第一节 原电池（举一反三专项训练，北京专用）【上好课】化学人教版选择性必修1

第一节 原电池 题型01 原电池的工作原理 题型02 原电池原理的应用 题型03 一次电池 题型04 二次电池 题型05 燃料电池 题型06 新型电池 题型01 原电池的工作原理 1．原电池的构成条件 (1)定义：能把__________转化为__________的装置。 (2)构成条件： 2．实验探究： (1)锌和硫酸铜溶液反应中的能量转化 向一只烧杯中加入1.0 mol•L－1 CuSO4溶液约30 mL，再加入适量锌粉，现象是Zn逐渐__________，溶液颜色__________，有__________物质生成，用温度计测量溶液的温度，温度__________，能量变化的主要形式是__________转化为__________。 (2)铜锌原电池的构造与工作原理 电池名称 单液电池 双液电池(盐桥电池) 实验装置 实验现象 电流表 指针__________ 电极变化 锌片逐渐溶解，铜片质量__________ 电流变化 一段时间后，电流逐渐衰减 产生的电流持续、稳定 微观探析 锌片的Zn失去电子形成__________进入溶液，质量减轻； 电子通过导线传递到铜片上形成电流，电流表指针偏转； 溶液中的__________在铜片获得电子变成__________沉积在铜片上，质量增加 符号表征 电极反应式 Zn片：____________________(__________反应) Cu片：____________________(__________反应) 电池总反应 Zn＋Cu2＋===Zn2＋＋Cu 能量转换 __________转化为__________能 盐桥 ①盐桥成分：含有KCl饱和溶液的琼脂。作用：使两个半电池形成__________； ②平衡两侧溶液的电荷，使溶液保持__________；离子移动方向：Cl－移向ZnSO4溶液(负极区)，K＋移向CuSO4溶液(正极区)。 ③避免电极与电解质溶液直接__________，相比单液原电池有利于最大程度地将化学能转化为电能 3．原电池的工作原理(以锌铜原电池为例) 溶液中的阳离子向__________移动，阴离子向__________移动，电子只能在导线中流动而不能在溶液中流动，离子只能在溶液中移动而不能在导线中移动，原电池的内电路和外电路分别通过离子的移动和电子的流动而形成闭合回路，可形象地描述为“______________________________”。 4．电极反应式的书写 (1)电极反应式书写要求 电极反应式符合离子方程式书写要求，用“===”表示，注意分子、离子形式及电子、电荷、元素守恒。 (2)一般电极反应式的书写方法 a定电极，标得失。按照负极发生氧化反应，正极发生还原反应，判断出电极反应产物，找出得失电子的数量。 b看环境，配守恒。电极产物在电解质溶液中应能稳定存在，如碱性介质中生成的H＋应让其结合OH－生成水。电极反应式要依据电荷守恒和质量守恒、得失电子守恒等加以配平。 c两式加，验总式。两电极反应式相加，与总反应方程式对照验证。 【典例1】(2026·北京师大附中高二期中)将图所示实验装置的K闭合，下列说法正确的是( ) A．Zn电极上发生还原反应 B．电子沿Zn→a及b→Cu路径流动 C．片刻后甲池中c(K＋)增大 D．片刻后可观察到滤纸b点变红色 【变式1-1】图甲和图乙均是双液原电池装置。下列说法不正确的是(　) A．甲中电池总反应的离子方程式为Cd(s)＋Co2＋(aq)===Co(s)＋Cd2＋(aq) B．反应2Ag(s)＋Cd2＋(aq)===Cd(s)＋2Ag＋(aq)能够发生 C．盐桥的作用是形成闭合回路，并使两边溶液保持电中性 D．乙中有1 mol电子通过外电路时，正极有108 g Ag析出 【变式1-2】(2026·北京师大附中高二期中)某学习小组查阅资料知氧化性：MnO4-＞Fe3+，设计了双液原电池，结构如下图所示。盐桥中装有琼脂与饱和K2SO4溶液。下列说法正确的是 A．溶液A为Fe2(SO4)3溶液 B．乙烧杯中的电极反应式为MnO4- +8H＋＋5e-=4H2O+ Mn2+ C．外电路的电流方向为从a到b D．电池工作时，盐桥中的SO42-移向乙烧杯 【变式1-3】(2026·北京东直门中学高二检测)某同学研究FeSO4溶液和AgNO3溶液的反应，设计如下对比实验。 实验 现象 连通电路后，电流表指针向右偏转，分别取反应前和反应一段时间后甲烧杯中的溶液，滴加KSCN溶液，前者几乎无色，后者显红色 连通电路后，电流表指针向左发生微小的偏转，丙、丁烧杯中均无明显现象 下列说法正确的是( ) A．仅由Ⅰ中的现象可推知Ag+的氧化性强于Fe3+ B．Ⅱ中电流表指针向左偏转的原因是氧化了银电极 C．Ⅱ中若将银电极换成石墨电极，电流表指针可能不再向左偏转 D．对比Ⅰ、Ⅱ可知，Ⅰ中NO3-氧化了Fe2+ 题型02 原电池原理的应用 1．加快氧化还原反应的速率 构成原电池的反应速率比直接接触的反应速率________，例如，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。 2．比较金属活动性强弱 例如，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 (注意电解质溶液对电极反应的影响)。 3．设计原电池 理论上，任何一个________的氧化还原反应，都可以设计成原电池。 (a)外电路 负极——化合价升高的物质 正极——活泼性弱的物质，一般选碳棒 (b)内电路：化合价降低的物质作电解质溶液。 如：2FeCl3＋Cu===2FeCl2＋CuCl2 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 【典例2】有A、B、C、D四块金属片，进行如下实验，据此判断四种金属的活动性顺序是(　　) ①A、B用导线相连后，同时浸入稀H2SO4溶液中，A极为负极； ②C、D用导线相连后，同时浸入稀H2SO4溶液中，电流由D→导线→C； ③A、C相连后，同时浸入稀H2SO4溶液中，C极产生大量气泡； ④B、D相连后，同时浸入稀H2SO4溶液中，D极发生氧化反应。 A．A＞C＞D＞B B．A＞B＞C＞D C．C＞A＞B＞D D．B＞D＞C＞A 【变式2-1】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2-2】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 【变式2-3】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 题型03 一次电池 一次电池：也叫作__________，常见的一次电池有普通锌锰电池、碱性锌锰电池、纽扣式银锌电池。 锌锰干电池 负极反应式：Zn+2OH--2e-===Zn(OH)2； 正极反应式：______________________________； 总反应：Zn+2MnO2+2H2O===2MnO(OH)+Zn(OH)2 银锌纽扣电池 负极反应式：Zn+2OH--2e-===ZnO+H2O； 正极反应式：______________________________； 总反应：Zn+Ag2O===ZnO+2Ag 【典例3】(2024·北京卷，3)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，NH4+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＋ 【变式3-1】(2026·北京交大附中高二期中)碱性锌锰干电池的结构示意图如下图。该电池放电时发生反应：Zn+2MnO2+H2O=2MnOOH+ZnO。下列说法正确的是( ) A．理论上，每转移0.1mol电子，有8.8gMnOOH生成 B．发生还原反应 C．正极发生反应MnO2+H++e-=MnOOH D．电池工作时向正极方向移动 【变式3-2】碱性电池具有容量大、放电电流大的特点，因而得到广泛应用。某碱性锌锰电池以氢氧化钾溶液为电解液，电池反应为Zn+2MnO2+H2O=Zn(OH)2+Mn2O3，下列说法错误的是(　　) A．电池工作时，锌失去电子 B．电池的正极反应式为2MnO2+H2O+2e-=Mn2O3+2OH- C．电池工作时，电子由正极通过外电路流向负极 D．外电路中每通过0.2 mol电子，锌的质量理论上减小6.5 g 【变式3-3】(2025·北京清华大学附中高二期中)碱性锌锰电池是普通锌锰电池的升级换代产品，图1、图2分别为碱性锌锰电池和普通锌锰电池的构造图。其总反应分别为：Zn+2MnO2+2H2O=2MnO(OH)+Zn(OH)2，Zn+2MnO2+2NH4Cl=Zn(NH3)2Cl2+2MnO(OH)。下列关于两种电池的说法中，正确的是 A．两种电池的负极反应物均为外壳金属 B．两种电池工作时都是MnO2发生氧化反应 C．碱性锌锰电池工作时KOH不参与电极反应 D．碱性锌锰电池中离子导体与电极反应物接触更充分 题型04 二次电池 1．二次电池：又称为__________或蓄电池，__________是最常见的二次电池。充、放电时各电极上发生的反应： 2．铅蓄电池的构造与工作原理 铅酸蓄电池是最常见的二次电池，总反应：Pb+PbO2+2H2SO4____________________。 (1)放电时 负极反应式：Pb+ SO42- -2e-==__________； 正极反应式：PbO2+4H++SO42-+2e-==____________________。 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-===____________________； 阳极反应式：PbSO4+2H2O-2e-===____________________。 ①充电一段时间电解质溶液的pH__________(填“增大”“减小”或“不变”)。 ②充电时电极的连接，负接负作__________极，正接正作__________极。 2．锂离子电池 常见锂离子电池的构造与工作原理 负极材料 正极材料 电解质溶液 嵌锂石墨(LixC6) 磷酸铁锂(LiFePO4)或钴酸锂(LiCoO2) 锂离子的载体，如六氟磷酸锂(LiPF6)的碳酸酯无水溶液 装置与工作原理 (以钴酸锂-石墨锂电池为例) 放电：总反应：LixC6＋Li(1－x)CoO2===6C＋LiCoO2 负极反应：______________________________； 正极反应：______________________________； 【典例4】一种可充放电Li－O2电池的结构示意图如图所示。该电池放电时，产物为Li2O和Li2O2，随温度升高Q(消耗1molO2转移的电子数)增大。下列说法不正确的是( ) A．熔融盐中LiNO3的物质的量分数影响充放电速率 B．充放电时，Li＋优先于K+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O2-转化为O22- D．充电时，锂电极接电源负极 【变式4-1】镍镉电池是二次电池，其工作原理示意图如下(L 为小灯泡，K1、K2为开关，a、b为直流电源的两极)。 下列说法不正确的是( ) A．断开K2、合上K1，镍镉电池能量转化形式：化学能→电能 B．断开K1、合上K2，电极A为阴极，发生还原反应 C．电极B发生氧化反应过程中，溶液中KOH浓度不变 D．镍镉二次电池的总反应式：Cd+ 2NiOOH+2H2OCa(OH)2+2Ni(OH)2 【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Li xSi+Li1- xCoO2Si+LiCoO2 【变式4-3】科学家基于Cl2易溶于CCl4的性质，发展了一种无需离子交换膜的新型氯流电池可作储能设备如图所示，关闭开关b，CCl4中Cl2的含量降低。 下列说法正确的是( ) A．放电时，钛电极的反应：NaTi2(PO4)3+2Na++2e-=Na3Ti2(PO4)3 B．放电时，Cl-透过多孔碳电极向NaCl溶液中迁移 C．放电时NaCl溶液的浓度和pH均增大 D．充电过程中，CCl4吸收0.25molCl2，钛电极质量理论上增加23g 题型05 燃料电池 1．燃料电池 (1)利用__________(如氢气、烃、肼、甲醇、氨、煤气等液体或气体)和__________之间发生的氧化还原反应将化学能直接转换成电能的化学电池。工作时，燃料和氧化剂连续地由外部供给，在电极上不断地进行反应，生成物不断地被排除，能连续不断地提供电能。 2．氢氧燃料电池的工作原理 电极：惰性电极。燃料：H2 (1)碱性电解质 总反应：2H2＋O2===2H2O 负极：____________________； 正极：____________________。 (2)酸性电解质 总反应：2H2＋O2===2H2O 负极：____________________； 正极：____________________。 3．电池特点 ①能量转换率高，污染小。 ②工作时，燃料和氧化剂连续地由外部供给，在电极上不断进行反应，连续不断地提供电能。 【典例5】(2026·北京景山学校高二期中)镁海水燃料电池(如图)具有高能量密度、低成本等优势，在多个领域具有重要应用。若空气中氧气的体积分数为20%，下列说法正确的是( ) A．该电池在碱性较强的电解质溶液中仍能持续放电 B．电流方向：镁电极→用电器→多孔石墨电极 C．多孔石墨电极的电极反应式为O2+4H++4e-=2H2O D．标准状况下每消耗22.4L空气，理论上消耗9.6gMg 【变式5-1】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 【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 【变式5-3】(2026·北京景山学校高二期中)一种NO-空气燃料电池的工作原理如图所示，该电池工作时，下列说法正确的是( ) A．H+通过质子交换膜向左侧多孔石墨棒移动 B．负极的电极反应式为NO-3e-+2H2O=NO3-+4H+ C．若产生1molHNO3，则通入O2的体积应等于16.8L D．左侧石墨电极电势高于右侧石墨电极 题型06 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)。 ②NO3-通过交换膜移向a极。 【典例6】(2026·北京师大附属实验中学高二检测)一种新型无隔膜Zn/MnO2液流电池的工作原理如图所示。电池以锌箔、石墨毡为电极，ZnSO4和MnSO4的混合液作电解质溶液。下列说法正确的是( ) A．过程I为充电过程，接电源负极 B．过程I，MnO2沉积过程电极附近溶液增大 C．过程II，电解质溶液中SO42-向石墨毡电极移动 D．过程II，当外电路转移2mole-时，两电极质量变化的差值为 【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 【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 【变式6-3】(2025·北京师大第二附中高二期中)一种高性能的碱性硼化钒(VB2)—空气电池如下图所示。电池的总反应为：4VB2+11O2+20OH-=8 B(OH)4-+4 VO43-。该电池工作时，下列说法不正确的是( ) A．电子由VB2电极经外电路流向复合碳电极 B．正极区溶液的pH升高、负极区溶液的pH降低 C．VB2电极发生反应：VB2+16OH--11e-= VO43- +2B(OH)4- +4H2O D．若有0.01molVB2参与反应，则有0.16molOH-通过阴离子交换膜移到负极 15 / 15 学科网(北京)股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $ 第一节 原电池 题型01 原电池的工作原理 题型02 原电池原理的应用 题型03 一次电池 题型04 二次电池 题型05 燃料电池 题型06 新型电池 题型01 原电池的工作原理 1．原电池的构成条件 (1)定义：能把化学能转化为电能的装置。 (2)构成条件： 2．实验探究： (1)锌和硫酸铜溶液反应中的能量转化 向一只烧杯中加入1.0 mol•L－1 CuSO4溶液约30 mL，再加入适量锌粉，现象是Zn逐渐溶解，溶液颜色变浅，有红色物质生成，用温度计测量溶液的温度，温度升高，能量变化的主要形式是化学能转化为热能。 (2)铜锌原电池的构造与工作原理 电池名称 单液电池 双液电池(盐桥电池) 实验装置 实验现象 电流表 指针偏转 电极变化 锌片逐渐溶解，铜片质量增加 电流变化 一段时间后，电流逐渐衰减 产生的电流持续、稳定 微观探析 锌片的Zn失去电子形成Zn2＋进入溶液，质量减轻； 电子通过导线传递到铜片上形成电流，电流表指针偏转； 溶液中的Cu2＋在铜片获得电子变成Cu沉积在铜片上，质量增加 符号表征 电极反应式 Zn片：Zn－2e－===Zn2＋(氧化反应) Cu片：Cu2＋＋2e－===Cu(还原反应) 电池总反应 Zn＋Cu2＋===Zn2＋＋Cu 能量转换 化学能转化为电能 盐桥 ①盐桥成分：含有KCl饱和溶液的琼脂。作用：使两个半电池形成闭合回路； ②平衡两侧溶液的电荷，使溶液保持电中性；离子移动方向：Cl－移向ZnSO4溶液(负极区)，K＋移向CuSO4溶液(正极区)。 ③避免电极与电解质溶液直接反应，相比单液原电池有利于最大程度地将化学能转化为电能 3．原电池的工作原理(以锌铜原电池为例) 溶液中的阳离子向正极移动，阴离子向负极移动，电子只能在导线中流动而不能在溶液中流动，离子只能在溶液中移动而不能在导线中移动，原电池的内电路和外电路分别通过离子的移动和电子的流动而形成闭合回路，可形象地描述为“电子不下水，离子不上岸”。 4．电极反应式的书写 (1)电极反应式书写要求 电极反应式符合离子方程式书写要求，用“===”表示，注意分子、离子形式及电子、电荷、元素守恒。 (2)一般电极反应式的书写方法 a定电极，标得失。按照负极发生氧化反应，正极发生还原反应，判断出电极反应产物，找出得失电子的数量。 b看环境，配守恒。电极产物在电解质溶液中应能稳定存在，如碱性介质中生成的H＋应让其结合OH－生成水。电极反应式要依据电荷守恒和质量守恒、得失电子守恒等加以配平。 c两式加，验总式。两电极反应式相加，与总反应方程式对照验证。 【典例1】(2026·北京师大附中高二期中)将图所示实验装置的K闭合，下列说法正确的是( ) A．Zn电极上发生还原反应 B．电子沿Zn→a及b→Cu路径流动 C．片刻后甲池中c(K＋)增大 D．片刻后可观察到滤纸b点变红色 【答案】B 【解析】首先判断这是一个原电池+电解池的组合装置： 甲池(Zn、ZnSO₄溶液)和乙池(Cu、CuSO₄溶液)通过盐桥构成原电池，Zn比Cu活泼，因此Zn是负极，发生氧化反应，Cu是正极，发生还原反应，上方的滤纸(饱和硫酸钠、酚酞溶液浸湿)构成电解池，a为阴极，b为阳极。A项，Zn是负极，发生氧化反应，A错误；B项，电子只能在导线中流动，不能在溶液(或滤纸的电解质中)流动，路径应为Zn→a、b→Cu，B正确；C项，盐桥中的K⁺会向正极(乙池)移动，甲池中c(K⁺)不会增大，C错误；D项，酚酞溶液遇到碱会变红色，a为阴极，电极反应式为：2H2O+2e-=H2↑＋2OH-，阴极附近显碱性，可观察到滤纸a点变红色，D错误；故选B。 【变式1-1】图甲和图乙均是双液原电池装置。下列说法不正确的是(　) A．甲中电池总反应的离子方程式为Cd(s)＋Co2＋(aq)===Co(s)＋Cd2＋(aq) B．反应2Ag(s)＋Cd2＋(aq)===Cd(s)＋2Ag＋(aq)能够发生 C．盐桥的作用是形成闭合回路，并使两边溶液保持电中性 D．乙中有1 mol电子通过外电路时，正极有108 g Ag析出 【答案】B 【解析】由甲可知Cd的活动性强于Co，由乙可知Co的活动性强于Ag，即Cd的活动性强于Ag，故Ag不能置换出Cd，B项错误。 【变式1-2】(2026·北京师大附中高二期中)某学习小组查阅资料知氧化性：MnO4-＞Fe3+，设计了双液原电池，结构如下图所示。盐桥中装有琼脂与饱和K2SO4溶液。下列说法正确的是 A．溶液A为Fe2(SO4)3溶液 B．乙烧杯中的电极反应式为MnO4- +8H＋＋5e-=4H2O+ Mn2+ C．外电路的电流方向为从a到b D．电池工作时，盐桥中的SO42-移向乙烧杯 【答案】B 【解析】根据题意可知，氧化性MnO4-＞Fe3+，则在原电池反应中，乙烧杯中含有高锰酸钾，因此MnO4-在b电极得电子，b电极为正极，则溶液A含有Fe2+，Fe2+在a电极失电子，a电极为负极。A项，由分析可知，Fe2+在a电极失电子，则溶液A含有Fe2+，故A错误；B项，乙烧杯中(b电极)发生还原反应，Mn元素的化合价降低，电极反应式为MnO4- +8H＋＋5e-=4H2O+ Mn2+，故B正确；C项，根据分析可知，a电极为负极，b电极为正极，电流由正极沿导线流入负极，则电流从b经过外电路流向a，故C错误；D项，电池工作时，乙池消耗MnO4-、H+，阳离子消耗更多，则盐桥中K+移向乙池，甲池Fe2+失电子生成Fe3+，正电荷数增多，则盐桥中的SO42-移向甲烧杯，故D错误；故选B。 【变式1-3】(2026·北京东直门中学高二检测)某同学研究FeSO4溶液和AgNO3溶液的反应，设计如下对比实验。 实验 现象 连通电路后，电流表指针向右偏转，分别取反应前和反应一段时间后甲烧杯中的溶液，滴加KSCN溶液，前者几乎无色，后者显红色 连通电路后，电流表指针向左发生微小的偏转，丙、丁烧杯中均无明显现象 下列说法正确的是( ) A．仅由Ⅰ中的现象可推知Ag+的氧化性强于Fe3+ B．Ⅱ中电流表指针向左偏转的原因是氧化了银电极 C．Ⅱ中若将银电极换成石墨电极，电流表指针可能不再向左偏转 D．对比Ⅰ、Ⅱ可知，Ⅰ中NO3-氧化了Fe2+ 【答案】C 【解析】由实验Ⅰ可知甲烧杯溶液在反应后生成Fe3+ ，电子由石墨电极流向银电极，则石墨电极为负极，银电极为正极，负极发生反应：Fe2+-e-=Fe3+；由实验Ⅱ可知，银电极为负极，石墨电极为正极，负极发生反应：Ag-e-=Ag+。A项，因烧杯丁中无气体生成，因此pH=5的环境下NO3-不能氧化Fe2+ ，则Ⅰ中还有可能是O2在正极得电子，Fe2+ 在负极被氧化，不能证明Ag+在正极发生反应，故不能说明Ag+的氧化性强于Fe3+ ，A错误；B项，由金属活动性顺序知，Fe2+ 不能氧化Ag，B错误；C项，若将银电极换成石墨电极，Ⅱ中Fe2+可能被O2氧化导致电流表指针向右偏转，也可能不偏转，C正确；D项，由A项分析，pH=5的环境下NO3-不能氧化Fe2+ ，D错误；故选C。 题型02 原电池原理的应用 1．加快氧化还原反应的速率 构成原电池的反应速率比直接接触的反应速率快，例如，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。 2．比较金属活动性强弱 例如，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 (注意电解质溶液对电极反应的影响)。 3．设计原电池 理论上，任何一个自发的氧化还原反应，都可以设计成原电池。 (a)外电路 负极——化合价升高的物质 正极——活泼性弱的物质，一般选碳棒 (b)内电路：化合价降低的物质作电解质溶液。 如：2FeCl3＋Cu===2FeCl2＋CuCl2 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 【典例2】有A、B、C、D四块金属片，进行如下实验，据此判断四种金属的活动性顺序是(　　) ①A、B用导线相连后，同时浸入稀H2SO4溶液中，A极为负极； ②C、D用导线相连后，同时浸入稀H2SO4溶液中，电流由D→导线→C； ③A、C相连后，同时浸入稀H2SO4溶液中，C极产生大量气泡； ④B、D相连后，同时浸入稀H2SO4溶液中，D极发生氧化反应。 A．A＞C＞D＞B B．A＞B＞C＞D C．C＞A＞B＞D D．B＞D＞C＞A 【答案】A 【解析】①活泼性较强的金属作原电池的负极，A、B用导线相连后，同时插入稀H2SO4中，A极为负极，则活动性：A＞B；②C、D用导线相连后，同时浸入稀硫酸中，电子由负极→导线→正极，电流方向与电子方向相反，电流由正极D→导线→负极C，则活动性：C＞D；③A、C相连后，同时浸入稀硫酸中，C极产生大量气泡，说明C为原电池的正极，较不活泼，则活动性：A＞C；④B、D相连后，同时浸入稀H2SO4溶液中，D极发生氧化反应，说明D为原电池的负极，则活动性：D＞B；所以有：A＞C＞D＞B，A项正确。 【变式2-1】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2-2】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。 【变式2-3】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。 题型03 一次电池 一次电池：也叫作干电池，常见的一次电池有普通锌锰电池、碱性锌锰电池、纽扣式银锌电池。 锌锰干电池 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 银锌纽扣电池 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 【典例3】(2024·北京卷，3)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，NH4+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 【解析】A项，酸性锌锰干电池，锌筒为负极，石墨电极为正极，故A错误；B项，原电池工作时，阳离子向正极(石墨电极)方向移动，故B错误；C项，MnO2发生得电子的还原反应，故C错误；D项，锌筒为负极，负极发生失电子的氧化反应Zn-2e-=Zn2＋，故D正确；故选D。 【变式3-1】(2026·北京交大附中高二期中)碱性锌锰干电池的结构示意图如下图。该电池放电时发生反应：Zn+2MnO2+H2O=2MnOOH+ZnO。下列说法正确的是( ) A．理论上，每转移0.1mol电子，有8.8gMnOOH生成 B．发生还原反应 C．正极发生反应MnO2+H++e-=MnOOH D．电池工作时向正极方向移动 【答案】A 【解析】锌粉为负极，失电子，发生氧化反应，电极反应式为Zn-2e-+2OH-=ZnO+H2O，石墨作正极，得电子，发生还原反应，电极反应式为MnO2+H2O+e-=MnOOH+OH-。A项，根据正极电极反应式MnO2+H2O+e-=MnOOH+OH-可知，理论上，每转移1mol电子，有1molMnOOH(质量为88 g)生成，则每转移0.1mol电子，有8.8gMnOOH生成，A正确；B项，Zn为负极发生氧化反应，B错误；C项，电解质为KOH(碱性)，正极发生反应MnO2+H2O+e-=MnOOH+OH-，C错误；D项，电池工作时OH-向负极方向移动，D错误；故选A。 【变式3-2】碱性电池具有容量大、放电电流大的特点，因而得到广泛应用。某碱性锌锰电池以氢氧化钾溶液为电解液，电池反应为Zn+2MnO2+H2O=Zn(OH)2+Mn2O3，下列说法错误的是(　　) A．电池工作时，锌失去电子 B．电池的正极反应式为2MnO2+H2O+2e-=Mn2O3+2OH- C．电池工作时，电子由正极通过外电路流向负极 D．外电路中每通过0.2 mol电子，锌的质量理论上减小6.5 g 【答案】C　 【解析】由电池反应可知，锌为负极，失去电子，电子从负极流出经外电路流向正极；外电路中每通过0.2 mol电子，参加反应的锌理论上为0.1 mol，即质量减小6.5 g。 【变式3-3】(2025·北京清华大学附中高二期中)碱性锌锰电池是普通锌锰电池的升级换代产品，图1、图2分别为碱性锌锰电池和普通锌锰电池的构造图。其总反应分别为：Zn+2MnO2+2H2O=2MnO(OH)+Zn(OH)2，Zn+2MnO2+2NH4Cl=Zn(NH3)2Cl2+2MnO(OH)。下列关于两种电池的说法中，正确的是 A．两种电池的负极反应物均为外壳金属 B．两种电池工作时都是MnO2发生氧化反应 C．碱性锌锰电池工作时KOH不参与电极反应 D．碱性锌锰电池中离子导体与电极反应物接触更充分 【答案】D 【解析】A项，碱性锌锰电池负极反应物是锌粉，不是金属外壳，A错误；B项，两种电池工作时都是MnO2发生还原反应，B错误；C项，碱性锌锰电池工作时，负极上Zn被氧化生成Zn(OH)2，其电极反应式为：Zn-2e-+2OH-=Zn(OH)2，则KOH参与电极反应，C错误；D项，碱性锌锰电池中电极反应物是锌粉，与离子导体接触更充分，D正确；故选D。 题型04 二次电池 1．二次电池：又称为充电电池或蓄电池，铅蓄电池是最常见的二次电池。充、放电时各电极上发生的反应： 2．铅蓄电池的构造与工作原理 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+ SO42- -2e-==PbSO4； 正极反应式：PbO2+4H++SO42-+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+ SO42-； 阳极反应式：PbSO4+2H2O-2e-===PbO2+4H++SO42-。 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。 2．锂离子电池 常见锂离子电池的构造与工作原理 负极材料 正极材料 电解质溶液 嵌锂石墨(LixC6) 磷酸铁锂(LiFePO4)或钴酸锂(LiCoO2) 锂离子的载体，如六氟磷酸锂(LiPF6)的碳酸酯无水溶液 装置与工作原理 (以钴酸锂-石墨锂电池为例) 放电：总反应：LixC6＋Li(1－x)CoO2===6C＋LiCoO2 负极反应：LixC6－xe－===6C＋xLi＋； 正极反应：Li(1－x)CoO2＋xLi＋＋xe－===LiCoO2； 【典例4】一种可充放电Li－O2电池的结构示意图如图所示。该电池放电时，产物为Li2O和Li2O2，随温度升高Q(消耗1molO2转移的电子数)增大。下列说法不正确的是( ) A．熔融盐中LiNO3的物质的量分数影响充放电速率 B．充放电时，Li＋优先于K+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O2-转化为O22- D．充电时，锂电极接电源负极 【答案】C 【解析】Li－O2电池放电时，锂电极为负极，发生反应：Li－e-=Li＋，多孔功能电极为正极，低温时发生反应：O2+2e-=O22-，随温度升高Q增大，正极区O22-转化为O2-；充电时，锂电极为阴极，得到电子，多孔功能电极为阳极，O22-或O2-失去电子。电池总反应方程式为：或，充放电时有Li＋参与或生成，因此熔融盐中LiNO3的物质的量分数影响充放电速率，A正确；B项，Li＋比K＋的半径小，因此Li＋优先于K+通过固态电解质膜，B正确；C项，放电时，正极得到电子，O22-中氧原子为-1价，O2-中氧原子为-2价，因此随温度升高Q增大，正极区O22-转化为O2-，C错误；D项，充电时，锂电极为阴极，连接电源负极，D正确；故选C。 【变式4-1】镍镉电池是二次电池，其工作原理示意图如下(L 为小灯泡，K1、K2为开关，a、b为直流电源的两极)。 下列说法不正确的是( ) A．断开K2、合上K1，镍镉电池能量转化形式：化学能→电能 B．断开K1、合上K2，电极A为阴极，发生还原反应 C．电极B发生氧化反应过程中，溶液中KOH浓度不变 D．镍镉二次电池的总反应式：Cd+ 2NiOOH+2H2OCa(OH)2+2Ni(OH)2 【答案】C 【解析】根据图示，电极A充电时为阴极，则放电时电极A为负极，负极上Cd失电子发生氧化反应生成Cd(OH)2，负极反应式为Cd-2e-+2OH-=Cd(OH)2，电极B充电时为阳极，则放电时电极B为正极，正极上NiOOH得电子发生还原反应生成Ni(OH)2，正极反应式为2NiOOH+2e-+2H2O=2Ni(OH)2+2OH-，放电时总反应为Cd+2NiOOH+2H2O=Cd(OH)2+2Ni(OH)2。A项，断开K2、合上K1，为放电过程，镍镉电池能量转化形式：化学能→电能，A正确；B项，断开K1、合上K2，为充电过程，电极A与直流电源的负极相连，电极A为阴极，发生还原反应，电极反应式为Cd(OH)2+2e-=Cd+2OH-，B正确；C项，电极B发生氧化反应的电极反应式为2Ni(OH)2-2e-+2OH-=2NiOOH+2H2O，则电极A发生还原反应的电极反应式为Cd(OH)2+2e-=Cd+2OH-，此时为充电过程，总反应为Cd(OH)2+2Ni(OH)2Cd+2NiOOH+2H2O，溶液中KOH浓度减小，C错误；D项，根据分析，放电时总反应为Cd+2NiOOH+2H2O=Cd(OH)2+2Ni(OH)2，则镍镉二次电池总反应式为Cd+2NiOOH+2H2OCd(OH)2+2Ni(OH)2，D正确；故选C。 【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Li xSi+Li1- xCoO2Si+LiCoO2 【答案】B 【解析】由题中信息可知，该电池充电时Li+得电子成为Li嵌入电极A中，可知电极A在充电时作阴极，故其在放电时作电池的负极，而电极B是电池的正极。A项，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正确；B项，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不正确；C项，放电时，电极B为正极，发生还原反应，反应可表示为Li1- xCoO2+ xLi+xe-= LiCoO2，C正确；D项，电池放电时，嵌入在非晶硅薄膜中的锂失去电子变成Li+，正极上Li1- xCoO2得到电子和Li+变为LiCoO2，故电池总反应可表示为Li xSi+Li1- xCoO2Si+LiCoO2，D正确。故选B。 【变式4-3】科学家基于Cl2易溶于CCl4的性质，发展了一种无需离子交换膜的新型氯流电池可作储能设备如图所示，关闭开关b，CCl4中Cl2的含量降低。 下列说法正确的是( ) A．放电时，钛电极的反应：NaTi2(PO4)3+2Na++2e-=Na3Ti2(PO4)3 B．放电时，Cl-透过多孔碳电极向NaCl溶液中迁移 C．放电时NaCl溶液的浓度和pH均增大 D．充电过程中，CCl4吸收0.25molCl2，钛电极质量理论上增加23g 【答案】B 【解析】关闭开关b，形成原电池，CCl4中Cl2的含量降低，则多孔碳电极为正极，钛电极为负极。在碳电极，Cl2得电子生成Cl-，电极反应式为Cl2+2e-=2Cl-；在钛电极，Na3Ti2(PO4)3失电子，电极反应式为Na3Ti2(PO4)3-2e-=NaTi2(PO4)3+2Na+。A项，放电时，钛电极为负极，Na3Ti2(PO4)3失电子生成NaTi2(PO4)3和Na+，电极反应式为Na3Ti2(PO4)3-2e-=NaTi2(PO4)3+2Na+，A不正确；B项，多孔碳电极为正极，钛电极为负极，放电时，阴离子向负极移动，则Cl-透过多孔碳电极向NaCl溶液中迁移，B正确；C项，放电时，Cl-向钛电极移动，Na+向多孔碳电极移动，使得NaCl溶液的浓度增大，NaCl为强酸强碱盐，虽然浓度增大，但pH不变，C不正确；D项，充电过程中，多孔碳电极(阳极)Cl-失电子生成Cl2，若CCl4吸收0.25molCl2，则电路中转移电子0.5mol，有0.5molNa+移向钛电极(阴极)，则钛电极质量理论上增加0.5mol×23g/mol=11.5g，D不正确；故选B。 题型05 燃料电池 1．燃料电池 (1)利用燃料(如氢气、烃、肼、甲醇、氨、煤气等液体或气体)和氧化剂之间发生的氧化还原反应将化学能直接转换成电能的化学电池。工作时，燃料和氧化剂连续地由外部供给，在电极上不断地进行反应，生成物不断地被排除，能连续不断地提供电能。 2．氢氧燃料电池的工作原理 电极：惰性电极。燃料：H2 (1)碱性电解质 总反应：2H2＋O2===2H2O 负极：2H2＋4OH－－4e－===4H2O； 正极：O2＋2H2O＋4e－===4OH－。 (2)酸性电解质 总反应：2H2＋O2===2H2O 负极：2H2－4e－===4H＋； 正极：O2＋4H＋＋4e－===2H2O。 3．电池特点 ①能量转换率高，污染小。 ②工作时，燃料和氧化剂连续地由外部供给，在电极上不断进行反应，连续不断地提供电能。 【典例5】(2026·北京景山学校高二期中)镁海水燃料电池(如图)具有高能量密度、低成本等优势，在多个领域具有重要应用。若空气中氧气的体积分数为20%，下列说法正确的是( ) A．该电池在碱性较强的电解质溶液中仍能持续放电 B．电流方向：镁电极→用电器→多孔石墨电极 C．多孔石墨电极的电极反应式为O2+4H++4e-=2H2O D．标准状况下每消耗22.4L空气，理论上消耗9.6gMg 【答案】D 【解析】由题干图示装置可知，镁电极发生氧化反应，电极反应为：Mg-2e-=Mg2+，作负极，多孔石墨电极为正极，发生还原反应，电极反应为：O2+2H2O+4e-=4OH-。A项，在碱性较强的溶液中负极会生成Mg(OH)2沉淀，覆盖在Mg电极表面阻碍反应持续进行，A错误；B项，电流方向与电子流向相反，镁电极为负极(电子流出)，多孔石墨为正极(电子流入)，故电流方向应为多孔石墨电极→用电器→镁电极，B错误；C项，电解质为pH=8的海水(弱碱性)，正极O2得电子被还原成OH-，电极反应式为O2+2H2O+4e-=4OH-，C错误；D项，标准状况下22.4L空气中O2体积为22.4L×20%=4.48L，则O2的物质的量为=0.2mol，转移电子为0.2mol×4=0.8mol；1mol Mg失去2mol电子，理论上消耗Mg物质的量为 0.4mol，质量为0.4mol×24g/mol=9.6g，D正确；故选D。 【变式5-1】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。 【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。 【变式5-3】(2026·北京景山学校高二期中)一种NO-空气燃料电池的工作原理如图所示，该电池工作时，下列说法正确的是( ) A．H+通过质子交换膜向左侧多孔石墨棒移动 B．负极的电极反应式为NO-3e-+2H2O=NO3-+4H+ C．若产生1molHNO3，则通入O2的体积应等于16.8L D．左侧石墨电极电势高于右侧石墨电极 【答案】B 【解析】由图可知，NO失去电子转化为HNO3，则左侧多孔石墨电极为负极，NO在负极放电，负极的电极反应式为NO-3e-+2H2O=NO3-+4H+，右侧多孔石墨电极为正极。A项，在原电池中，阳离子向正极移动，所以H+ 通过质子交换膜从左侧向右侧多孔石墨棒移动，故A错误；B项，根据题目信息，NO在负极放电，电极反应式为：NO-3e-+2H2O=+4H++NO3-，故B正确；C项，未说明标准状况，无法确定体积为，C错误；D项，左侧为负极，右侧为正极，正极电势高于负极，故右侧电势更高，D错误；答案选B。 题型06 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)。 ②NO3-通过交换膜移向a极。 【典例6】(2026·北京师大附属实验中学高二检测)一种新型无隔膜Zn/MnO2液流电池的工作原理如图所示。电池以锌箔、石墨毡为电极，ZnSO4和MnSO4的混合液作电解质溶液。下列说法正确的是( ) A．过程I为充电过程，接电源负极 B．过程I，MnO2沉积过程电极附近溶液增大 C．过程II，电解质溶液中SO42-向石墨毡电极移动 D．过程II，当外电路转移2mole-时，两电极质量变化的差值为 【答案】D 【解析】由图可知，过程I中Zn2+离子得电子生成锌沉积沉积在锌箔上，Mn2+离子失电子生成二氧化锰沉积在石墨上，故过程I为充电过程，充电时，锌箔作阴极，电极反应式为Zn2++2e-=Zn,石墨为阳极，电极反应式为Mn2+-2e-+2H2O═MnO2+4H+，水系可充电电池放电时，锌箔作负极，电极反应式为Zn-2e-=Zn2+，石墨为正极，电极反应式为MnO2+4H++2e-=Mn2++2H2O。A项，过程I中锌箔和石墨毡分别发生锌沉积和MnO2沉积，为充电过程；充电时石墨毡电极(B)发生Mn2+氧化为MnO2的反应(阳极)，应接电源正极，A错误；B项，过程I中MnO2沉积为阳极反应：Mn2++2H2O-2e-=MnO2+4H+，生成H+使电极附近溶液pH减小，B错误；C项，过程II为放电过程(原电池)，阴离子向负极(锌箔电极)移动，SO42-应向锌箔电极移动，C错误；D项，过程II为放电过程，锌箔负极反应：Zn-2e-=Zn2+(每2e-溶解1molZn，质量减少65g)；石墨毡正极反应：MnO2+4H++2e-=Mn2++2H2O(每2e-溶解1molMnO2，质量减少87g)。两电极质量变化差值为87g-65g=22g，D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。 【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。 【变式6-3】(2025·北京师大第二附中高二期中)一种高性能的碱性硼化钒(VB2)—空气电池如下图所示。电池的总反应为：4VB2+11O2+20OH-=8 B(OH)4-+4 VO43-。该电池工作时，下列说法不正确的是( ) A．电子由VB2电极经外电路流向复合碳电极 B．正极区溶液的pH升高、负极区溶液的pH降低 C．VB2电极发生反应：VB2+16OH--11e-= VO43- +2B(OH)4- +4H2O D．若有0.01molVB2参与反应，则有0.16molOH-通过阴离子交换膜移到负极 【答案】D 【分析】根据题目信息可知，VB2电极上失电子发生氧化反应生成VO43-、B(OH)4-：VB2+16OH--11e-= VO43- +2 B(OH)4- +4H2O，所以VB2电极为负极，则复合碳电极为正极，电解质溶液显碱性，空气中的氧气得电子发生还原反应生成氢氧根：O2+2H2O+4e-=4OH-；A项，原电池中，电子由负极经外电路流向正极，故电子由VB2电极经外电路流向复合碳电极，A正确；B项，反应过程中正极生成OH-使正极区溶液的pH升高，负极消耗OH-使负极区OH-浓度减小、溶液的pH降低，B正确；C项，VB2电极上失电子发生氧化反应生成VO43-、B(OH)4-：VB2+16OH--11e-= VO43-+2 B(OH)4- +4H2O，C正确；D项，根据电极反应VB2+16OH--11e-= VO43-+2 B(OH)4- +4H2O 可知，0.01molVB2参与反应失去电子的物质的量为0.11mol电子，有0.11molOH-通过阴离子交换膜移到负极，D错误；答案选D。 15 / 15 学科网(北京)股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $