第7章 第31讲 原电池 化学电源(课件PPT)-【高考领航】2027年高考化学大一轮复习学案（创新版）

该高中化学高考复习课件聚焦“原电池 化学电源”专题，依据高考评价体系梳理了原电池构成及工作原理、化学电源种类及电极反应式书写等核心考点，通过近五年真题分析明确电极判断、反应式书写等高频考点分布，归纳出选择、非选择等常考题型，体现备考针对性。 课件亮点在于“真题体验+模型建构+易错辨析”策略，如以2025年黑吉辽内蒙古卷储氯电池题为例，运用“守恒分析法”突破复杂电极反应式书写，培养科学思维与证据推理素养。设“判断正误”专栏辨析电子流向、盐桥作用等易错点，帮助学生掌握答题技巧，教师可据此高效指导复习。

第31讲　原电池　化学电源 返回 ‹#› 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。　3.能够了解新型化学电源的工作原理。 [目标导航·明方向] 返回 ‹#› 1 考点一 2 考点二 栏 目 导 引 3 真题体验 研考题·提技能 4 限时规范训练 返回 ‹#› 3 考点一 原电池的构成及工作原理 1．原电池概念和反应实质 原电池是将______转变为____的装置，其反应实质是自发进行的氧化还原反应。 化学能 电能 返回 ‹#› 2．原电池工作原理(以锌铜原电池为例) 装置 图 图1 图2 构成 条件 ①自发进行的放热的氧化还原反应；②两种不同活性的电极(燃料电池两极都为石墨电极)；③电解质溶液或熔融电解质；④形成闭合回路 返回 ‹#› 工作 原理 (1)电极反应式(图2装置) 负极(氧化反应)：_______________________； 正极(还原反应)：________________________。 总反应：________________________________ (2)盐桥(装有琼脂凝胶，内含KCl)作用及离子移向 ①连接内电路形成闭合回路。 ②平衡电荷，盐桥中K＋向__极移动，Cl－向__极移动。 ③减少能量损耗 Zn－2e－===Zn2+ Cu2+＋2e－===Cu Zn＋Cu2+===Cu＋Zn2+ 正 负 返回 ‹#› 工作 原理 (3)三个流向 ①外电路电子的流向：电子由负极出发经导线流向正极(电子不入水)。 ②溶液中离子的流向(正正负负)：阳离子向正极迁移；阴离子向负极迁移。 ③电流流向：电流由正极出发经导线流向负极，再由负极出发经溶液流向正极，形成闭合回路 返回 ‹#› [提醒]　分析原电池的三个维度 ①判断电极，正极和负极。②确定电极反应，负极发生氧化反应，正极发生还原反应。③明晰导电粒子的流向。 返回 ‹#› 3．原电池电极反应式书写 (1)一般书写 返回 ‹#› (2)复杂电极反应式的书写 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注意电子守恒。 返回 ‹#› 4．原电池原理的应用 (1)设计制作化学电源 电极材料 返回 ‹#› (2)比较金属的活动性强弱：原电池中，负极一般是活动性较强的金属，正极一般是活动性较弱的金属(或非金属)。 (3)加快化学反应速率：氧化还原反应形成原电池时，反应速率____。 (4)用于金属的防护：将需要保护的金属制品作原电池的____而受到保护。 加快 正极 返回 ‹#› 正确的划“√”，错误的划“×”。 (1)锌铜原电池中，有电子通过电解质溶液形成闭合回路，因此有电流产生(　　) (2)两种活动性不同的金属组成原电池时，活动性强的金属一定作负极 (　　) (3)一般来说，带有“盐桥”的原电池比不带“盐桥”的原电池效率高 (　　) (4)实验室制备H2时，用粗锌(含Cu等)代替纯锌与盐酸反应效果更好(　　) (5)CaO＋H2O===Ca(OH)2能自发进行，且放出大量的热，故可以设计成原电池(　　) × × √ √ × 返回 ‹#› 一、电极判断与电极反应式的书写 1．分析下图所示的四个原电池装置，其中结论正确的是(　　) B 返回 ‹#› A．①②中Mg作负极，③④中Fe作负极 B．②中Mg作正极，电极反应式为6H2O＋6e－===6OH－＋3H2↑ C．③中Fe作负极，电极反应式为Fe－2e－===Fe2+ D．④中Cu作正极，电极反应式为2H＋＋2e－===H2↑ 返回 ‹#› 解析：B　②中Mg不与NaOH溶液反应，而Al能和NaOH溶液反应失去电子，故Al是负极；③中Fe在浓硝酸中钝化，Cu和浓HNO3反应失去电子作负极，A、C错误；②中电池总反应为2Al＋2NaOH＋6H2O===2Na [Al(OH)4]＋3H2↑，负极反应式为2Al＋8OH－－6e－===2[Al(OH)4]－，正极反应式为6H2O＋6e－===6OH－＋3H2↑，B正确；④中Cu是正极，电极反应式为O2＋2H2O＋4e－===4OH－，D错误。 返回 ‹#› 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，乙中石墨为________(填“正”或“负”)极，反应类型：________；甲池中发生________(填“氧化”或“还原”)反应，电极反应式为________________________________________________________。 返回 ‹#› (2)一段时间后，电流表读数为零后，在甲中加入FeCl2固体，则乙中的石墨为________(填“正”或“负”)极，该电极的电极反应式为__________ _____________________________________________________________。 答案：(1)负　氧化反应　还原　Fe3+＋e－===Fe2+　 (2)正　I2＋2e－===2I－ 返回 ‹#› [题后归纳]　原电池正、负极的判断 返回 ‹#› 二、原电池原理的应用 3．有a、b、c、d四个金属电极，有关的实验装置及部分实验现象如下： 实验 装置         部分实 验现象 a极质量减小；b极质量增加 b极有气体产生；c极无变化 d极溶解；c极有气体产生 电流从a极流向d极 返回 ‹#› 由此可判断这四种金属的活动性顺序是(　　) A．a＞b＞c＞d B．b＞c＞d＞a C．d＞a＞b＞c D．a＞b＞d＞c 解析：C　把四个实验从左到右分别编号为①②③④，则由实验①可知，a作原电池负极，b作原电池正极，金属活动性：a＞b；由实验②可知，金属活动性：b＞c；由实验③可知，d作原电池负极，c作正极，金属活动性：d＞c；由实验④可知，d作原电池负极，a作原电池正极，金属活动性：d＞a。 C 返回 ‹#› 4．根据反应2FeCl3＋Cu===2FeCl2＋CuCl2设计原电池，在方框中画出装置图，指出电极材料和电解质溶液，写出电极反应式。 ①不含盐桥 ②含盐桥         负极：___________________ 正极：___________________ 返回 ‹#› 答案： ①不含盐桥 ②含盐桥     负极：Cu－2e－===Cu2+ 正极：2Fe3+＋2e－===2Fe2+ 返回 ‹#› 考点二 常见化学电源 1．常见的化学电源 名称 装置图 电极材料及电极反应式 (1)普通锌锰干电池   负极材料：Zn；正极材料：MnO2 负极反应式：______________________ __________________ 正极反应式：______________________ _________________ 总反应：Zn＋2MnO2＋2NH4Cl=== [Zn(NH3)2]Cl2＋2MnO(OH) Zn－2e－＋2NH3=== [Zn(NH3)2]2+ MnO2＋e－＋ === MnO(OH)＋NH3 返回 ‹#› 名称 装置图 电极材料及电极反应式 (2)碱性锌锰干电池   负极材料：Zn；正极材料：MnO2 负极反应式：______________________________ 正极反应式：____________________ _______________ 总反应：Zn＋2MnO2＋2H2O=== 2MnO(OH)＋Zn(OH)2 Zn＋2OH－－2e－===Zn(OH)2 MnO2＋H2O＋e－=== MnO(OH)＋OH－ 返回 ‹#› 名称 装置图 电极材料及电极反应式 (3)纽扣式锌银电池   负极材料：___；正极材料：______ 负极反应式：_____________________________ 正极反应式：_______________________________ 总反应：Zn＋Ag2O===ZnO＋2Ag Zn Ag2O Zn＋2OH－－2e－===ZnO＋H2O Ag2O＋H2O＋2e－===2Ag＋2OH－ 返回 ‹#› 名称 装置图 电极材料及电极反应式 (4)铅酸蓄电池   ①放电(如图1)是原电池原理 负极材料：__；正极材料：_____ 负极反应式：______________________ 正极反应式：______________________ _____________________ 总反应：Pb ＋PbO2＋2H2SO4=== 2PbSO4＋2H2O   图1 Pb PbO2 Pb－2e－＋===PbSO4 PbO2＋2e－＋＋4H＋ ===PbSO4＋2H2O 返回 ‹#› 名称 装置图 电极材料及电极反应式 (4)铅酸蓄电池   ②充电(如图2)是电解池原理，是原电池的逆反应 阴极反应式：______________________ 阳极反应式：______________________ _________________ 总反应：2PbSO4＋2H2OPb＋PbO2＋2H2SO4 图2 PbSO4＋2e－===Pb＋ PbSO4＋2H2O－2e－=== PbO2＋＋4H＋ 返回 ‹#› 2．氢氧燃料电池 电极 介质 电极反应式 工作原理示意图 负极 酸性 介质 __________________   氢氧燃料电池工作 原理示意图(人教版)　 碱性氢氧燃料电池的 原理示意图(苏教版) 碱性 介质 _________________________ 正极 酸性 介质 __________________________ 碱性 介质 _________________________ 总反 应 H2＋O2===H2O(或2H2＋O2===2H2O) H2－2e－===2H＋ H2＋2OH－－2e－===2H2O O2＋4e－＋4H＋===2H2O O2＋4e－＋2H2O===4OH－ 返回 ‹#› 3．化学电源电极反应式的书写 (1)守恒分析法[以C3H8-空气碱性（KOH溶液）燃料负极反应为例] ①反应物与生成物“一对一”写好：C3H8－e－―→3。 ②用电子调平化合价（平电子）C3H8－20e－―→3。 ③用离子调平电荷（平电荷）C3H8－20e－＋26OH－―→3。 ④用物质调平原子（平原子）C3H8－20e－＋26OH－===3＋17H2O 返回 ‹#› (2)常见燃料电池电极反应式的书写（以CH3OH燃料电池为例） 质子交 换膜(酸性) 正极 ________________________ 负极 CH3OH－6e－＋H2O===CO2↑＋6H＋ 碱性燃 料电池 正极 _________________________ 负极 CH3OH－6e－＋8OH－===＋6H2O 固态氧 化物燃 料电池 正极 _________________ 负极 CH3OH－6e－＋3O2-===CO2↑＋2H2O O2＋4e－＋4H＋===2H2O O2＋4e－＋2H2O===4OH－ O2＋4e－===2O2－ 返回 ‹#› 正确的划“√”，错误的划“×”。 (1)手机、电脑中使用的锂离子电池属于一次电池(　　) (2)在碱性锌锰电池中，碳棒只起导电作用，并不参加化学反应(　　) (3)可充电电池中的放电反应和充电反应互为可逆反应(　　) (4)二次电池充电时，阴极连接电源的负极，发生还原反应(　　) (5)燃料电池工作时燃料在电池中燃烧，然后热能转化为电能(　　) × × × √ √ 返回 ‹#› 一、一次电池与二次电池 1．(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+ D 返回 ‹#› 解析：D　酸性锌锰干电池，锌筒为负极，石墨棒为正极，A错误；原电池工作时，阳离子向正极(石墨电极)方向移动，B错误；MnO2发生得电子的还原反应，C错误；锌筒为负极，负极发生失电子的氧化反应：Zn－ 2e－===Zn2+，D正确。 返回 ‹#› 2．(2025·河南省高考适应性演练，9)我国科学家设计了一种水系S－MnO2可充电电池，其工作原理如图所示。 下列说法正确的是(　　) A．充电时，电极b为阳极 B．充电时，阳极附近溶液的pH增大 C．放电时，负极的电极反应： Cu2S－4e－===S＋2Cu2+ D．放电时，溶液中Cu2+向电极b方向迁移 C 返回 ‹#› 解析：C　充电时，S和Cu2+转化为Cu2S，发生还原反应，则电极b为阴极，A错误；根据A项分析，充电时，电极b为阴极，则电极a为阳极，电极a的电极反应为Mn2+＋2H2O－2e－===MnO2＋4H＋，阳极附近溶液的pH减小，B错误；放电时，电极b为负极，负极的电极反应为Cu2S－4e－===S＋2Cu2+，C正确；放电时，溶液中Cu2+向正极移动，即向电极a方向迁移，D错误。 返回 ‹#› [思维建模]　二次电池原理分析的思维模型 返回 ‹#› 二、燃料电池 3．(2025·广东湛江月考)如图是一种酸性燃料电池酒精检测仪，具有自动吹起、流量侦测与控制的功能，非常适合进行现场酒精检测。下列说法正确的是(　　) A．电子由氧气通入的Pt电极流出 B．质子(H＋)通过质子交换膜从负极流向正极 C．每消耗22.4 L O2，会产生1 mol醋酸 D．左侧Pt电极表面发生的反应： CH3CH2OH＋2e－===CH3COOH＋2H＋ B 返回 ‹#› 解析：B　由题图可知，氧气通入的Pt电极作电池正极，电子从负极流出流入正极，A错误；电池工作时，质子(H＋)通过质子交换膜从负极流向正极，B正确；不是标准状况下，O2的物质的量无法判断，C错误；左侧Pt电极表面发生的反应为CH3CH2OH－4e－＋H2O===4H＋＋CH3COOH，D错误。 返回 ‹#› 4．某乙烯燃料电池的工作原理如图所示。下列说法正确的是(　　) A．放电时，电子由电极b经外电路流向电极a B．电极a的电极反应式为CH2===CH2－2e－＋H2O===CH3CHO＋2H＋ C．当有0.2 mol H＋通过质子交换膜时，电极b表面理论上消耗O2的体积为1.12 L D．验证生成CH3CHO的操作：取反应后 的左室溶液，加入新制Cu(OH)2，加热， 观察现象 B 返回 ‹#› 解析：B　氧气得到电子发生还原反应：O2＋ 4e－＋4H＋===2H2O，则b为正极，乙烯失去电 子发生氧化反应：CH2===CH2－2e－＋H2O=== CH3CHO＋2H＋，a为负极。放电时，电子由负 极a经过外电路流向正极b，A错误；a为负极，乙烯失去电子发生氧化反应：CH2===CH2－2e－＋H2O===CH3CHO＋2H＋，B正确；没有说明标况，不确定消耗氧气的体积，C错误；乙醛和新制氢氧化铜反应需要在碱性条件下反应，故应该取反应后的左室溶液，加入过量氢氧化钠调节溶液为碱性，然后再加入新制，加热，观察现象，D错误。 返回 ‹#› 真题体验 研考题·提技能 1．(2025·黑吉辽内蒙古卷，13)一种基于Cu2O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Na＋向b极迁移 B．该电池可用于海水脱盐 C．a极反应：Cu2O＋2H2O＋ Cl－－2e－===Cu2(OH)3Cl＋H＋ D．若以Ag/AgCl电极代替a极，电池将失去储氯能力 D 返回 ‹#› 42 解析：D　根据题意及装置图可知，a极 为负极，电极反应为Cu2O＋2H2O＋Cl－ －2e－===Cu2(OH)3Cl＋H＋，b极为正极， 电极反应为NaTi2(PO4)3＋2e－＋2Na＋===Na3Ti2(PO4)3。放电时阳离子(Na＋)向正极(b极)迁移，A正确；该电池负极消耗Cl－、正极消耗Na＋，所以可用于海水脱盐，B正确；由以上分析可知，C正确；由原电池电极反应可知还原性：Cu2O>Na3Ti2(PO4)3，而将b极换为Ag/AgCl电极后b极仍增重，则此时b极电极反应式为Ag－e－＋Cl－===AgCl，所以该电极作为负极，则还原性：Ag>Cu2O，综合可知还原性：Ag>Cu2O> Na3Ti2(PO4)3，若以Ag/AgCl电极代替a极，则a极电极反应式为Ag－e－＋Cl－===AgCl、b极电极反应式为NaTi2(PO4)3＋2e－＋2Na＋===Na3Ti2(PO4)3，电池不会失去储氯能力，D错误。 返回 ‹#› 2．(2025·重庆卷，10)AgCl-Sb二次电池的放 电过程示意图如图所示。 下列叙述正确的是(　　) A．放电时，M极为正极 B．放电时，N极上反应为Ag－e－＋Cl－ ===AgCl C.充电时，消耗4 mol Ag的同时将消耗1 mol Sb4O5Cl2 D．充电时，M极上反应为Sb4O5Cl2＋12e－＋10H＋===4Sb＋2Cl－＋5H2O D 返回 ‹#› 解析：D　由题图可知，放电时，N电极上AgCl―→ Ag发生得电子的还原反应，为正极，电极反应为AgCl＋e－===Ag＋Cl－，M电极为负极，电极反应为4Sb－12e－＋2Cl－＋5H2O===Sb4O5Cl2＋10H＋，充电时，N为阳极，M为阴极，电极反应与原电池相反。 由分析可知，放电时，M电极为负极，A错误；由分析可知，放电时，N电极反应为AgCl＋e－===Ag＋Cl－，B错误；由分析可知，建立电子转移关系式：Sb4O5Cl2～12e－～12Ag，由此可知，消耗4 mol Ag，同时消耗 mol Sb4O5Cl2，C错误；充电时，M极为阴极，电极反应与原电池相反：Sb4O5Cl2＋12e－＋10H＋===4Sb＋2Cl－＋5H2O，D正确。 返回 ‹#› 3．(2025·浙江1月选考，12)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1 mol 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 C 返回 ‹#› 解析：C　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，Li＋优先于K＋通过固态电解质膜，A、B正确；放电时，1 mol O2得2 mol e－转化为，1 mol O2得4 mol e－转化为O2-，随温度升高Q增大，因此随温度升高正极区转化为O2-，C错误；充电时，锂电极为阴极，连接电源负极，D正确。 返回 ‹#› 4．(2025·安徽卷，13)研究人员开发出一种 锂-氢可充电电池(如图所示)，使用前需先充 电，其固体电解质仅允许Li＋通过。下列说 法正确的是(　　) A．放电时电解质溶液质量减小 B．放电时电池总反应为H2＋2Li===2LiH C．充电时Li＋移向惰性电极 D．充电时每转移1 mol电子，c(H＋)降低1 mol·L-1 C 返回 ‹#› 解析：C　充电时为电解池，惰性电极上Li＋得电子生成Li并沉积在惰性电极上，储氢容器内的H2在气体扩散电极上失电子转化为H＋，进一步结合电解质溶液中的生成H3PO4，Li＋通过固体电解质向惰性电极(阴极)移动(C正确)；放电时为原电池，惰性电极为负极，Li失电子生成Li＋并通过固体电解质向左侧迁移，正极(气体扩散电极)H3PO4中H＋得电子生成H2，据此分析。 返回 ‹#› 定位 电极 电极反应式 充电 (电解池) 惰性电极(阴极) Li＋＋e－===Li 气体扩散电极(阳极) H2－2e－＋===2H3PO4 放电 (原电池) 惰性电极(负极) Li－e－===Li＋ 气体扩散电极(正极) 2H3PO4＋2e－===＋H2↑ 总反应：2Li＋2H3PO4 2LiH2PO4＋H2↑(B错误) 返回 ‹#› 放电时，电解质溶液中H3PO4转化为并结合迁移过来的Li＋生成LiH2PO4，由得失电子守恒知，失去的n(H＋)＝得到的n(Li＋)，则电解质溶液质量增加，A错误；溶液体积未知，无法计算浓度变化，D错误。 返回 ‹#› 3 4 5 6 7 8 9 10 11 1 2 限时规范 训练31　原电池　化学电源 (建议用时：45分钟　满分：44分) 一、选择题：本题共10小题，每小题3分，共30分。每小题只有一个选项符合题目要求。 1．(2024·江苏卷，8)碱性锌锰电池的总反应为Zn＋ 2MnO2＋H2O===ZnO＋2MnOOH，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 MnOOH，转移电子数为2×6.02×1023 C 返回 ‹#› 52 3 4 5 6 7 8 9 10 11 1 2 解析：C　电池分析 MnO2转化为MnOOH，Mn由＋4价降为＋3价，MnO2作氧化剂，发生还原反应，A错误；原电池工作时阴离子向负极移动，B错误；温度较低时，反应速率会降低，C正确；MnO2转化为MnOOH，Mn由＋4价降为＋3价，每生成1 mol MnOOH，转移电子数为1×6.02×1023，D错误。 返回 ‹#› 2 1 3 4 5 6 7 8 9 10 11 2．(2025·北京顺义区一模)“全氢电池”是 一种新型化学电源，能量效率可达80%，其 工作原理如图所示。 该电池放电时，下列说法不正确的是(　　) A．吸附层A为负极，其电极反应为H2－2e－===2H＋ B．Na＋通过离子交换膜由左向右移动 C．NaClO4主要作用是提高溶液的导电性 D．电池总反应为H＋＋OH－===H2O A 返回 ‹#› 2 1 3 4 5 6 7 8 9 10 11 解析：A　由工作原理图可知，左边吸附层上氢气失 电子与氢氧根结合生成水，发生氧化反应，吸附层A 为负极，负极反应式为H2－2e－＋2OH－===2H2O，吸 附层B为正极，发生还原反应，正极反应式为2H＋＋ 2e－===H2↑，总反应为H＋＋OH－===H2O，原电池工作时阳离子移向正极，阴离子移向负极。由分析可知，吸附层A为负极，电极反应为H2－2e－＋2OH－===2H2O，A错误；原电池中阳离子向正极移动，由分析可知，吸附层A为负极，吸附层B为正极，Na＋通过离子交换膜由左向右移动，B正确；由分析可知，该原电池的总反应为H＋＋OH－===H2O，NaClO4在水溶液中完全电离，主要作用是提高溶液的导电性，C正确，D正确。 返回 ‹#› 2 3 1 4 5 6 7 8 9 10 11 3．(2025·江苏无锡江阴一中月考)现利用如图 所示装置对工业废气、垃圾渗透液进行综合治 理并实现发电。下列有关说法正确的是(　　) A．惰性电极M为阳极 B．高温有利于该装置工作 C．N极的电极反应式－10e－＋12H＋=== N2↑＋6H2O D．每生成1 mol N2，通过质子交换膜的H＋为3.75 mol D 返回 ‹#› 2 3 1 4 5 6 7 8 9 10 11 解析：D　由图知，该装置属于原电池，氨气在惰性电 极M上发生失电子的氧化反应生成N2，则M电极是负极， 负极反应式为2NH3－6e－===N2＋6H＋；N电极是正极 在惰性电极N上发生得电子的还原反应生成N2，正 极反应式为＋10e－＋12H＋===N2↑＋6H2O。根据 两电极的物质转化可判断电极M处发生氧化反应，M为 负极，电极N处发生还原反应，N为正极，A错误；该治理过程有硝化细菌的参与，硝化细菌在高温下可能失活，B错误；在惰性电极N上得电子而被还原为N2，正极反应式应为＋10e－＋12H＋===N2↑＋6H2O，C错误；结合正负极反应式可知，当转移30 mol e－时，该装置中共生成(5＋3) mol＝8 mol N2，通过质子交换膜的H＋为30 mol，则每生成1 mol N2，通过质子交换膜的H＋为 mol＝3.75 mol，D正确。 返回 ‹#› 2 3 4 1 5 6 7 8 9 10 11 4．(2024·广西卷，9)某新型钠离子二次电池 (如图)用溶解了NaPF6的二甲氧基乙烷作电解 质溶液。放电时嵌入PbSe中的Na变成Na＋后 脱嵌。下列说法错误的是(　　) A．外电路通过1 mol电子时，理论上两电极 质量变化的差值为23 g B．充电时，阳极电极反应为：Na3V2(PO4)3－xe－===Na3－xV2(PO4)3＋xNa＋ C．放电一段时间后，电解质溶液中的Na＋浓度基本保持不变 D．电解质溶液不能用NaPF6的水溶液替换 A 返回 ‹#› 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 1 解析：A　放电时嵌入PbSe中的Na变成Na＋后脱嵌，则右侧电极为负极，Na失电子生成Na＋；Na＋透过允许Na＋通过的隔膜从右侧进入左侧，则左侧为正极。外电路通过1 mol电子时，负极有1 mol Na失电子生成Na＋进入右侧溶液，溶液中有1 mol Na＋从右侧进 入左侧，并与正极的Na3－xV2(PO4)3结合，则理论上两电极质量变化的差值为2 mol×23 g·mol-1＝46 g，A错误；充电时，左侧电极为阳极，Na3V2(PO4)3失电子生成Na3－xV2(PO4)3，则阳极电极反应为：Na3V2(PO4)3－xe－===Na3－xV2(PO4)3＋xNa＋，B正确 ；放电一段时间后，负极产生的Na＋的物质的量与负极区通过隔膜进入左极区的Na＋的物质的量相同，进入左极区的Na＋与参加左侧正极反应的Na＋的物质的量相同，所以电解质溶液中的Na＋浓度基本保持不变，C正确；Na能与水反应，所以电解质溶液不能用NaPF6的水溶液替换，D正确。 返回 ‹#› 2 3 4 5 1 6 7 8 9 10 11 5．(2025·江苏苏州模拟)燃料电池是一种能量转化效率高、对环境友好的新型电池。一种肼(N2H4)燃料电池的工作原理如图所示，下列有关叙述正确的是(　　) A．电池工作时，溶液中的Na＋由乙槽通过离子交换膜向甲槽迁移 B．当外电路中流过0.04 mol电子时，消耗N2H4的质量为0.32 g C．b极的电极反应式为O2＋4H＋＋4e－=== 2H2O，反应一段时间后溶液的pH增大 D．若将N2H4改为CH4，消耗等物质的量的 CH4时，电路中通过的电子数减少 B 返回 ‹#› 2 3 4 5 1 6 7 8 9 10 11 解析：B　燃料电池中，燃料发生氧化反应，所以a电极是负极，通入氧气的b电极是正极。O2在正极发生还原反应：O2＋2H2O＋4e－===4OH－，正极生成OH－，为保持溶液呈电中性， Na＋由甲槽向乙槽迁移，A错误；负极发生氧化反应，反应式为4OH－＋N2H4－4e－===N2↑＋4H2O，当外电路中流过0.04 mol电子时，消耗0.01 mol N2H4，其质量为0.32 g，B正确；碱性条件下，电极反应式中不能出现H＋，b极的电极反应式为O2＋2H2O＋4e－===4OH－，C错误；消耗1 mol N2H4时转移4 mol电子，改为甲烷时，电极反应式为CH4－8e－＋10OH－=== ＋7H2O，消耗1 mol CH4时转移8 mol电子， D错误。 返回 ‹#› 2 3 4 5 6 1 7 8 9 10 11 6．(2025·贵州贵阳高三期中)铁碳微电 池在弱酸性条件下处理含氮废水技术的 研究取得突破性进展，其工作原理如图 所示。下列说法正确的是(　　) A．碳电极的电势低于铁电极 B．处理废水过程中两侧溶液的pH基本不变 C．碳电极上的电极反应式：＋12H＋＋10e－===N2↑＋6H2O D．若处理的废水，则有2 mol的H＋通过质子交换膜 C 返回 ‹#› 2 3 4 5 6 1 7 8 9 10 11 解析：C　据图，该原电池反应中，甲室 转化为N2，得电子发生还原反应，故甲室碳电 极作正极，则乙室铁电极作负极，发生铁失电 子生成Fe2+的反应。根据以上分析，碳电极作 正极，铁电极作负极，故电势碳电极高于铁电 极，A错误；正极反应式为＋12H＋＋10e－===N2↑＋6H2O，转移10 mol e－，则有10 mol H＋通过质子交换膜进入甲室，但反应消耗12 mol H＋，故甲室pH增大，乙室中铁失电子生成Fe2+，Fe2+再与生成Fe和N2，反应式为3Fe2+＋===3Fe＋N2↑＋8H＋，转移6 mol e－，则有 返回 ‹#› 2 3 4 5 6 1 7 8 9 10 11 6 mol H＋通过质子交换膜进入甲室，但反应生成8 mol H＋，故乙室pH减小，B错误，C正确；处理含的废水时，根据电子守恒可知关系式为～5e－，透过质子交换膜的H＋与转移的电子物质的量相等，所以处理(其物质的量是0.2 mol)时，有0.2 mol×5＝1 mol H＋透过质子交换膜，D错误。 返回 ‹#› 7 8 9 10 11 1 3 4 5 6 2 7．(2025·河北石家庄模拟)高电压水系锌—有机混合液流电池的装置如图所示。下列说法错误的是(　　) A．充电时，FQ所在电极与电源正极相连 B．充电时，阴极区溶液的pH减小 C．充电时，中性电解质NaCl溶液的浓度减小 D．放电时，电池的正极反应式为FQ＋2e－＋2H＋===FQH2 B 返回 ‹#› 7 8 9 10 11 1 3 4 5 6 2 解析：B　放电时右侧FQ得电子，发生还原反应，为正极，电极反应式为FQ＋2e－＋2H＋===FQH2；左侧Zn失电子，发生氧化反应，为负极，电极反应式为Zn－2e－＋===，阳离子向正极移动，阴离子向负极移动。由图可知，充电时左侧为阴极，右侧为阳极，FQ所在电极应与电源正极相连，A正确；充电时，阴极区发生反应＋2e－===Zn＋4OH－，溶液的pH增大，B错误；充电时，钠离子向左侧阴极区移动，Cl－向右侧阳极区移动，中性电解质NaCl溶液的浓度减小，C正确；放电时，电池的正极反应式为FQ＋2e－＋2H＋===FQH2，D正确。 返回 ‹#› 8 9 10 11 1 3 4 5 6 7 2 8．(2025·四川宜宾二模)我国科学家发明了一种Zn-MnO2可充电电池，其工作原理如图所示。 返回 ‹#› 8 9 10 11 1 3 4 5 6 7 2 下列说法错误的是(　　) A．充电时K＋向Zn电极移动 B．充电时，阴极附近溶液的pH增大 C．放电时，当电路中转移0.2 mol电子时，正极区溶液质量增加5.5 g D．放电时，电池总反应为Zn＋4OH－＋MnO2＋===＋Mn2+＋2H2O C 返回 ‹#› 8 9 10 11 1 3 4 5 6 7 2 解析：C　在放电过程中，锌作为负极被氧化，而二氧化锰作为正极被还原。充电过程则是相反的，即电解反应，阳极发生氧化反应，阴极发生还原反应。充电时，阳离子(如K＋)应该向阴极迁移，原来的负极Zn在充电时会成为阴极，这时候阳离子K＋应该向阴极移动，故A正确；充电时阴极发生的反应是＋2e－===Zn＋4OH－，阴极处产生OH－，使得溶液的pH升高，故B正确；正极的放电反应是MnO2＋4H＋＋2e－===Mn2+＋2H2O。1 mol MnO2得到2 mol电子，当转移0.2 mol电子时，对应的MnO2的物质的量为0.1 mol，正极区溶液质量增 加8.7 g，故C错误；放电时，电池总反应为Zn＋4OH－ ＋MnO2＋===＋Mn2+＋2H2O，故D正确。 返回 ‹#› 9 10 11 1 3 4 5 6 7 8 2 9．(2025·陕西西安三模)下图是一种正在投入生产的大型蓄电系统的工作示意图： 返回 ‹#› 9 10 11 1 3 4 5 6 7 8 2 左右两侧为电解质储罐，中间为电池，电解质通过泵不断在储罐和电池之间循环。电池中的左右两侧为电极，中间为离子选择性膜，在电池放电和充电时该膜可允许钠离子通过。放电前被膜隔开的电解质为Na2S2和NaBr3，放电后分别变为Na2S4和NaBr。则下列说法正确的是(　　) A．右储罐中的电解质为NaBr3/NaBr B．充电过程中Na＋通过膜从右向左流动 C．电池充电时，阳极的电极反应为2Na2S2－2e－ ===Na2S4＋2Na＋ D．电池放电时，右侧储罐中如果液体流速下降，可能会有其他多硫离子如生成 D 返回 ‹#› 9 10 11 1 3 4 5 6 7 8 2 解析：D　由电子流向，放电前，被膜隔开的电解质为Na2S2(右罐)和NaBr3(左罐)，则Na2S2在负极失电子，NaBr3在正极得电子。放电时为原电池反应：负极反应为2Na2S2－2e－===2Na＋＋Na2S4，正极反应为NaBr3＋2Na＋＋2e－===3NaBr；充电时， 阴极为负极的逆反应，阳极为正极的逆反应。由以上分析可知，右储罐中的电解质为Na2S2/Na2S4，A错误；充电时右侧为阴极，左侧为阳极，充电过程中Na＋通过膜从左向右流动，B错误；电池充电时，阳极的电极反应与正极的反应相反，电极反应为3NaBr－2e－===NaBr3＋2Na＋，C错误；右侧储罐中如果液体流速下降，失电子速率减慢，可能会有其他多硫离子如生成，D正确。 返回 ‹#› 10 11 1 3 4 5 6 7 8 9 2 10．(课标变化题)我国科研人员发现，使用酸性电解液可直接在空气中组装水系铁离子电池，其充电时的工作原理如图所示。已知在酸性环境下Fe2+的氧化被抑制，且电池长期循环过程中，辅助电极表面局部会呈碱性并形成具有电化学活性的FeOOH。 返回 ‹#› 10 11 1 3 4 5 6 7 8 9 2 下列说法错误的是(　　) A．该电池充电时，辅助电极为阳极 B．该电池放电时，负极的电极反应式为Fe－2e－===Fe2+ C．辅助电极表面局部形成FeOOH的电极反应式为Fe2+－e－＋2OH－===FeOOH＋H＋ D．酸性环境下，Fe2+的氧化被抑制与酸性电解 液中溶解氧浓度低有关 C 返回 ‹#› 10 11 1 3 4 5 6 7 8 9 2 解析：C　结合充电时电池中电子的迁移方向可知，辅助电极上发生失电子的氧化反应，作阳极；泡沫铁电极上发生得电子的还原反应，作阴极。结合上述分析可知，该电池充电时，辅助电极为阳极，A正确；该电池放电时，泡沫铁为负 极，电极反应式为Fe－2e－===Fe2+，B正确；电池长期循环过程中，辅助电极表面局部呈碱性并形成FeOOH的电极反应式为Fe2+－e－＋3OH－===FeOOH＋H2O，C错误；酸性环境下，Fe2+的氧化被抑制与酸性电解液中溶解氧浓度低有关，D正确。 返回 ‹#› 10 11 1 3 4 5 6 7 8 9 2 [名师点睛]　丰富情境载体，凸显化学学科的应用性 2025年新修订的普通高中化学课程标准强化了化学与国家战略、前沿科技、现实生活的衔接，近几年高考试题的命制越来越趋向于“无情境，不命题”，试题以生活生产、前沿科技为素材创设问题情境，如2025年黑吉辽内蒙古卷第11题以某工厂利用生物质从高锰钴矿中提取金属元素为载体，考查简单的工艺流程分析；河南卷第13题结合甲烷在室温下高效转化为乙酸考查反应机理分析。本题结合水系铁离子电池，以充电时的工作原理图为载体考查电化学知识。试题的情境丰富多样，但“落脚点”均为所学知识，有助于提升考生的自主学习能力，与2025新课标修订思想一致。 返回 ‹#› 11 1 3 4 5 6 7 8 9 10 2 二、非选择题：本题共1小题。 11．(14分)根据下列要求回答下列问题。 (1)一种以肼(N2H4)为液体燃料的电池装置如图1所示。该电池用空气中的氧气作氧化剂，KOH溶液作电解质溶液。负极反应式为___________，正极反应式为________________________________________。 图1 返回 ‹#› 11 1 3 4 5 6 7 8 9 10 2 (2)科研人员研制出一种室温“可呼吸”Na-CO2电池，放电时该电池“吸入”CO2，充电时“呼出”CO2。吸入CO2时，其工作原理如图2所示，吸收的全部CO2中，有转化为Na2CO3固体沉积在多壁碳纳米管(MWCNT)电极表面。 图2 ①“吸入”CO2时的正极反应：___________________________________ _____________________________________________________________。 ②标准状况下，每“呼出”22.4 L CO2，转移电子为________mol。 返回 ‹#› 11 1 3 4 5 6 7 8 9 10 2 (3)浓差电池中的电动势是由于电池中存在浓度差而产生的。某电池的工作原理如图3所示，该电池从浓缩海水中提取LiCl的同时又获得了电能。 ①X极为________极，Y电极反应式为______________________________ _____________________________________________________________。 ②Y极生成1 mol Cl2时，________mol Li＋移向X极。 图3 返回 ‹#› 11 1 3 4 5 6 7 8 9 10 2 解析：(1)燃料在负极失电子，即负极反应式为N2H4＋4OH－－4e－===N2↑＋4H2O；氧气在正极得电子，正极反应式为O2＋2H2O＋4e－===4OH－。(2)①由题意可知，“吸入”CO2时，该装置为原电池，MWCNT电极为原电池的正极，在Na＋作用下CO2在正极发生还原反应生成Na2CO3和C，电极反应式为4Na＋＋3CO2＋4e－===2Na2CO3＋C；②由题意可知，“呼出”CO2时，该装置为电解池，“呼出”CO2的电极为阳极，在Na2CO3作用下C发生氧化反应生成CO2，电极反应式 为2Na2CO3＋C－4e－===4Na＋＋3CO2↑，则“呼出”标准状况下22.4 L CO2时，转移电子的物质的量为 mol。 图1 图2 返回 ‹#› 11 1 3 4 5 6 7 8 9 10 2 (3)①由题图3可知原电池装置X极附近H＋转化为H2，发生还原反应，则X极为正极；Y极为负极，电极反应式为2Cl－－2e－===Cl2↑。②由电极反应式2Cl－－2e－===Cl2↑可知，Y极生成1 mol Cl2时，线路中转移2 mol电子，则有2 mol Li＋移向X极。 答案：(1)N2H4＋4OH－－4e－===N2↑＋4H2O　O2＋2H2O＋4e－===4OH－　 (2)①3CO2＋4Na＋＋4e－===2Na2CO3＋C ②　(3)①正　2Cl－－2e－===Cl2↑　②2 图3 返回 ‹#› 第31讲　原电池　化学电源 点击进入WORD文档 按ESC键退出全屏播放 返回 ‹#› $