4.1 原电池 同步练习 2025-2026学年高二上学期化学人教版选择性必修1

第四章 化学反应与电能 第一节 原电池 · 导入 现代生活离不开方便实用的化学电源。各种各样的化学电源都是依据原电池的原理制造的。 知识1 原电池（primary battery）的工作原理☆☆☆ 1.以铜锌原电池为例☆ 项目 内容 两种装置 实验探究 操作方法 装置有锌片的ZnSO4溶液和置有铜片的CuSO4溶液用一个盐桥连接起来，然后将锌片和铜片用导线连接，并在中间串联一个电流表，观察并记录现象。取出盐桥，观察并记录现象。 注：盐桥中装有含KCl饱和溶液的琼胶 现象 ①当有盐桥存在时，锌片逐渐溶解，铜片上有红色物质生成，电流表发生偏转；②当取出盐桥时，电流表指针不偏转(回到零点)。 结论 化学能转化为电能 微观探析 ①当有盐桥存在时ZnSO4溶液里，锌片逐渐溶解，即锌被氧化，锌原子失去电子，形成Zn2+进入溶液，从锌片上释放出的电子经导线流到铜片上。随着反应的进行，左边c(Zn2+)增大，右边c(Cu2+)减小，此时盐桥中Cl-会移向ZnSO4溶液K+会移向CuSO4溶液，使左右两个烧杯中的溶液均保持电中性，氧化还原反应得以持续进行，从而使原电池不断地产生电流。 ②当取出盐桥时，由于锌失去电子成为Zn2+进入溶液，使ZnSO4溶液因Zn2+增加而带正电，同时Cu2+获得电子成为金属铜沉积在铜片上，使CuSO4溶液因SO42-相对增加带负电，这两种因素均会阻止电子持续从锌片流向铜片，造成电流中断。 原电池的工作原理示意图 牛刀小试 练习1：下列图示装置能形成原电池的是 。 2.电极反应及总反应☆ 项目 内容 负极 Zn-2e-===Zn2+ 正极 Cu2++2e-===Cu 总反应 Zn+Cu2+===Cu+Zn2+ 牛刀小试 练习2：原电池的正负极的判断 判断依据 负极 正极 电极材料 反应类型 电子流动方向 离子流动方向 电流方向 与电解质溶液能否反应 反应现象 电极附近pH值变化 3.原电池原理的应用—设计制作原电池☆ 项目 内容 依据 理论上，自发的氧化还原反应，可以设计成原电池。 ①首先将氧化还原反应分成两个半反应。 ②根据原电池的反应特点，结合两个半反应找出正、负极材料和电解质溶液。 设计示例 设计思路 示例 以自发进行的氧化还原反应为基础 Cu+2Ag+===Cu2++2Ag 把氧化还原反应分为氧化反应和还原反应两个半反应，从而确定电极反应 氧化反应(负极)：Cu-2e-===Cu2+ 还原反应(正极)：2Ag++2e-===2Ag 以两级反应为原理，确定电极材料及电解质溶液 负极材料：Cu 正极材料：石墨或铂或Ag等 电解质溶液：AgNO3溶液 画出示意图 · 例题 考点：原电池原理 1．（2026春•青海月考）某固体电解池的工作原理如图所示。该装置工作时，下列说法正确的是（　　） A．若电源为铅酸蓄电池，PbO2电极应与电极Ⅱ相连 B．阳极上的电极反应式为H2O（g）+2e﹣＝H2（g）+O2﹣ C．该电池的总反应为2H2（g）+O2（g）═2H2O（g） D．每消耗1mol H2O（g），同时生成气体的总体积为44.8L 考点：原电池原理的应用 2．（2026•广州一模）某种一次性保暖贴的主要成分有铁粉、水、食盐、活性炭、吸水性树脂，使用时需撕开外包装袋。下列说法正确的是（　　） A．使用时电能转化为化学能 B．使用时铁粉作负极，发生还原反应 C．使用时氧气在活性炭上得电子，转化为OH﹣ D．使用后产生的深褐色固体主要为Fe3O4 考点：设计原电池 3．（2025•凉山州模拟）砷酸钠Na3AsO4可用于设计成可逆电池，其反应原理为2I﹣+2H+⇌I2+H2O某小组设计如图Ⅰ所示的原电池，测得输出电压与pH的关系如图Ⅱ所示。下列说法正确的是（　　） A．a点时，负极的电极反应为：I2+2e﹣＝2I﹣ B．b点时电路中电压为0，表示反应停止 C．c点时，盐桥中K“向烧杯甲中移动 D．由实验可知：溶液酸性越强，氧化性越强 考点：探究原电池及其工作原理 4．（2025春•武汉期末）几位同学以相同大小的铜片和锌片为电极研究水果电池，得到的实验数据如表所示：下列说法错误的是（　　） 实验编号 水果种类 电 极间距离/cm 电流/μA 1 番茄 1 98.7 2 番茄 2 72.5 3 苹果 2 27.2 A．该实验的目的是探究水果种类和电极间的距离对水果电池电流的影响 B．该实验所用装置中，负极的材料是铜片 C．编号是2和3的实验能表明水果种类对电流大小有影响 D．电极材料的横截面积、电极插入水果的深度均可能影响电池电流大小 考点：利用原电池原理比较金属活动性强弱 5．（2025春•道里区校级期末）有A、B、C、D四块未知金属片，欲判断其金属活动性顺序，进行如下实验，根据电流表指针偏转方向，可以获知： 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 据此，判断四种金属的活动性顺序是（　　） A．A＞B＞C＞D B．C＞A＞B＞D C．A＞C＞D＞B D．B＞D＞C＞A 考点：原电池电极反应式的书写 6．（2025•阳西县模拟）钒（V）电池是一种绿色环保蓄电池。某钒电池结构如图所示，电池放电时，正极反应中V由+5价变为+4价，则负极的电极反应式为（　　） A．V2+﹣e﹣＝V3+ B． C．V3++e﹣＝V2+ D． 考点：原电池有关计算 7．（2025•泸水市校级三模）现有一微型原电池，含有Fe﹣C，用于除去废水中的HCOOH，其工作原理为：向废水中通入空气后生成H2O2，H2O2与HCOOH反应生成CO2，以下说法不正确的是（　　） A．正极反应：H2O2+2e﹣+2H+＝2H2O B．若不通入O2，则可能产生H2 C．H2O2处理废液生成CO2的方程式：HCOOH+H2O2＝CO2↑+2H2O D．每转移2 mol电子，可以除去废水中的HCOOH46g 知识2 化学电源（chemical power source）☆☆☆ 1.一次电池☆ 项目 内容 判断电池优劣的主要标准 ①比能量：单位质量或单位体积所输出电能的多少。 ②比功率：单位质量或单位体积所能输出功率的大小。 ③电池可储存时间的长短。 一次电池 ①定义：是放电后不可再充电的电池。随着使用，一次电池中能发生氧化还原反应的物质被消耗，当这些物质被消耗到一定程度时，电池就不能继续使用了。一次电池中电解质溶液制成胶状，不流动，也叫做干电池（dry battery）。 ②品种：普通锌锰电池、碱性锌锰电池和新银电池等，品种很多。 ③碱性锌锰电池 a.基本构造与工作原理 负极 Zn 正极 MnO2 电解质 KOH 工作原理 负极反应 Zn-2e-===Zn2+ 正极反应 2MnO2+2H2O+2e-===MnO(OH)+2OH- 总反应式 Zn+2MnO2+2H2O===2MnO(OH)+Zn(OH)2 b.性能与适用范围 比能量和可储存时间比普通锌锰电池均有提高，适用于大电流和连续放电。 2.二次电池☆ 项目 内容 概念 又称可充电电池或蓄电池（accumulattor），是一类放电后可以再充电而反复使用的电池。 铅酸蓄电池(最常见的二次电池) 构造示意图 放电反应 负极 Pb+SO42--2e-===2PbSO4 正极 PbO2+SO42-+4H++2e-===PbSO4+2H2O 充电反应 阴极 PbSO4+2e-===Pb+SO42- 阳极 PbSO4+2H2O-2e-===PbO2+SO42-+4H+ 电解质溶液 稀硫酸 总反应 Pb+PbO2+2H2SO4 2PbSO4+2H2O 锂离子电池 电极材料 负极 嵌锂石墨 正极 LiCoO2(钴酸锂) 放电反应 负极 LixCy-xe-===xLi++Cy 正极 Li1-xCoO2+xLi++xe-===LixCy 充电反应 阴极 xLi++Cy+xe-===LixCy 阳极 LiCoO2-xe--===Li1-xCoO2+xLi+ 电解质溶液 LiPF6的碳酸酯溶液(无水) 总反应 LixCy+Li1-xCoO2 LiCoO2+Cy 3.燃料电池☆ 项目 内容 概念 一种连续地将燃料和氧化剂的化学能直接转化为电能的化学电源。 氢氧燃料电池 是一种高效的燃料电池。 工作原理示意图 电解质溶液 稀H2SO4 KOH溶液 负极反应 2H2-4e-===4H+ 2H2+4OH--4e-===4H2O 正极反应 O2+4H++4e-===2H2O O2+2H2O+4e-===4OH- 总反应 2H2+O2===2H2O 注意：燃料电池的两极不参与反应，而是燃料(还原性气体或液体)和氧气分别在两极发生反应。 · 例题 考点：一次电池 8．（2025秋•西城区期末）碱性锌锰干电池的构造示意图如图。电池的总反应：Zn+2MnO2+2H2O＝2MnO（OH）+Zn（OH）2，下列关于该电池的说法正确的是（　　） A．工作时电子由MnO2经外电路流向Zn B．工作时K+向负极方向移动 C．放电过程中存在化学能的消耗 D．负极反应：Zn﹣2e﹣＝Zn2+ 考点：二次电池 9．（2025秋•巴彦淖尔期末）铅酸蓄电池（如图所示）在生产、生活中使用广泛，下列说法错误的是（　　） A．充电时，阴极的质量减轻 B．H2SO4在水溶液中的电离方程式为 C．放电时，每转移0.2mol电子，正极上的质量增加19.2g D．放电时，电解质溶液的pH增大 考点：燃料电池 10．（2026•常德模拟） 利用双室微生物燃料电池处理苯酚工业废水（苯酚浓度约为282 mg/L）的工作原理如图所示。已知：法拉第常数F＝96500C/mol。下列说法正确的是（　　） A．a极为负极 B．电子由b极流向a极，经质子交换膜流回b极 C．b极反应式： D．若苯酚的去除率为99.8%，则处理10 L该废水理论上可提供的电量约为80898C 考点：化学电源新型电池 11．（2026•衡水校级模拟）一种光诱导耦合界面阳离子调控增强型热化学电池的工作原理如图。下列说法正确的是（　　） A．热端电极反应式为： B．图中箭头a、b均表示电子的移动方向 C．离子交换膜为阴离子交换膜 D．移除紫外光后电池电压不变 考点：电极反应和电池反应方程式 12．（2026•武功县校级二模）下列化学反应式书写正确的是（　　） A．钢铁析氢腐蚀的负极反应：Fe﹣3e﹣＝Fe3+ B．钢铁吸氧腐蚀正极的反应： C．过量氨水加入AlCl3溶液中： D．少量NaHSO4溶液加入Ba（OH）2溶液中： · 近5年高考真题 考点：原电池原理 1．（2025•江西）我国学者设计了一种新型去除工业污水重金属离子的电池（如图）。下列说法错误的是（　　） 已知：CuHCF为铜基普鲁士蓝（Cu[Fe（CN）6]0.67•nH2O） A．CuHCF中的铁为+3价 B．交换膜为阴离子交换膜 C．洗脱目的是去除电极吸附的Ni2+ D．Zn2+溶液可电解再生电池负极 考点：探究原电池及其工作原理 2．（2021•北京）某小组探究卤素参与的氧化还原反应，从电极反应角度分析物质氧化性和还原性的变化规律。 （1）浓盐酸与MnO2混合加热生成氯气。氯气不再逸出时，固液混合物A中仍存在盐酸和MnO2。 ①反应的离子方程式是 　 　 。 ②电极反应式： ⅰ.还原反应：MnO2+2e﹣+4H+═Mn2++2H2O ⅱ.氧化反应：　 　 ③根据电极反应式，分析A中仍存在盐酸和MnO2的原因。 ⅰ.随c（H+）降低或c（Mn2+）升高，MnO2氧化性减弱。 ⅱ.随c（Cl﹣）降低，　 　 。 ④补充实验证实了③中的分析。 序号 实验 加入试剂 现象 Ⅰ 较浓硫酸 有氯气 Ⅱ a 有氯气 Ⅲ a和b 无氯气 a是 　 　 ，b是 　 　 。 （2）利用c（H+）对MnO2氧化性的影响，探究卤素离子的还原性。相同浓度的KCl、KBr和KI溶液，能与MnO2反应所需的最低c（H+）由大到小的顺序是 　 　 ，从原子结构角度说明理由 　 　 。 （3）根据（1）中结论推测：酸性条件下，加入某种化合物可以提高溴的氧化性，将Mn2+氧化为MnO2。经实验证实了推测。该化合物是 　 　 。 （4）Ag分别与1 mol•L﹣1的盐酸、氢溴酸和氢碘酸混合，Ag只与氢碘酸发生置换反应。试解释原因：　 　 。 （5）总结：物质氧化性和还原性变化的一般规律是 　 　 。 考点：一次电池 3．（2024•北京）酸性锌锰干电池的构造示意图如图。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，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+ 考点：化学电源新型电池（共2小题） 4．（2025•浙江）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1mol O2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 D．充电时，锂电极接电源负极 5．（2023•福建）一种可在较高温下安全快充的铝﹣硫电池的工作原理如图，电解质为熔融氯铝酸盐（由NaCl、KCl和AlCl3形成熔点为93℃的共熔物），其中氯铝酸根[（n≥1）]起到结合或释放Al3+的作用。电池总反应：2Al+3xSAl2（Sx）3。下列说法错误的是（　　） A．含4n个Al—Cl键 B．中同时连接2个Al原子的Cl原子有（n﹣1）个 C．充电时，再生1mol Al单质至少转移3mol电子 D．放电时间越长，负极附近熔融盐中n值小的浓度越高 第 2 页 共 4 页 学科网（北京）股份有限公司 $ 第四章 化学反应与电能 第一节 原电池 · 导入 现代生活离不开方便实用的化学电源。各种各样的化学电源都是依据原电池的原理制造的。 知识1 原电池（primary battery）的工作原理☆☆☆ 1.以铜锌原电池为例☆ 项目 内容 两种装置 实验探究 操作方法 装置有锌片的ZnSO4溶液和置有铜片的CuSO4溶液用一个盐桥连接起来，然后将锌片和铜片用导线连接，并在中间串联一个电流表，观察并记录现象。取出盐桥，观察并记录现象。 注：盐桥中装有含KCl饱和溶液的琼胶 现象 ①当有盐桥存在时，锌片逐渐溶解，铜片上有红色物质生成，电流表发生偏转；②当取出盐桥时，电流表指针不偏转(回到零点)。 结论 化学能转化为电能 微观探析 ①当有盐桥存在时ZnSO4溶液里，锌片逐渐溶解，即锌被氧化，锌原子失去电子，形成Zn2+进入溶液，从锌片上释放出的电子经导线流到铜片上。随着反应的进行，左边c(Zn2+)增大，右边c(Cu2+)减小，此时盐桥中Cl-会移向ZnSO4溶液K+会移向CuSO4溶液，使左右两个烧杯中的溶液均保持电中性，氧化还原反应得以持续进行，从而使原电池不断地产生电流。 ②当取出盐桥时，由于锌失去电子成为Zn2+进入溶液，使ZnSO4溶液因Zn2+增加而带正电，同时Cu2+获得电子成为金属铜沉积在铜片上，使CuSO4溶液因SO42-相对增加带负电，这两种因素均会阻止电子持续从锌片流向铜片，造成电流中断。 原电池的工作原理示意图 牛刀小试 练习1：下列图示装置能形成原电池的是④⑥⑦。 2.电极反应及总反应☆ 项目 内容 负极 Zn-2e-===Zn2+ 正极 Cu2++2e-===Cu 总反应 Zn+Cu2+===Cu+Zn2+ 牛刀小试 练习2：原电池的正负极的判断 判断依据 负极 正极 电极材料 活动性较强的金属 活动性较弱的金属或能导电的非金属 反应类型 发生氧化反应 发生还原反应 电子流动方向 电子流出极 电子流入极 离子流动方向 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 与电解质溶液能否反应 能自发发生氧化还原反应的金属 不能自发发生氧化还原反应的金属(非金属) 反应现象 电极溶解 电极增重或有气泡放出 电极附近pH值变化 pH降低 pH升高 3.原电池原理的应用—设计制作原电池☆ 项目 内容 依据 理论上，自发的氧化还原反应，可以设计成原电池。 ①首先将氧化还原反应分成两个半反应。 ②根据原电池的反应特点，结合两个半反应找出正、负极材料和电解质溶液。 设计示例 设计思路 示例 以自发进行的氧化还原反应为基础 Cu+2Ag+===Cu2++2Ag 把氧化还原反应分为氧化反应和还原反应两个半反应，从而确定电极反应 氧化反应(负极)：Cu-2e-===Cu2+ 还原反应(正极)：2Ag++2e-===2Ag 以两级反应为原理，确定电极材料及电解质溶液 负极材料：Cu 正极材料：石墨或铂或Ag等 电解质溶液：AgNO3溶液 画出示意图 · 例题 考点：原电池原理 1．（2026春•青海月考）某固体电解池的工作原理如图所示。该装置工作时，下列说法正确的是（　　） A．若电源为铅酸蓄电池，PbO2电极应与电极Ⅱ相连 B．阳极上的电极反应式为H2O（g）+2e﹣＝H2（g）+O2﹣ C．该电池的总反应为2H2（g）+O2（g）═2H2O（g） D．每消耗1mol H2O（g），同时生成气体的总体积为44.8L 【解答】解：A．由分析可知，电极Ⅰ为阴极，电极Ⅱ为阳极，阳极与电源的正极相连，铅蓄电池中PbO2极为正极，即电极Ⅱ应与PbO2电极相连，故A正确； B．阳极反应式为2O2﹣﹣4e﹣═O2↑，阴极反应式为H2O（g）+2e﹣＝H2（g）+O2﹣，故B错误； C．阳极反应式为2O2﹣﹣4e﹣═O2↑，阴极反应式为H2O（g）+2e﹣＝H2（g）+O2﹣，总反应为2H2O（g）2H2（g）+O2（g），故C错误； D．总反应为2H2O（g）2H2（g）+O2（g），则每消耗1mol H2O（g），同时生成气体的总量为1.5mol，标准状况下的体积为33.6L，故D错误； 故选：A。 考点：原电池原理的应用 2．（2026•广州一模）某种一次性保暖贴的主要成分有铁粉、水、食盐、活性炭、吸水性树脂，使用时需撕开外包装袋。下列说法正确的是（　　） A．使用时电能转化为化学能 B．使用时铁粉作负极，发生还原反应 C．使用时氧气在活性炭上得电子，转化为OH﹣ D．使用后产生的深褐色固体主要为Fe3O4 【解答】解：A．保暖贴利用铁的吸氧腐蚀工作，是原电池原理，化学能转化为热能，故A错误； B．使用时铁粉作负极，失电子发生氧化反应，故B错误； C．活性炭作原电池正极，中性电解质环境下，氧气在正极得电子发生反应，转化为，故C正确； D．使用后深褐色固体主要是Fe（OH）3分解生成的Fe2O3•xH2O（铁锈主要成分），不是黑色的Fe3O4，故D错误； 故选：C。 考点：设计原电池 3．（2025•凉山州模拟）砷酸钠Na3AsO4可用于设计成可逆电池，其反应原理为2I﹣+2H+⇌I2+H2O某小组设计如图Ⅰ所示的原电池，测得输出电压与pH的关系如图Ⅱ所示。下列说法正确的是（　　） A．a点时，负极的电极反应为：I2+2e﹣＝2I﹣ B．b点时电路中电压为0，表示反应停止 C．c点时，盐桥中K“向烧杯甲中移动 D．由实验可知：溶液酸性越强，氧化性越强 【解答】解：A．a点时，pH＝0时，电压大于0，反应正向进行，I﹣在负极失电子，则负极反应式为2I﹣﹣2e﹣＝I2，故A错误； B．b点时，电压为零，反应处于平衡状态，不是该电池中反应停止，故B错误； C．c点时，电压小于0，反应逆向进行，I2得电子生成碘离子，所以右边石墨电极为正极，原电池中阳离子向正极移动，所以盐桥中K+向烧杯乙中移动，故C错误； D．pH＞0.68时，电压小于0，反应逆向进行，I2氧化性大于，pH＜0.68时，电压大于0，反应正向进行，氧化性大于I2，所以溶液酸性越强，氧化性越强，故D正确； 故选：D。 考点：探究原电池及其工作原理 4．（2025春•武汉期末）几位同学以相同大小的铜片和锌片为电极研究水果电池，得到的实验数据如表所示：下列说法错误的是（　　） 实验编号 水果种类 电 极间距离/cm 电流/μA 1 番茄 1 98.7 2 番茄 2 72.5 3 苹果 2 27.2 A．该实验的目的是探究水果种类和电极间的距离对水果电池电流的影响 B．该实验所用装置中，负极的材料是铜片 C．编号是2和3的实验能表明水果种类对电流大小有影响 D．电极材料的横截面积、电极插入水果的深度均可能影响电池电流大小 【解答】A.考查实验目的，实验目的往往可从题干中找信息，主要从水果种类和电极间的距离方面研究电池电流大小，故A说法正确； B.考查原电池正负极的判断，失电子的那一极为负极，锌比铜失电子能力强，锌作负极，故 B错误； C.编号2和3的水果种类不同，故C说法正确； D.影响电流大小的因素是很多的，D说法正确。 故选：B。 考点：利用原电池原理比较金属活动性强弱 5．（2025春•道里区校级期末）有A、B、C、D四块未知金属片，欲判断其金属活动性顺序，进行如下实验，根据电流表指针偏转方向，可以获知： 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 据此，判断四种金属的活动性顺序是（　　） A．A＞B＞C＞D B．C＞A＞B＞D C．A＞C＞D＞B D．B＞D＞C＞A 【解答】解：一般来说，在原电池中，较活泼的金属作负极，较不活泼的金属作正极。负极上失电子发生氧化反应，正极上得电子发生还原反应。放电时电流从正极流向负极，电子从负极流向正极，据此判断金属活动性顺序，①A、B用导线相连后，同时浸入稀硫酸溶液中，A极为负极，所以活泼性A＞B；②在原电池中，电子从负极流经外电路流向正极，C、D用导线相连后同时浸入稀硫酸中，电流由由D→导线→C，则电子由C→导线→D；则活泼性C＞D；③A、C相连后，同时浸入稀硫酸溶液中，C极产生大量气泡，说明C极是正极，所以活泼性A＞C；④B、D相连后，同时浸入稀硫酸溶液中，D极发生氧化反应，说明D极是负极，所以活泼性D＞B；综上所述可知四种金属活泼性由强到弱顺序是：A＞C＞D＞B，故C正确， 故选：C。 考点：原电池电极反应式的书写 6．（2025•阳西县模拟）钒（V）电池是一种绿色环保蓄电池。某钒电池结构如图所示，电池放电时，正极反应中V由+5价变为+4价，则负极的电极反应式为（　　） A．V2+﹣e﹣＝V3+ B． C．V3++e﹣＝V2+ D． 【解答】解：电池放电时，正极反应中V由+5价变为+4价，中V的化合价为+5，VO2+中V的化合价为+4，得电子生成VO2+，发生还原反应，正极反应为：，负极上V2+失电子生成V3+，发生氧化反应，负极反应为：V2+﹣e﹣＝V3+，故A正确， 故选：A。 考点：原电池有关计算 7．（2025•泸水市校级三模）现有一微型原电池，含有Fe﹣C，用于除去废水中的HCOOH，其工作原理为：向废水中通入空气后生成H2O2，H2O2与HCOOH反应生成CO2，以下说法不正确的是（　　） A．正极反应：H2O2+2e﹣+2H+＝2H2O B．若不通入O2，则可能产生H2 C．H2O2处理废液生成CO2的方程式：HCOOH+H2O2＝CO2↑+2H2O D．每转移2 mol电子，可以除去废水中的HCOOH46g 【解答】解：A．由分析可知，碳粉为正极，酸性条件下，通入的氧气在正极得到电子发生还原反应生成过氧化氢，故A错误； B．若不通入氧气，废水中的甲酸电离出的氢离子能在正极得到电子发生还原反应生成氢气，故B正确； C．由分析可知，正极放电生成的过氧化氢与废水中的甲酸反应生成二氧化碳和水，反应的化学方程式为HCOOH+H2O2＝CO2↑+2H2O，故C正确； D．由正极电极反应式可知转移2 mol电子时生成1 mol过氧化氢，由反应HCOOH+H2O2＝CO2↑+2H2O可知此时消耗甲酸1 mol，质量为（1×46）g＝46g，故D正确； 故选：A。 知识2 化学电源（chemical power source）☆☆☆ 1.一次电池☆ 项目 内容 判断电池优劣的主要标准 ①比能量：单位质量或单位体积所输出电能的多少。 ②比功率：单位质量或单位体积所能输出功率的大小。 ③电池可储存时间的长短。 一次电池 ①定义：是放电后不可再充电的电池。随着使用，一次电池中能发生氧化还原反应的物质被消耗，当这些物质被消耗到一定程度时，电池就不能继续使用了。一次电池中电解质溶液制成胶状，不流动，也叫做干电池（dry battery）。 ②品种：普通锌锰电池、碱性锌锰电池和新银电池等，品种很多。 ③碱性锌锰电池 a.基本构造与工作原理 负极 Zn 正极 MnO2 电解质 KOH 工作原理 负极反应 Zn-2e-===Zn2+ 正极反应 2MnO2+2H2O+2e-===MnO(OH)+2OH- 总反应式 Zn+2MnO2+2H2O===2MnO(OH)+Zn(OH)2 b.性能与适用范围 比能量和可储存时间比普通锌锰电池均有提高，适用于大电流和连续放电。 2.二次电池☆ 项目 内容 概念 又称可充电电池或蓄电池（accumulattor），是一类放电后可以再充电而反复使用的电池。 铅酸蓄电池(最常见的二次电池) 构造示意图 放电反应 负极 Pb+SO42--2e-===2PbSO4 正极 PbO2+SO42-+4H++2e-===PbSO4+2H2O 充电反应 阴极 PbSO4+2e-===Pb+SO42- 阳极 PbSO4+2H2O-2e-===PbO2+SO42-+4H+ 电解质溶液 稀硫酸 总反应 Pb+PbO2+2H2SO4 2PbSO4+2H2O 锂离子电池 电极材料 负极 嵌锂石墨 正极 LiCoO2(钴酸锂) 放电反应 负极 LixCy-xe-===xLi++Cy 正极 Li1-xCoO2+xLi++xe-===LixCy 充电反应 阴极 xLi++Cy+xe-===LixCy 阳极 LiCoO2-xe--===Li1-xCoO2+xLi+ 电解质溶液 LiPF6的碳酸酯溶液(无水) 总反应 LixCy+Li1-xCoO2 LiCoO2+Cy 3.燃料电池☆ 项目 内容 概念 一种连续地将燃料和氧化剂的化学能直接转化为电能的化学电源。 氢氧燃料电池 是一种高效的燃料电池。 工作原理示意图 电解质溶液 稀H2SO4 KOH溶液 负极反应 2H2-4e-===4H+ 2H2+4OH--4e-===4H2O 正极反应 O2+4H++4e-===2H2O O2+2H2O+4e-===4OH- 总反应 2H2+O2===2H2O 注意：燃料电池的两极不参与反应，而是燃料(还原性气体或液体)和氧气分别在两极发生反应。 · 例题 考点：一次电池 8．（2025秋•西城区期末）碱性锌锰干电池的构造示意图如图。电池的总反应：Zn+2MnO2+2H2O＝2MnO（OH）+Zn（OH）2，下列关于该电池的说法正确的是（　　） A．工作时电子由MnO2经外电路流向Zn B．工作时K+向负极方向移动 C．放电过程中存在化学能的消耗 D．负极反应：Zn﹣2e﹣＝Zn2+ 【解答】解：A．放电时，电子从负极Zn沿导线流向正极MnO2，故A错误； B．原电池中阳离子移向正极，所以工作时K+向正极方向移动，故B错误； C．原电池是将化学能转化为电能的装置，故放电过程中存在化学能的消耗，故C正确； D．电极反应式的书写，Zn电极发生的反应2OH﹣+ Zn﹣2e﹣＝Zn（OH）2，进一步说明 KOH在原电池中不只是起导电的作用，还参加了电极反应，故D错误； 故选：C。 考点：二次电池 9．（2025秋•巴彦淖尔期末）铅酸蓄电池（如图所示）在生产、生活中使用广泛，下列说法错误的是（　　） A．充电时，阴极的质量减轻 B．H2SO4在水溶液中的电离方程式为 C．放电时，每转移0.2mol电子，正极上的质量增加19.2g D．放电时，电解质溶液的pH增大 【解答】解：A．充电时，阴极反应为PbSO4+2e﹣＝Pb，PbSO4（难溶）转化为Pb，电极质量减小，故A正确； B．H2SO4是强电解质，在水溶液中完全电离出氢离子和硫酸根离子，故B正确； C．放电时，正极（PbO2）反应：PbO2+4H+2e﹣＝ PbSO4+2H2O，每转移2mole﹣，正极PbO2（239 g）转化为PbSO4（303 g），质量增加64g；转移0.2 mole﹣，质量增加6.4g，故C错误； D．放电时，总反应：Pb+PbO2+2H2SO4 ＝2PbSO4+2H2O，H2SO4被消耗，c（H+）减小，pH增大，故D正确； 故选：C。 考点：燃料电池 10．（2026•常德模拟） 利用双室微生物燃料电池处理苯酚工业废水（苯酚浓度约为282 mg/L）的工作原理如图所示。已知：法拉第常数F＝96500C/mol。下列说法正确的是（　　） A．a极为负极 B．电子由b极流向a极，经质子交换膜流回b极 C．b极反应式： D．若苯酚的去除率为99.8%，则处理10 L该废水理论上可提供的电量约为80898C 【解答】解：A．氧气在a极得电子被还原为水，a为正极，故A错误； B．电子仅在外电路中流动，流向为负极到正极，即b→a，电子不能通过质子交换膜，故B错误； C．b为负极，在b极失电子被氧化为二氧化碳，电极反应式为，故C错误； D．10 L废水中总质量：m＝282mg/L×10L＝2820mg＝2.82g，摩尔质量M＝94g/mol，初始总物质的量，苯酚的去除率为99.8%，所以反应的苯酚物质的量为0.03mol×99.8%＝0.02994mol，1 mol苯酚反应转移28 mol电子，总转移电子n（e﹣）＝0.02994mol×28＝0.83832mol，理论电量Q＝0.83832mol×96500C/mol≈80898C，故D正确； 故选：D。 考点：化学电源新型电池 11．（2026•衡水校级模拟）一种光诱导耦合界面阳离子调控增强型热化学电池的工作原理如图。下列说法正确的是（　　） A．热端电极反应式为： B．图中箭头a、b均表示电子的移动方向 C．离子交换膜为阴离子交换膜 D．移除紫外光后电池电压不变 【解答】解：A．分析热端物质的转化，发生反应生成，Fe的价态由+2价转化为+3价，转化过程中失电子，电极反应式为：，故A错误； B．热端电极失电子发生氧化反应，电子在外电路中从热端流向冷端，故箭头a表示电子的移动方向，光阳极发生氧化反应2Cl﹣﹣2e﹣＝Cl2↑，电子在外电路中从光阳极流向阴极，故箭头b也表示电子的移动方向，故B正确； C．由于箭头b表示电子的移动方向，根据电流方向可判断K+通过离子交换膜移向左侧，因此该膜为阳离子交换膜，故C错误； D．移除紫外光后，光阳极电极反应会逐渐减弱甚至停止，电池电压会降低，故D错误； 故选：B。 考点：电极反应和电池反应方程式 12．（2026•武功县校级二模）下列化学反应式书写正确的是（　　） A．钢铁析氢腐蚀的负极反应：Fe﹣3e﹣＝Fe3+ B．钢铁吸氧腐蚀正极的反应： C．过量氨水加入AlCl3溶液中： D．少量NaHSO4溶液加入Ba（OH）2溶液中： 【解答】解：A．钢铁析氢腐蚀中，负极Fe失电子只能生成亚铁离子，正确负极反应为Fe﹣2e﹣＝Fe2+，故A错误； B．钢铁吸氧腐蚀中，正极氧气得电子，与水反应生成氢氧根离子，反应式书写正确，故B正确； C．氢氧化铝不溶于弱碱氨水，过量氨水与氯化铝反应只能生成氢氧化铝沉淀，正确离子方程式为，故C错误； D．少量NaHSO4加入氢氧化钡溶液中，NaHSO4完全反应，H+和按1：1参与反应，正确离子方程式为，D选项为NaHSO4过量时的反应，故D错误； 故选：B。 · 近5年高考真题 考点：原电池原理 1．（2025•江西）我国学者设计了一种新型去除工业污水重金属离子的电池（如图）。下列说法错误的是（　　） 已知：CuHCF为铜基普鲁士蓝（Cu[Fe（CN）6]0.67•nH2O） A．CuHCF中的铁为+3价 B．交换膜为阴离子交换膜 C．洗脱目的是去除电极吸附的Ni2+ D．Zn2+溶液可电解再生电池负极 【解答】解：A．在CuHCF为铜基普鲁士蓝（Cu[Fe（CN）6]0.67•nH2O）中，Cu为+2价，CN﹣整体为﹣1价，设铁元素的价态为x，根据化合物中各元素化合价代数和为零，（+2）＝0.67×（6﹣x），x＝+3价，故A正确； B．由装置图可知，Zn电极失去电子生成Zn2+，为负极；为了维持电荷平衡，阴离子向负极（锌电极）移动，因此交换膜为阴离子交换膜，故B正确； C．结合装置图中“洗脱”过程，污水中的Ni2+会被吸附到CuHCF正极的配合物孔道中，然后被还原成Ni原子，此时污水达标排放；处理完成后，在酸性条件下，过氧化氢会把正极中富集的Ni原子再次氧化为Ni2+，Ni2+从电极中除去，实现电极再生，因此洗脱目的是去除电极吸附的Ni，故C错误； D．从示意图可知，在该电池的运行过程中，CuHCF电极所在的右室的污水中重金属离子被去除，Zn电极所在的左室的硫酸锌溶液浓度会不断增大；当污水中的重金属离子被去除后，污水将达标排放；由此推断，该电池是一个间歇操作的污水处理设施，在污水排放的过程中，Zn电极所在的左室可与右室隔断，随着污水处理的间歇性进行，左室的Zn2+溶液浓度增大，可用于电解再生Zn 电极，避免产生新的重金属离子，可持续的利用，故D正确； 故选：C。 考点：探究原电池及其工作原理 2．（2021•北京）某小组探究卤素参与的氧化还原反应，从电极反应角度分析物质氧化性和还原性的变化规律。 （1）浓盐酸与MnO2混合加热生成氯气。氯气不再逸出时，固液混合物A中仍存在盐酸和MnO2。 ①反应的离子方程式是 　MnO2+4H++2Cl﹣Mn2++Cl2↑+2H2O　 。 ②电极反应式： ⅰ.还原反应：MnO2+2e﹣+4H+═Mn2++2H2O ⅱ.氧化反应：　2Cl﹣﹣2e﹣＝Cl2↑　 ③根据电极反应式，分析A中仍存在盐酸和MnO2的原因。 ⅰ.随c（H+）降低或c（Mn2+）升高，MnO2氧化性减弱。 ⅱ.随c（Cl﹣）降低，　Cl﹣还原性减弱或Cl2的氧化性增强　 。 ④补充实验证实了③中的分析。 序号 实验 加入试剂 现象 Ⅰ 较浓硫酸 有氯气 Ⅱ a 有氯气 Ⅲ a和b 无氯气 a是 　KCl固体（或浓/饱和溶液）　 ，b是 　MnSO4固体（或浓/饱和溶液）　 。 （2）利用c（H+）对MnO2氧化性的影响，探究卤素离子的还原性。相同浓度的KCl、KBr和KI溶液，能与MnO2反应所需的最低c（H+）由大到小的顺序是 　KCl＞KBr＞KI　 ，从原子结构角度说明理由 　Cl、Br、I位于第VIIA族，从上到下电子层数逐渐增加，原子半径逐渐增大，得电子能力逐渐减弱，阴离子的还原性逐渐增强　 。 （3）根据（1）中结论推测：酸性条件下，加入某种化合物可以提高溴的氧化性，将Mn2+氧化为MnO2。经实验证实了推测。该化合物是 　AgNO3或Ag2SO4 。 （4）Ag分别与1 mol•L﹣1的盐酸、氢溴酸和氢碘酸混合，Ag只与氢碘酸发生置换反应。试解释原因：　比较AgX的溶解度，AgI 溶解度最小，Ag++I﹣＝AgI↓使得Ag还原性增强的最多，使得2Ag+2H+＝2Ag++H2↑反应得以发生　 。 （5）总结：物质氧化性和还原性变化的一般规律是 　氧化剂（还原剂）的浓度越大，其氧化性（还原性）越强，还原产物（氧化产物）的浓度越大，氧化剂（还原剂）的氧化性（还原性）越小；反应物浓度越大或生成物浓度越小，氧化剂氧化性越强　 。 【解答】解：（1）①二氧化锰和浓盐酸制氯气的离子方程式为：MnO2+4H++2Cl﹣ Mn2++Cl2↑+2H2O， 故答案为：MnO2+4H++2Cl﹣ Mn2++Cl2↑+2H2O； ②氧化反应是元素化合价升高，电极反应为氯离子得电子生成氯气，故氧化反应为：2Cl﹣﹣2e﹣＝Cl2↑， 故答案为：2Cl﹣﹣2e﹣＝Cl2↑； ③反应不能发生也可能是还原剂还原性减弱，或者产生了氧化性更强的氧化剂，所以可能是Cl﹣还原性减弱或Cl2 的氧化性增强， 故答案为：Cl﹣还原性减弱或Cl2 的氧化性增强； ④可以从增大氯离子浓度的角度再结合实验II的现象分析，试剂a可以是KCl固体（或浓/饱和溶液）；结合实验III的显现是没有氯气，且实验III也加入了试剂a，那一定是试剂b影响了实验III的现象，再结合原因i可知试剂b是MnSO4固体（或浓/饱和溶液）， 故答案为：KCl固体（或浓/饱和溶液）；MnSO4固体（或浓/饱和溶液）； （2）非金属性越弱其阴离子的还原性越强，反应时所需的氢离子浓度越小，故顺序是KCl＞KBr＞KI；其原因是Cl、Br、I位于第VIIA族，从上到下电子层数逐渐增加，原子半径逐渐增大，得电子能力逐渐减弱，阴离子的还原性逐渐增强， 故答案为：KCl＞KBr＞KI；Cl、Br、I位于第VIIA族，从上到下电子层数逐渐增加，原子半径逐渐增大，得电子能力逐渐减弱，阴离子的还原性逐渐增强； （3）根据（1）中的结论推测随Cl﹣浓度降低导致二氧化锰的氧化性减弱，那么如果进一步降低Cl﹣浓度降低则可以导致可以提高溴的氧化性，将Mn2+氧化为MnO2， 故答案为：AgNO3 或Ag2SO4； （4）若要使反应2Ag+2H+＝2Ag++H2↑发生，根据本题的提示可以降低Ag+浓度，对比AgX的溶解度，AgI 溶解度最小，故Ag只与氢碘酸发生置换反应的原因是：比较AgX的溶解度，AgI 溶解度最小，Ag++I﹣＝AgI↓使得Ag还原性增强的最多，使得2Ag+2H+＝2Ag++H2↑反应得以发生， 故答案为：比较AgX的溶解度，AgI 溶解度最小，Ag++I﹣＝AgI↓使得Ag还原性增强的最多，使得2Ag+2H+＝2Ag++H2↑反应得以发生； （5）通过本题可以发现，物质氧化性和还原性还与物质的浓度有关，浓度越大氧化性或者还原性越强，则规律为氧化剂（还原剂）的浓度越大，其氧化性（还原性）越强，还原产物（氧化产物）的浓度越大，氧化剂（还原剂）的氧化性（还原性）越小；反应物浓度越大或生成物浓度越小，氧化剂氧化性越强， 故答案为：氧化剂（还原剂）的浓度越大，其氧化性（还原性）越强，还原产物（氧化产物）的浓度越大，氧化剂（还原剂）的氧化性（还原性）越小；反应物浓度越大或生成物浓度越小，氧化剂氧化性越强。 考点：一次电池 3．（2024•北京）酸性锌锰干电池的构造示意图如图。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，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+ 【解答】解：A．锌筒为负极，石墨电极为正极，负极发生失电子的氧化反应Zn﹣2e﹣═Zn2+，故A错误； B．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．MnO2发生得电子的还原反应，故C错误； D．锌筒是负极，发生氧化反应，发生的电极反应为Zn﹣2e﹣═Zn2+，故D正确； 故选：D。 考点：化学电源新型电池（共2小题） 4．（2025•浙江）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1mol O2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 D．充电时，锂电极接电源负极 【解答】解：A．由分析可知，电池总反应方程式为：O2+2LiLi2O2或O2+4Li2Li2O，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，故A正确； B．Li+比K+的半径小，因此Li+优先于K+通过固态电解质膜，故B正确； C．放电时，正极得到电子，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；转化为O2﹣，故C错误； D．充电时，锂电极为阴极，连接电源负极，故D正确； 故选：C。 5．（2023•福建）一种可在较高温下安全快充的铝﹣硫电池的工作原理如图，电解质为熔融氯铝酸盐（由NaCl、KCl和AlCl3形成熔点为93℃的共熔物），其中氯铝酸根[（n≥1）]起到结合或释放Al3+的作用。电池总反应：2Al+3xSAl2（Sx）3。下列说法错误的是（　　） A．含4n个Al—Cl键 B．中同时连接2个Al原子的Cl原子有（n﹣1）个 C．充电时，再生1mol Al单质至少转移3mol电子 D．放电时间越长，负极附近熔融盐中n值小的浓度越高 【解答】解：A．的结构为，所以含4n个Al—Cl键，故A正确； B．由的结构可知同时连接2个Al原子的Cl原子有（n﹣1）个，故B正确； C．由总反应可知充电时，再生1mol Al单质需由铝离子得到电子生成，所以至少转移3mol电子，故C正确； D．由总反应可知放电时间越长，负极铝失去电子生成的铝离子越多所以n值大的浓度越高，故D错误； 故选：D。 第 2 页 共 4 页 学科网（北京）股份有限公司 $