镉电池是一种新型的封闭式体积小的可充电电池，其放电时的工作原理如图所示，下列说法正确的是(　　) A.放电时，OH-向b极移动 B.放电时，a极发生还原反应 C.放电时电子的方向：a极经导线流向b极 D.充电时，a极的电极反应为Cd-2e-+2OH-===Cd(OH)2 方｜法｜点｜拨 (1)二次电池充电时的电极连接方法——正接正，负接负。 (2)充电时的电极反应式的书写 放电时的负极反应式充电时的阴极反应式 放电时的正极反应式充电时的阳极反应式 【变式4-1】钠离子电池比锂离子电池更稳定，造价更低。某钠离子电池结构如图，已知电池反应：Na1-xMnO2+NaxCn===NaMnO2+nC。下列说法错误的是(　　) A.放电时，正极的电极反应式为Na1-xMnO2+xNa++xe-===NaMnO2 B.放电时，负极的电极反应式为NaxCn-xe-===xNa++nC C.放电时，外电路中每转移0.2 mol电子，理论上石墨烯电极质量减少4.6 g D.相同质量的负极材料，钠离子电池比锂离子电池可以提供更多电量 【变式4-2】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LixSi+Li1-xCoO2Si+LiCoO2 题型05 燃料电池 【典例5】欧洲足球锦标赛事中的拍摄车，装着“绿色心脏”——质子交换膜燃料电池，其工作原理如图所示。下列叙述正确的是(　　) A.装置中的能量变化为电能转化为化学能 B.通入氢气的电极发生还原反应 C.通入空气的电极反应式：O2+4e-+ 4H+===2H2O D.装置中电子从通入空气的电极经过导线流向通入氢气的电极 方｜法｜点｜拨 1.燃料电池的一般思维模型 (1)要注意介质是什么，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。 (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。 2.燃料电池正极反应式的书写 (1)酸性电解质溶液环境下电极反应式：O2+4H++4e-===2H2O； (2)碱性电解质溶液环境下电极反应式：O2+2H2O+4e-===4OH-； (3)固体电解质(高温下能传导)环境下电极反应式：O2+4e-===2； (4)熔融碳酸盐(如熔融K2CO3)环境下电极反应式：O2+2CO2+4e-===2C。 【变式5-1】一种用于驱动潜艇的液氨⁃液氧燃料电池原理示意如图所示。下列有关该电池的说法错误的是(　　) A.电池工作时，电极A的电势高于电极B的电势 B.电子由电极A经外电路流向电极B C.标准状况下，每消耗22.4 L O2转移4 mol电子 D.电极A上发生的电极反应为2NH3-6e-+6OH-===N2+6H2O 【变式5-2】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，下列说法错误的是 (　　) A.负极的电极反应式为CH3CH2OH-4e-+H2O===CH3COOH+4H+ B.该电池工作一段时间后，正极区溶液的pH增大 C.若外电路中转移4 mol电子，理论上右侧电极附近溶液增重32 g(假设H2O不挥发) D.液晶显示器上数字与电流强弱有关，显示器的数字越大，说明酒精含量越高 题型06 新型电池 【典例6】新型锂-空气电池具有巨大的应用前景。该电池放电时的工作原理如图所示，其中固体电解质只允许Li+通过。下列说法正确的是(　　) A.有机电解液可以用水性电解液代替 B.金属锂为负极，发生还原反应 C.当外电路转移1 mol电子，理论上石墨烯电极消耗标准状况下11.2 L的O2 D.放电时电池的总反应为4Li+O2+2H2O===4LiOH 【变式6-1】锌溴液流电池用溴化锌溶液作电解质溶液，并在电池间不断循环。下列有关说法不正确的是(　　) A.充电时n接电源的负极，Zn2+通过阳离子交换膜由左侧流向右侧 B.放电时每转移1 mol电子，负极区溶液质量不变 C.充电时阴极的电极反应式为Zn2++2e-===Zn D.若将阳离子交换膜换成阴离子交换膜，放电时正、负极也随之改变 方｜法｜点｜拨 1.电极反应式书写的一般方法 2.已知总反应式的复杂电极反应式的书写方法 ①首先写出较简单的电极反应式； ②复杂电极反应式＝总反应式-简单电极反应式； ③注意得失电子守恒。 【变式6-2】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所示，该电池从浓缩海水中提取LiCl的同时又获得了电能。下列有关该电池的说法错误的是(　　) A.电池工作时，Li+通过离子导体移向X极区 B.电流由Y极通过外电路流向X极 C.正极发生的反应为2H++2e-===H2↑ D.Y极每生成1 mol Cl2，X极区得到2 mol LiCl 期末基础通关练（测试时间：15分钟） 3．（24-25高二上·广东佛山·期末）佛山新质生产力蓬勃发展。下列产业相关过程中不涉及电能转化的是 A．绿色陶瓷产业-氨氢能源燃烧 B．动力电池回收产业-电池放电处理 C．燃料电池汽车产业-氢燃料电池工作 D．智能家电产业-扫地机充电 A．A B．B C．C D．D 2．（24-25高二上·北京·期末）化学电源在日常生活和高科技领域中都有广泛应用。下列说法不正确的是 铜锌原电池 纽扣电池 A．负极的电极反应为 B．正极的电极反应为 碱性锌锰干电池 铅蓄电池 C．锌作负极，发生氧化反应 D．放电一段时间后，电解质溶液酸性增强 A．A B．B C．C D．D 3．（24-25高二上·北京昌平·期末）铜锌原电池的装置如图，下列说法正确的是 A．Cu是负极材料 B．盐桥中K+进入ZnSO4溶液 C．正极反应物Cu2+被氧化 D．Zn电极上发生反应Zn - 2e− = Zn2+ 4．（25-26高二上·广东深圳·期中）一种新型乙醇电池，使用磺酸类质子溶剂，能在200℃左右时工作。相比甲醇电池，其效率高出32倍且更安全。电池总反应为，电池示意图如下图，下列说法正确的是 A．a极为电池的正极 B．b极的电极反应为： C．电池工作时，电子由a极沿导线经灯泡流入b极 D．电解质溶液中的质子()从b极区向a极区转移 5．（24-25高二上·江苏盐城·期末）为达成2060年碳中和的远景目标，一种能够捕捉CO2的电化学装置如下图所示，下列说法错误的是 A．Al电极为电池的负极 B．石墨电极反应为2CO2+2e-= C．每生成1mol草酸铝，外电路中转移3mol电子 D．在捕捉CO2过程中，不断向Al电极移动 6．（24-25高二上·广东茂名·期末）我国科学家研发了一种水系可逆电池，将两组阴离子、阳离子复合膜反向放置分隔两室电解液，充、放电时，复合膜层间的解离成和，工作原理如图所示。下列说法正确的是 A．放电时正极的电极反应式为 B．放电时正极区升高 C．充电时与外接直流电源正极相连，将电能转化为化学能 D．当放电时，复合膜层间有解离时，正极区溶液增重 期末综合拓展练（测试时间：25分钟） 7．（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 8．（2025·四川泸州·一模）一种以溶液作为电解质溶液的高能镍氢电池，其工作原理如图所示。下列说法错误的是 A．电极a为正极 B．电极a的电势比电极b的电势低 C．离子交换膜允许离子从a极室流向b极室 D．电池总反应式： 9．（2025·广东·模拟预测）氢能作为前沿新兴产业被写入《政府工作报告》。如图所示为一种新型“全氢电池”的简易示意图(起始时两侧溶液质量相等)。下列说法不正确的是 A．电极电势：吸附层吸附层 B．该电池工作时总反应的方程式为 C．吸附层a为负极，电极反应式为 D．标准状况下，右侧电池产生时，理论上两侧电解质溶液质量差88 g 10．（2025·广东清远·一模）如图是某科研小组研制电池的简单示意图。该电池工作原理可表示为。下列有关该电池说法错误的是 A．实现了化学能向电能的转化 B．电极b为正极 C．熔融Na发生了还原反应 D．电子由电极a经外电路流向电极b 11．（2025·广东肇庆·一模）一种高性能的光可充电水系钠离子电池的工作原理如图所示。充电时，在光照条件下，电极产生电子和空穴(，具有强氧化性)，驱动两极反应而完成充电。下列说法错误的是 A．放电时，电极I为负极 B．充电时，电极上的电极反应式为 C．放电时，需闭合开关、打开开关，并对电极采取避光措施 D．充电时，电路每转移，理论上阴极室中溶液的质量增加 12．（2025·湖南湘西·一模）我国科技工作者研发了一种新型“酸碱混合硝酸-锌”电池，其工作原理如图所示，图中“双极膜”中间层中的解离为和，并在电场作用下分别向两极迁移。下列说法正确的是 A．电池工作时，双极膜中向锌电极迁移 B．电池工作过程中，锌电极附近溶液的升高 C．催化电极的反应式： D．当有电子通过导线时，负极区溶液质量增加 13．（2025·浙江·一模）研究燃料电池性能的装置如图所示，两电极区间用只允许通过的半透膜隔开。下列说法不正确的是 A．电池负极的电极反应式为： B．为该电池反应的催化剂 C．放电过程中需补充的物质A为 D．电池工作时，每生成1 mol，将会有1 mol 通过半透膜移向右侧 14．（2025·山东·一模）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，理论上说肯定错误的是 A．正极反应的催化剂是i B．图a中，i到ii过程的活化能一定最高 C．燃料电池工作过程中，两极区溶液均保持不变 D．电池工作过程中，当转移，正极室的溶液质量增加 15．（2025·湖北武汉·模拟预测）一种可植入体内控制血糖浓度的微型电池工作原理如图所示。当传感器检测到血糖浓度(以葡萄糖浓度计)高于标准时，电池启动。下列叙述错误的是 A．等质量纳米Pt比Pt片的催化效率更高 B．血糖的浓度越高，b电极的电势越低 C．血糖仪工作时，b电极附近的pH略微升高 D．消耗18 mg葡萄糖，理论上a电极有0.2 mmol电子流入 16．（2025·安徽合肥·模拟预测）标准电极常用于测定其他电极的电势，测知电极的电势高于Cu电极的电势。下列叙述正确的是 A．Cu电极为正极，发生还原反应 B．溶液可用乙醇代替 C．电极的电极反应式为 D．微孔瓷片起到阻隔离子通过的作用 17．（2025·浙江·一模）我国科学家在太阳能光电催化—化学耦合分解硫化氢研究中获得新进展，相关装置如图所示：下列说法不正确的是 A．该离子交换膜为阳离子交换膜 B．b极发生的电极反应为 C．理论上每转移电子，分解H2S气体22.4 L(标况) D．能量转化方式主要为光能→电能→化学能 18．（2025·福建漳州·三模）一种新型的H2-Pb燃料电池如图所示(其中B电极表面有催化材料和气体扩散层)。 下列说法错误的是 A．电池工作时A电极为正极，X为Na+ B．A电极电极反应式为 C．右室通入2.24 L(标准状况下)H2时，有0.3 molX通过交换膜 D．B电极表面使用催化材料和气体扩散层可提升电池效率 1 / 3 学科网（北京）股份有限公司 $ 专题08 原电池 化学电源
（期末复习讲义） 内容导航 明·期末考情：把握考试趋势方向，精准备考 理·核心要点：系统归纳知识脉络，构建体系 破·重难题型：攻克典型疑难问题，突破瓶颈 过·分层验收：阶梯式检测与评估，稳步提升 考查重点 命题角度 原电池 原电池的构成、工作原理及应用、电极反应方程式、电流方向、原电池的正极和负极。 化学电源 一次电池、二次电池的反应原理、燃料电池的电极反应式 新型电源 新型化学电源的电极反应和总反应方程式、常见化学电源的种类及其工作原理 要点01 原电池工作原理及应用 1.概念 原电池是把化学能转化为电能的装置。 2.构成条件 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 盐桥中装有含饱和KCl溶液的琼脂，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 工作效率 装置Ⅰ中有部分Zn与Cu2+直接反应，使电池效率降低；装置Ⅱ中使Zn与Cu2+隔离，电池效率提高，电流稳定 4.原电池原理的四大应用 (1)比较金属的活动性，在原电池中，一般较活泼的金属作负极 (注意电解质溶液对电极反应的影响)。 (2)加快化学反应速率，创造多个微电池反应环境，可加快反应(腐蚀)速率。 (3)应用于金属防护。 (4)设计原电池。 ①首先将氧化还原反应分成两个半反应。 ②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。 归｜纳｜总｜结 原电池中正、负极的判断 判断依据 负极 正极 电子流动方向 电子流出极 电子流入极 电解质溶液中阴、阳离子定向移动的方向 阴离子移向的电极 阳离子移向的电极 电流方向 电流流入极 电流流出极 两极发生的反应 失电子，发生氧化反应 得电子，发生还原反应 电极材料 一般是活动性较强的金属 活动性较弱的金属或能导电的非金属 要点02 常见化学电源 1.一次电池 负极反应式：Zn+2OH--2e-===Zn(OH)2； 正极反应式：MnO2+H2O+e-===MnO(OH)+OH-； 总反应：Zn+2MnO2+2H2O===2MnO(OH)+Zn(OH)2 负极反应式：Zn+2OH--2e-===ZnO+H2O； 正极反应式：Ag2O+H2O+2e-===2Ag+2OH-； 总反应：Zn+Ag2O===ZnO+2Ag 2.二次电池 铅酸蓄电池是最常见的二次电池，总反应：Pb+PbO2+2H2SO42PbSO4+2H2O。 (1)放电时 负极反应式：Pb+S-2e-===PbSO4； 正极反应式：PbO2+4H++S+2e-===PbSO4+2H2O。 放电时，当外电路上有2 mol e-通过时，溶液中消耗H2SO4 2 mol。 (2)充电时 阴极反应式：PbSO4+2e-===Pb+S； 阳极反应式：PbSO4+2H2O-2e-===PbO2+4H++S。 ①充电一段时间电解质溶液的pH减小(填“增大”“减小”或“不变”)。 ②充电时电极的连接，负接负作阴极，正接正作阳极。 3.燃料电池 (1)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)燃料电池的电解质常有四种类型：酸性条件、碱性条件、固体电解质(可传导O2-)、熔融碳酸盐，不同电解质会对总反应式、电极反应式有影响。 (3)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+4e-+4H+===2H2O， 负极：CH3OH-6e-+H2O===CO2+6H+。 ②碱性溶液 正极：O2+4e-+2H2O===4OH-， 负极：CH3OH-6e-+8OH-===C+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+4e-===2O2-， 负极：CH3OH-6e-+3O2-===CO2+2H2O。 ④熔融碳酸盐(C) 正极(通入CO2)：O2+4e-+2CO2===2C， 负极：CH3OH-6e-+3C===4CO2+2H2O。 归｜纳｜总｜结 解答燃料电池题目的三个关键点 (1)要注意介质是什么?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。 (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。 要点03 新型电池 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.微生物燃料电池 微生物燃料电池是一种利用微生物将有机物中的化学能直接转化成电能的装置。其基本工作原理是在负极室厌氧环境下，有机物在微生物作用下分解并释放出电子和质子，电子依靠合适的电子传递介体在生物组分和负极之间进行有效传递，并通过外电路传递到正极形成电流，而质子通过质子交换膜传递到正极，氧化剂(如氧气)在正极得到电子被还原。 4.物质转化循环型电池 循环电池是电化学储能领域的一个研究热点，它通过电池内部物质的循环使用来增加储能容量，增长使用寿命。根据物质转化，注意电极反应与电极区反应，元素化合价的变化或离子的移动(阳离子移向正极区域，阴离子移向负极区域)判断电池的正、负极，是分析该电池的关键。 5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。 归｜纳｜总｜结 (1)离子交换膜的分类 ①阳离子交换膜，简称阳膜，只允许阳离子通过，不允许阴离子通过。 ②阴离子交换膜，简称阴膜，只允许阴离子通过，不允许阳离子通过。 ③质子交换膜，只允许H+通过，不允许其他阳离子和阴离子通过。 ④双极膜，又称双极性膜，是特种离子交换膜，它是由一张阳膜和一张阴膜复合制成的阴、阳复合膜。该膜的特点是在直流电场的作用下，阴、阳膜复合层间的H2O解离成OH-和H+分别通过阴、阳膜，作为H+和OH-的离子源。 (2)离子交换膜的作用 ①能将两极区隔离，阻止两极区产生的物质接触，防止发生化学反应。 ②能选择性地通过离子，起到平衡电荷、形成闭合回路的作用。 (3)离子通过离子交换膜的定量关系 ①通过隔膜的离子带的电荷数等于电路中的电子转移数。 ②离子迁移：依据电荷守恒，通过隔膜的离子数不一定相等。 题型01 原电池的工作原理 【典例1】下列关于原电池的叙述错误的是(　　) A.原电池中的电解质不一定处于液态 B.若欲使原电池处于工作状态，必须使其与外电路形成闭合回路 C.金属活动性顺序中，排在前面的金属总是作负极，排在后面的金属总是作正极 D.负极总是发生氧化反应，正极总是发生还原反应 【答案】C 【解析】原电池中的电解质不一定处于液态，也可以是固态或糊状物，A正确；金属活动性顺序中，排在前面的金属不一定总是作负极，排在后面的金属也不一定总是作正极，例如铁、铜和浓硝酸构成的原电池中铁是正极，铜是负极，C错误；原电池中负极总是失去电子，发生氧化反应，正极总是得到电子，发生还原反应，D正确。 【变式1-1】锌铜原电池装置如图所示，下列有关说法不正确的是(　　) A.Cu电极为该原电池的正极 B.Zn电极是还原剂，又是电子导体 C.氯化钾盐桥中Cl-将移向CuSO4溶液 D.一段时间后有红色固体沉积在Cu电极表面 【答案】C 【解析】铜电极为原电池的正极，铜离子在正极得到电子发生还原反应生成铜，故A、D正确；能导电的锌电极为铜锌原电池的负极，故B正确；氯化钾盐桥中氯离子将移向硫酸锌溶液，故C错误。 【变式1-2】将镁条、铝条平行插入盛有一定浓度的NaOH溶液的烧杯中，用导线和电流表连接成原电池，装置如图所示。此电池工作时，下列叙述正确的是(　　) A.Mg比Al活泼，Mg失去电子被氧化成Mg2+ B.若铝条表面有氧化膜，也不必处理 C.该电池的内外电路中，电流均是由电子定向移动形成的 D.Al是电池负极，开始工作时溶液中会立即有白色沉淀析出 【答案】B 【解析】Mg虽然比Al活泼，但铝能与NaOH溶液发生氧化还原反应，镁与NaOH溶液不反应，所以在题述装置中铝失电子，为原电池的负极，A错误；铝条表面的氧化膜能与NaOH溶液反应，故不必处理，B正确；该装置外电路的电流是由电子的定向移动形成的，而内电路的电流则是由溶液中离子的定向移动形成的，C错误；铝为原电池的负极，由于电池开始工作时，生成的铝离子的量较少，NaOH过量，此时不会有Al(OH)3白色沉淀析出，D错误。 题型02 原电池工作原理的应用 【典例2】下列方法可以加快铁和稀硫酸的反应速率的是(　　) A.加入少量ZnSO4固体 B.加入少量水 C.加入少量CuSO4固体 D.用98%的浓硫酸代替稀硫酸 【答案】C 【解析】加入少量ZnSO4固体，不会改变反应物的浓度，不会改变反应速率，故A不选；加水，溶液的体积增大，反应物的浓度减小，反应速率减小，故B不选；加入少量CuSO4固体，会发生反应置换出铜，形成原电池，使反应速率加快，故C选；浓硫酸在常温下使铁钝化，D不选。 【变式2-1】用A、B、C、D四种金属按表中装置进行实验，下列叙述正确的是(　　) 实验装置 甲 乙 丙 实验现象 A不断溶解 C的表面有红色固体析出 A上有气泡产生 A.装置甲中的B金属是原电池的负极 B.装置乙中，外电路中电流的流向为B→C C.装置丙中溶液里的S移向A D.四种金属的活动性由强到弱的顺序是D>A>B>C 【答案】D 【解析】装置甲中A不断溶解，则A为负极，B为正极，A错误；装置乙中C的表面有红色固体析出，则C为正极，B为负极，外电路中电流方向：C→B，B错误；装置丙中A上有气泡产生，则A为正极，D为负极，溶液中S向D移动，C错误。 【变式2-2】一个原电池的总反应的离子方程式是Zn+Cu2+===Zn2++Cu，该原电池的正确组成是(　　) A B C D 正极 Zn Cu Zn C 负极 Cu Zn Ag Zn 电解质溶液 CuCl2溶液 H2SO4溶液 CuSO4溶液 CuCl2溶液 【答案】D 【解析】根据总反应可知Zn为负极，正极为活动性比Zn弱的金属或可导电的非金属，电解质溶液中含Cu2+，只有D项符合题意。 题型03 一次电池 【典例3】锌锰电池是生活中常用的电池，普通锌锰电池和碱性锌锰电池的结构分别如图所示，下列说法错误的是(　　) A.锌锰电池属于一次电池，用完不可随意丢弃 B.普通锌锰电池和碱性锌锰电池放电过程中锌均发生氧化反应 C.放电时，普通锌锰电池的石墨电极上反应为2N+2e-===N2↑+4H2↑ D.放电时，碱性锌锰电池正极反应式为MnO2+H2O+e-===MnO(OH)+OH- 【答案】C 【解析】锌锰电池属于一次电池，含有重金属离子，用完不可随意丢弃，A正确；普通锌锰电池和碱性锌锰电池中锌均为负极，放电过程中锌均发生氧化反应，B正确；放电时，普通锌锰电池的石墨电极上MnO2得电子，被还原，C错误；放电时，碱性锌锰电池正极反应式为MnO2+H2O+e-===MnO(OH)+OH-，D正确。 方｜法｜点｜拨 已知原电池总反应式，书写电极反应式的方法 (1)分析原电池总反应式中各元素的化合价变化情况，找出氧化剂及其对应的还原产物，氧化剂发生的反应即为正极反应；找出还原剂及其对应的氧化产物，还原剂发生的反应即为负极反应。 (2)若某一电极反应较难书写，可先写出较简单的电极反应式，然后利用总反应式减去该电极反应式即可得到另一电极反应式。 【变式3-1】微型银锌电池可用作电子仪器的电源，其电极分别是Ag/Ag2O和Zn，电解质溶液为KOH溶液，电池总反应为Ag2O+Zn+H2O===2Ag+Zn(OH)2。下列说法正确的是(　　) A.电池工作过程中，负极发生还原反应 B.电池工作过程中，电解液中OH-向正极移动 C.负极电极反应为Zn+2OH--2e-===Zn(OH)2 D.正极电极反应为Ag2O+2H++2e-===2Ag+H2O 【答案】C 【解析】电池工作过程中，Zn失电子作负极，发生氧化反应，电极反应为Zn+2OH--2e-===Zn(OH)2，A错误、C正确；电池工作过程中，电解液中的OH-向负极移动，B错误；正极Ag2O得电子，发生还原反应，电极反应为Ag2O+H2O+2e-===2Ag+2OH-，D错误。 【变式3-2】我国报道了一种新型Li⁃NO2电池，为NO2的治理和利用提供了新的研究思路，其工作原理如图所示，电池放电时的总反应为2Li+NO2===Li2O+NO。下列有关该电池工作时的说法不正确的是(　　) A.外电路电流的方向：b极→电流表→a极 B.b极的电极反应：NO2+2e-+2Li+===Li2O+NO C.电解液中Li+向b极附近迁移 D.当外电路通过1 mol e-时，b极质量增加7 g 【答案】D 【解析】根据电池放电时的总反应2Li+NO2===Li2O+NO可知，Li失电子发生氧化反应，a极为负极，b极为正极，电流方向：b极(正极)→电流表→a极(负极)，A正确；b极为正极，正极反应式为NO2+2e-+2Li+===Li2O+NO，由2e-~Li2O可知，外电路中通过1 mol e-时，b极生成0.5 mol Li2O，质量增加0.5 mol×30 g·mol-1＝15 g，B正确、D错误；原电池工作时，阳离子移向正极，即电解液中Li+向b极附近迁移，C正确。 题型04 二次电池 【典例4】镍镉电池是一种新型的封闭式体积小的可充电电池，其放电时的工作原理如图所示，下列说法正确的是(　　) A.放电时，OH-向b极移动 B.放电时，a极发生还原反应 C.放电时电子的方向：a极经导线流向b极 D.充电时，a极的电极反应为Cd-2e-+2OH-===Cd(OH)2 【答案】C 【解析】由题图分析可知Cd为负极，NiO(OH)为正极。放电时，a极Cd失电子，发生氧化反应，OH-向a极移动，A、B错误；放电时a极为负极，b极为正极，充电时，a极的电极反应为Cd(OH)2+2e-===Cd+2OH-，D错误。 方｜法｜点｜拨 (1)二次电池充电时的电极连接方法——正接正，负接负。 (2)充电时的电极反应式的书写 放电时的负极反应式充电时的阴极反应式 放电时的正极反应式充电时的阳极反应式 【变式4-1】钠离子电池比锂离子电池更稳定，造价更低。某钠离子电池结构如图，已知电池反应：Na1-xMnO2+NaxCn===NaMnO2+nC。下列说法错误的是(　　) A.放电时，正极的电极反应式为Na1-xMnO2+xNa++xe-===NaMnO2 B.放电时，负极的电极反应式为NaxCn-xe-===xNa++nC C.放电时，外电路中每转移0.2 mol电子，理论上石墨烯电极质量减少4.6 g D.相同质量的负极材料，钠离子电池比锂离子电池可以提供更多电量 【答案】D 【解析】由图可知，放电时，石墨烯电极为负极，NaxCn在负极失去电子发生氧化反应生成钠离子和C，电极反应式为NaxCn-xe-===xNa++nC，Na1-xMnO2在正极得到电子发生还原反应生成NaMnO2，电极反应式为Na1-xMnO2+xNa++xe-===NaMnO2。 【变式4-2】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LixSi+Li1-xCoO2Si+LiCoO2 【答案】B 【解析】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说法正确；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说法不正确；放电时，电极B为正极，发生还原反应，电极反应式为Li1-xCoO2+xLi++xe-===LiCoO2，C说法正确；电池放电时，嵌入在非晶硅薄膜中的锂失去电子转化为Li+，正极上Li1-xCoO2得到电子和Li+转化为LiCoO2，故电池总反应可表示为LixSi+Li1-xCoO2Si+LiCoO2，D说法正确。 题型05 燃料电池 【典例5】欧洲足球锦标赛事中的拍摄车，装着“绿色心脏”——质子交换膜燃料电池，其工作原理如图所示。下列叙述正确的是(　　) A.装置中的能量变化为电能转化为化学能 B.通入氢气的电极发生还原反应 C.通入空气的电极反应式：O2+4e-+ 4H+===2H2O D.装置中电子从通入空气的电极经过导线流向通入氢气的电极 【答案】C 【解析】燃料电池是将化学能转化为电能的装置，A错误； 通入H2的电极作负极，发生氧化反应，电极反应式为H2-2e-===2H+，B错误；负极氢气失电子生成的H+通过质子交换膜流向正极，正极的电极反应式为O2+4e-+4H+===2H2O，C正确；通入氢气的电极失去的电子经过导线流向通入空气的电极，D错误。 方｜法｜点｜拨 1.燃料电池的一般思维模型 (1)要注意介质是什么，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。 (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。 2.燃料电池正极反应式的书写 (1)酸性电解质溶液环境下电极反应式：O2+4H++4e-===2H2O； (2)碱性电解质溶液环境下电极反应式：O2+2H2O+4e-===4OH-； (3)固体电解质(高温下能传导)环境下电极反应式：O2+4e-===2； (4)熔融碳酸盐(如熔融K2CO3)环境下电极反应式：O2+2CO2+4e-===2C。 【变式5-1】一种用于驱动潜艇的液氨⁃液氧燃料电池原理示意如图所示。下列有关该电池的说法错误的是(　　) A.电池工作时，电极A的电势高于电极B的电势 B.电子由电极A经外电路流向电极B C.标准状况下，每消耗22.4 L O2转移4 mol电子 D.电极A上发生的电极反应为2NH3-6e-+6OH-===N2+6H2O 【答案】A 【解析】原电池中，正极电势高于负极电势，故电极B的电势高于电极A，故A错误；电子从负极流向正极，即从电极A流向电极B，故B正确；燃料电池的总反应为4NH3+3O2===2N2+6H2O，该电池工作时，每消耗标准状况下22.4 L即1 mol O2转移4 mol电子，故C正确；碱性条件下，氨气在负极失电子生成N2，其电极反应为2NH3-6e-+6OH-===N2+6H2O，故D正确。 【变式5-2】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，下列说法错误的是 (　　) A.负极的电极反应式为CH3CH2OH-4e-+H2O===CH3COOH+4H+ B.该电池工作一段时间后，正极区溶液的pH增大 C.若外电路中转移4 mol电子，理论上右侧电极附近溶液增重32 g(假设H2O不挥发) D.液晶显示器上数字与电流强弱有关，显示器的数字越大，说明酒精含量越高 【答案】C 【解析】负极的电极反应式为CH3CH2OH-4e-+H2O===CH3COOH+4H+，A正确；氧气在正极上发生反应O2+4e-+4H+===2H2O，正极上消耗氢离子且产生的水对溶液稀释，氢离子浓度减小，一段时间后，正极区溶液的pH增大，故B正确；若外电路中转移4 mol电子，理论上右侧吸收1 mol氧气，内电路移入4 mol H+，电极附近溶液增重32 g+4 g＝36 g，故C错误；液晶显示器上数字与电流强弱有关，显示器上的数字越大，说明电流越大，则负极放电的乙醇就越多，说明酒精含量越高，故D正确。 题型06 新型电池 【典例6】新型锂-空气电池具有巨大的应用前景。该电池放电时的工作原理如图所示，其中固体电解质只允许Li+通过。下列说法正确的是(　　) A.有机电解液可以用水性电解液代替 B.金属锂为负极，发生还原反应 C.当外电路转移1 mol电子，理论上石墨烯电极消耗标准状况下11.2 L的O2 D.放电时电池的总反应为4Li+O2+2H2O===4LiOH 【答案】D 【解析】A.锂可以与水反应，故有机电解液不可以用水性电解液代替，A项错误；B.金属锂为负极，发生失电子的氧化反应，B项错误；C.当外电路转移1 mol 电子时，消耗0.25 mol的氧气，即理论上石墨烯电极消耗标准状况下5.6 L的O2，C项错误；D.该电池的负极反应为4Li-4e-===4Li+，正极反应为O2+4e-+2H2O===4OH-，将电极反应相加可得总反应的化学方程式4Li+O2+2H2O===4LiOH，D项正确。 【变式6-1】锌溴液流电池用溴化锌溶液作电解质溶液，并在电池间不断循环。下列有关说法不正确的是(　　) A.充电时n接电源的负极，Zn2+通过阳离子交换膜由左侧流向右侧 B.放电时每转移1 mol电子，负极区溶液质量不变 C.充电时阴极的电极反应式为Zn2++2e-===Zn D.若将阳离子交换膜换成阴离子交换膜，放电时正、负极也随之改变 【答案】D 【解析】充电时n接电源的负极，作电解池的阴极，Zn2+通过阳离子交换膜向阴极定向迁移，故由左侧流向右侧，A正确；放电时，负极Zn溶解生成Zn2+，Zn2+通过阳离子交换膜向正极定向迁移，故负极区溶液质量不变，B正确；若将阳离子交换膜换成阴离子交换膜，放电时正、负极不会改变，D错误。 方｜法｜点｜拨 1.电极反应式书写的一般方法 2.已知总反应式的复杂电极反应式的书写方法 ①首先写出较简单的电极反应式； ②复杂电极反应式＝总反应式-简单电极反应式； ③注意得失电子守恒。 【变式6-2】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所示，该电池从浓缩海水中提取LiCl的同时又获得了电能。下列有关该电池的说法错误的是(　　) A.电池工作时，Li+通过离子导体移向X极区 B.电流由Y极通过外电路流向X极 C.正极发生的反应为2H++2e-===H2↑ D.Y极每生成1 mol Cl2，X极区得到2 mol LiCl 【答案】B 【解析】加入稀盐酸，X极上生成氢气，H+发生还原反应:2H++2e-===H2↑，X极为正极，Y极上Cl-发生氧化反应:2Cl--2e-===Cl2↑，Y极是负极，电池工作时，Li+向X极区移动，A、C正确；外电路中电流由正极X流向负极Y，B错误；Y极每生成1 mol Cl2，转移2 mol电子，有2 mol Li+向正极移动，则X极区得到2 mol LiCl，D正确。 期末基础通关练（测试时间：15分钟） 3．（24-25高二上·广东佛山·期末）佛山新质生产力蓬勃发展。下列产业相关过程中不涉及电能转化的是 A．绿色陶瓷产业-氨氢能源燃烧 B．动力电池回收产业-电池放电处理 C．燃料电池汽车产业-氢燃料电池工作 D．智能家电产业-扫地机充电 A．A B．B C．C D．D 【答案】A 【解析】氨氢能源燃烧过程放出热量，化学能转化为热能、光能，不涉及电能转化；故A符合题意；电池放电处理过程中化学能转化为电能，故B不符合题意；氢燃料电池工作时化学能转化为电能，故C不符合题意；扫地机充电过程中电能转化为化学能，故D不符合题意；故选A。 2．（24-25高二上·北京·期末）化学电源在日常生活和高科技领域中都有广泛应用。下列说法不正确的是 铜锌原电池 纽扣电池 A．负极的电极反应为 B．正极的电极反应为 碱性锌锰干电池 铅蓄电池 C．锌作负极，发生氧化反应 D．放电一段时间后，电解质溶液酸性增强 A．A B．B C．C D．D 【答案】D 【解析】铜锌稀硫酸原电池，锌做负极，铜做正极，负极的反应为：，A正确；正极的氧化银得到电子发生还原反应生成银，电极反应式为Ag2O+2e-+H2O=2Ag+2OH-，B正确；碱性锌锰干电池，石墨棒作正极，Zn为负极，发生氧化反应，C正确；铅蓄电池放电时，总反应为Pb+PbO2+2H2SO4=2PbSO4+2H2O，使用一段时间后电解质溶液的酸性减弱，D错误；故选D。 3．（24-25高二上·北京昌平·期末）铜锌原电池的装置如图，下列说法正确的是 A．Cu是负极材料 B．盐桥中K+进入ZnSO4溶液 C．正极反应物Cu2+被氧化 D．Zn电极上发生反应Zn - 2e− = Zn2+ 【答案】D 【解析】金属的活泼性Zn大于Cu，Zn为负极，A错误；原电池中阳离子向正极移动，K+离子移向CuSO4溶液，B错误；正极上发生还原反应，Cu2+得电子被还原，C错误；Zn电极为负极，发生氧化反应，电极反应式为：Zn - 2e− = Zn2+，D正确；故选D。 4．（25-26高二上·广东深圳·期中）一种新型乙醇电池，使用磺酸类质子溶剂，能在200℃左右时工作。相比甲醇电池，其效率高出32倍且更安全。电池总反应为，电池示意图如下图，下列说法正确的是 A．a极为电池的正极 B．b极的电极反应为： C．电池工作时，电子由a极沿导线经灯泡流入b极 D．电解质溶液中的质子()从b极区向a极区转移 【答案】C 【分析】该燃料电池中，通入燃料乙醇的电极是负极，则a是负极，通入氧化剂氧气的电极b是正极，电解质溶液呈酸性，则负极反应式为C2H5OH+3H2O-12e-=2CO2↑+12H+，正极氧气得到电子被还原，电极反应式为4H++O2+4e-=2H2O，据此分析解答。 【解析】燃料电池中通入氧化剂的电极是正极，通入燃料的电极是负极，则a极为原电池负极、b极是正极，故A错误；由分析可知，b极是正极，氧气在正极得到电子生成水，电极反应式为：4H++O2+4e-=2H2O，故B错误；放电时，电子从负极沿导线流向正极，a是负极、b是正极，则电池工作时电子由a极沿导线经灯泡流入b极，故C正确；原电池中阳离子向正极移动，由分析可知，b极是正极，a极是负极，电解质溶液中的质子()从a极区向b极区转移，故D错误；故选C。 5．（24-25高二上·江苏盐城·期末）为达成2060年碳中和的远景目标，一种能够捕捉CO2的电化学装置如下图所示，下列说法错误的是 A．Al电极为电池的负极 B．石墨电极反应为2CO2+2e-= C．每生成1mol草酸铝，外电路中转移3mol电子 D．在捕捉CO2过程中，不断向Al电极移动 【答案】C 【分析】根据装置示意图可知该装置为原电池，铝作负极，发生失电子的氧化反应，电极反应式为，多孔石墨作正极，正极发生得电子的还原反应，电极反应式为2CO2+2e-=，据此回答。 【解析】由分析知，铝作负极，发生失电子的氧化反应，A正确；由分析知，多孔石墨作正极，正极发生得电子的还原反应，电极反应式为2CO2+2e-=，B正确；每生成1mol的草酸铝，则有2molAl失电子，共转移6mol电子，C错误；在原电池装置中，阴离子向着负极移动，故在捕捉CO2过程中，不断向Al电极移动，D正确；故选C。 6．（24-25高二上·广东茂名·期末）我国科学家研发了一种水系可逆电池，将两组阴离子、阳离子复合膜反向放置分隔两室电解液，充、放电时，复合膜层间的解离成和，工作原理如图所示。下列说法正确的是 A．放电时正极的电极反应式为 B．放电时正极区升高 C．充电时与外接直流电源正极相连，将电能转化为化学能 D．当放电时，复合膜层间有解离时，正极区溶液增重 【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，结合复合膜层电离出的氢氧根离子生成，负极的电极反应式为，多孔纳米片为正极，二氧化碳在正极得到电子转化为甲酸，电极反应为，总的电极反应为： ，充电时的电极反应与放电时的反应相反，由此分析。 【解析】据分析，放电时，多孔纳米片为正极，二氧化碳在正极得到电子转化为甲酸，电极反应为，故A错误；由分析可知，放电时，多孔纳米片为正极，酸性条件下二氧化碳在正极得到电子发生还原反应生成甲酸，电极反应式为，甲酸在氯化钠溶液中电离出氢离子使电极附近溶液减小，故B错误；放电时为负极发生氧化反应，因此充电时与直流电源的负极相连，故C错误；由分析可知，放电时，多孔纳米片为正极，酸性条件下二氧化碳在正极得到电子发生还原反应生成甲酸，电极反应式为，复合膜层间有水解离时，外电路转移电子，则正极增加的质量为，故D正确；故选D。 期末综合拓展练（测试时间：25分钟） 7．（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】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；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。 8．（2025·四川泸州·一模）一种以溶液作为电解质溶液的高能镍氢电池，其工作原理如图所示。下列说法错误的是 A．电极a为正极 B．电极a的电势比电极b的电势低 C．离子交换膜允许离子从a极室流向b极室 D．电池总反应式： 【答案】B 【分析】由图可知，电极b上被氧化生成，则电极b为负极，发生电极反应：；电极a上被还原生成，则电极a为正极，发生电极反应：，据此解答。 【解析】由分析可知，电极a为正极，A正确；由分析可知，电极a为正极，电极b为负极，正极的电势高于负极的电势，则电极a的电势比电极b的电势高，B错误；由分析可知，电极a为正极，发生电极反应：；电极b为负极，发生电极反应：，即电极a上生成，电极b上消耗，会从正极区移向负极区，则离子交换膜允许离子从a极室流向b极室，C正确；由分析可知，正极电极反应为：，负极电极反应为：，联立两式同时保证得失电子守恒，可得电池总反应式为：，D正确；故选B。 9．（2025·广东·模拟预测）氢能作为前沿新兴产业被写入《政府工作报告》。如图所示为一种新型“全氢电池”的简易示意图(起始时两侧溶液质量相等)。下列说法不正确的是 A．电极电势：吸附层吸附层 B．该电池工作时总反应的方程式为 C．吸附层a为负极，电极反应式为 D．标准状况下，右侧电池产生时，理论上两侧电解质溶液质量差88 g 【答案】C 【分析】吸附层a吸收H2，作负极，发生的电极反应：，吸附层b释放H2，作正极，发生的电极反应：，离子交换膜为钠离子交换膜，钠离子从左边移动到右边，电池的总反应为，据此分析解答。 【解析】在原电池中，负极电极电势低于正极，由分析知，吸附层a为负极，吸附层b为正极，故电极电势：吸附层a<吸附层b，A正确；由分析知，负极反应为，正极反应为，总反应为，B正确；由分析知，吸附层a为负极，但左侧为碱性环境，电极反应式为， C错误；标准状况下,右侧产生(1 mol)时，转移2 mol电子。左侧溶液减少44 g（吸附1 mol H2、移出2 molNa+），右侧溶液增加44 g（移入2 mol Na+、逸出1 mol H2），两侧质量差为44 g - (-44 g)=88 g，D正确；故选C。 10．（2025·广东清远·一模）如图是某科研小组研制电池的简单示意图。该电池工作原理可表示为。下列有关该电池说法错误的是 A．实现了化学能向电能的转化 B．电极b为正极 C．熔融Na发生了还原反应 D．电子由电极a经外电路流向电极b 【答案】C 【分析】此装置为原电池，a侧为负极失电子发生氧化反应，b侧为正极得电子发生还原反应，据此分析： 【解析】电池是将化学能转化为电能的装置，该装置为原电池，实现了化学能向电能的转化，A正确；反应中Na失电子发生氧化反应，为负极（电极a），中得电子发生还原反应，为正极（电极b），B正确；熔融Na中Na元素化合价从0价升高到+1价，失电子发生氧化反应，而非还原反应，C错误；电子由负极（电极a）经外电路流向正极（电极b），D正确；故选C。 11．（2025·广东肇庆·一模）一种高性能的光可充电水系钠离子电池的工作原理如图所示。充电时，在光照条件下，电极产生电子和空穴(，具有强氧化性)，驱动两极反应而完成充电。下列说法错误的是 A．放电时，电极I为负极 B．充电时，电极上的电极反应式为 C．放电时，需闭合开关、打开开关，并对电极采取避光措施 D．充电时，电路每转移，理论上阴极室中溶液的质量增加 【答案】B 【分析】充电时，需打开开关，闭合开关，在光照条件，电极产生电子和空穴(，具有强氧化性)，电极为阴极，得到电子，电极反应为，电极为阳极，发生反应。而放电时，需闭合开关，打开开关，对电极做避光处理，电极为负极，电极为正极。 【解析】放电时电极I为负极，A正确；由以上分析可知，充电时电极上发生的电极反应为，B错误；由以上分析可知放电时，需闭合开关，打开开关，对电极做避光处理，C正确；充电时，电路每转移，理论上阳极室有通过交换膜进入阴极室，阴极室溶液质量增加，D正确；故选B。 12．（2025·湖南湘西·一模）我国科技工作者研发了一种新型“酸碱混合硝酸-锌”电池，其工作原理如图所示，图中“双极膜”中间层中的解离为和，并在电场作用下分别向两极迁移。下列说法正确的是 A．电池工作时，双极膜中向锌电极迁移 B．电池工作过程中，锌电极附近溶液的升高 C．催化电极的反应式： D．当有电子通过导线时，负极区溶液质量增加 【答案】C 【解析】催化电极为正极，锌电极为负极，所以双极膜中应向催化电极迁移，A项错误；电极的电极反应式为，消耗，故锌电极附近溶液的降低，B项错误；催化电极为正极，在正极得电子发生还原反应生成，电极反应式为，C项正确；锌电极反应式为，当有电子通过导线时，溶解(质量为)，同时有进入负极区，负极区溶液质量增加，D项错误；故选C。 13．（2025·浙江·一模）研究燃料电池性能的装置如图所示，两电极区间用只允许通过的半透膜隔开。下列说法不正确的是 A．电池负极的电极反应式为： B．为该电池反应的催化剂 C．放电过程中需补充的物质A为 D．电池工作时，每生成1 mol，将会有1 mol 通过半透膜移向右侧 【答案】D 【分析】燃料电池原理为原电池，如图所示，一侧为负极，失电子发生氧化反应又因含有KOH溶液呈碱性，因此负极反应式为；一侧为正极，得电子发生还原反应，，生成的又被氧化，发生反应，因此正极总反应为，据此分析： 【解析】负极发生氧化反应，中C为+2价，转化为中+4价C，失去。碱性环境下（左侧有KOH），电极反应式为，电荷、原子均守恒，A正确；右侧得电子生成（），又被氧化为（），循环使用，总量不变，为催化剂，B正确；右侧生成需，且被氧化需酸性条件（），故物质A为提供和，C正确；生成1 mol时，负极转移2 mol，为平衡电荷，（+1价）需迁移2 mol至正极，D错误；故选D。 14．（2025·山东·一模）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，理论上说肯定错误的是 A．正极反应的催化剂是i B．图a中，i到ii过程的活化能一定最高 C．燃料电池工作过程中，两极区溶液均保持不变 D．电池工作过程中，当转移，正极室的溶液质量增加 【答案】C 【分析】由题干可知，该装置为燃料电池，由图a可知，电极Ⅰ上被还原为，为正极，电极反应为：，由图b可知，电极Ⅱ上被氧化为，为负极，电极反应为：。 【解析】燃料电池中，正极发生还原反应（得电子），图a为电极I的机理，涉及的还原过程。催化剂在反应前后不变，图a中i参与反应循环且最终再生，故i是正极反应的催化剂，A正确；已知获得第一个电子的过程最慢（决速步），活化能越高反应越慢。图a中i→ii为结合H⁺和第一个电子生成中间产物的过程，即得第一个电子的步骤，故该过程活化能最高，B正确；负极（图c）反应为，为保持电中性，H⁺通过质子交换膜移向正极，负极区H⁺浓度可能不变；正极反应为，生成使溶液体积增大，H⁺浓度降低，pH增大，两极区pH并非均不变，C错误；当转移时，正极消耗（质量），同时有（质量）从负极迁移进入正极室参与反应，因此正极室溶液质量增加量为进入物质的总质量，即，D正确；故选C。 15．（2025·湖北武汉·模拟预测）一种可植入体内控制血糖浓度的微型电池工作原理如图所示。当传感器检测到血糖浓度(以葡萄糖浓度计)高于标准时，电池启动。下列叙述错误的是 A．等质量纳米Pt比Pt片的催化效率更高 B．血糖的浓度越高，b电极的电势越低 C．血糖仪工作时，b电极附近的pH略微升高 D．消耗18 mg葡萄糖，理论上a电极有0.2 mmol电子流入 【答案】C 【分析】由图可知，放电时为原电池，电极a上O2得电子生成OH-，则电极a为正极，电极b为负极，负极b上Cu2O失电子生成CuO、CuO氧化葡萄糖(C6H12O6)生成葡萄糖酸(C6H12O7)，正极反应式为O2+4e-+2H2O=4OH-，负极反应为Cu2O-2e-+2OH-=2CuO+H2O、C6H12O6+2CuO=C6H12O7+Cu2O，电池总反应式为2C6H12O6+O2=2C6H12O7，放电时阳离子移向正极，阴离子移向负极，据此分析； 【解析】纳米材料具有更大的比表面积，催化活性更高，等质量纳米Pt比Pt片催化效率更高，A正确；b电极为负极（葡萄糖氧化为葡萄糖酸），血糖浓度越高，葡萄糖（还原态）浓度增大，b电极电势越低，B正确；b电极为负极，发生氧化反应将葡萄糖(C6H12O6)氧化为葡萄糖酸(C6H12O7)，酸性物质的生成或OH-的消耗（电极反应式为C6H12O6+ 2OH- - 2e⁻-= C6H12O7+ H2O）均导致b电极附近pH降低，C错误；b电极为电池负极，在b电极上失电子转化成，电极反应式为，然后葡萄糖被氧化为葡萄糖酸，被还原为，则电池总反应为，根据反应，可知，参加反应时转移电子，的物质的量为，则消耗葡萄糖时，理论上a电极有电子流入，D正确；故选C。 16．（2025·安徽合肥·模拟预测）标准电极常用于测定其他电极的电势，测知电极的电势高于Cu电极的电势。下列叙述正确的是 A．Cu电极为正极，发生还原反应 B．溶液可用乙醇代替 C．电极的电极反应式为 D．微孔瓷片起到阻隔离子通过的作用 【答案】C 【分析】根据题干信息，电极的电势高于Cu电极的电势，则电极为正极，得到电子发生还原反应，则电极反应式为：，Cu电极为负极，失去电子发生氧化反应，电极反应式为：，据此分析解答。 【解析】已知电极电势高于Cu电极，故为正极，Cu为负极，负极发生氧化反应，A错误；K2SO4溶液作为电解质溶液需导电，乙醇是非电解质，不能导电，不可代替，B错误；为正极，发生还原反应，中Hg为+1价（，得e⁻生成Hg（0价），电极反应式为，C正确；微孔瓷片允许离子通过以平衡电荷，并非阻隔离子，D错误；故选C。 17．（2025·浙江·一模）我国科学家在太阳能光电催化—化学耦合分解硫化氢研究中获得新进展，相关装置如图所示：下列说法不正确的是 A．该离子交换膜为阳离子交换膜 B．b极发生的电极反应为 C．理论上每转移电子，分解H2S气体22.4 L(标况) D．能量转化方式主要为光能→电能→化学能 【答案】C 【分析】根据图示，a极上氢离子转化为氢气，得电子，发生还原反应，b极上I-转化为，失电子，发生氧化反应，则a极为正极，b极为负极，氢离子通过质子交换膜向a电极移动，据此分析解答。 【解析】由分析可知，a极为正极，b极为负极，且a极上氢离子转化为氢气，消耗H+，右侧H2S转化为S的过程中生成H+，则氢离子通过质子交换膜向a电极移动，该离子交换膜为阳离子交换膜，A正确；根据图示，b极上I-失电子转化为，根据得失电子守恒和电荷守恒配平电极方程式为：，B正确；H2S转化为S的过程中生成H+，S元素由-2价上升到0价，理论上每转移电子，有0.5 molH2S分解，标况下的体积为11.2 L，C错误；根据图示，a电极在光照的条件下进行反应，该制氢工艺中光能转化为电能，最终转化为化学能，D正确；故选C。 18．（2025·福建漳州·三模）一种新型的H2-Pb燃料电池如图所示(其中B电极表面有催化材料和气体扩散层)。 下列说法错误的是 A．电池工作时A电极为正极，X为Na+ B．A电极电极反应式为 C．右室通入2.24 L(标准状况下)H2时，有0.3 molX通过交换膜 D．B电极表面使用催化材料和气体扩散层可提升电池效率 【答案】C 【分析】燃料电池中燃料（H2）在负极反应，B电极通入H2，故B为负极，反应式为：H2 - 2e- + 2OH- = 2H2O，A为正极，电极反应式为：。 【解析】燃料电池中燃料（H2）在负极反应，B电极通入H2，故B为负极，A为正极；阳离子向正极移动，X为Na+，A正确；A为正极，中2价Pb得电子被还原为Pb，电极反应式为，电荷与原子守恒，B正确；若无泄压阀装置，右室通入0.1 mol H2（2.24L标准状况），H2在负极失电子：H2 - 2e- + 2OH- = 2H2O，转移0.2 mol电子，Na+向正极移动，通过交换膜的Na+为0.2 mol，但图示上有泄压阀，通入的H2过量，故无法以通入的H2量进行计算，C错误；催化材料加快反应速率，气体扩散层促进H2扩散，可提升电池效率，D正确；故选C。 1 / 3 学科网（北京）股份有限公司 $