第02讲 原电池、化学电源（复习讲义）（黑吉辽蒙专用）2027年高考化学一轮复习讲练测

该高中化学讲义聚焦原电池与化学电源高考核心考点，按“概念-原理-应用”逻辑架构梳理原电池构成条件、工作原理及化学电源分类，通过知识解构细化知识点、考向破译归纳解题范式，结合真题溯源与变式训练，形成考点梳理、方法指导、真题演练的系统复习流程，帮助学生突破电极判断、反应书写等难点。 讲义以真实工业与科技情境为载体，创新采用对比分析（如单液与双液原电池）和模型建构（电极反应四步法）培养科学思维，设置基础到综合的分层练习，通过燃料电池介质对产物影响的探究活动提升科学探究与实践能力，助力学生高效掌握解题规律，为教师把控复习节奏提供精准教学支持。

第02讲 原电池、化学电源 内容导航 ( 01 ) ( 命题透视·考情前瞻 ) ( 对标素养，研判高考命题趋势 ) ( 0 2 ) ( 思维建模·脉络梳理 ) ( 搭建知识框架，构建系统思维 ) ( 0 3 ) ( 考点精讲·靶向突破 ) ( 拆解核心考点，归纳解题范式 ) ( 考点一 原电池的工作原理及其应用 知识解构 知识点1 原电池的概念及构成条件 ∣ 知识点2 原电池原理 知识点 3 原电池原理的应用 ∣ 考向破译 考向1 原电池构成条件及原理 ∣ 考向 2 考查原电池原理的应用 考点二 化学电源 知识解构 知识点1 一次电池和二次电池 ∣ 知识点2 燃料电池 知识点 3 新型化学电源 考向破译 考向1 一次电池和二次电池 ∣ 考向2 燃料电池 考向 3 新型化学电源 ) ( 0 4 ) ( 真题溯源·考向感知 ) ( 溯源真题逻辑，感知高考考向 ) 命题透视·考情前瞻 ——对标素养，研判高考命题趋势 考情梳理--五年真题 考向梳理 核心考点 2026年 2025年 2024年 2023年 2022年 原电池的工作原理及其应用 黑吉辽蒙卷T1,3分； —— —— —— —— 化学电源 —— 黑吉辽蒙卷T13,3分 —— 辽宁卷T11,3分 辽宁卷T14,3分 考向解读--洞悉趋势 精准预判 ►命题解码： 1. 题型与分值：必考选择题，分值稳定 原电池与化学电源属于电化学模块的核心考点，每年固定 1 道 3 分选择题；偶尔会在工业流程主观题中嵌入 1—2 小问电化学计算，但核心考查载体为选择题。命题常将「原电池放电 + 电解池充电」融合在同一装置中，兼顾原电池原理与电解原理的综合考查。 2. 情境载体：紧贴工业与前沿，突出真实应用 几乎不考查教材原型电池，全部以真实工业、科技场景为载体，整体特征是装置陌生、原理熟悉，全部考点均可通过氧化还原规律、电荷守恒等基础原理迁移解决，无需死记硬背特定反应。 3. 设问与陷阱：梯度清晰，重理解轻记忆 选项分布：基础概念:能量转化、电极名称，原理判断:离子迁移、电极反应，定量计算或深度推理。 ►复习目标： 一、知识目标：筑牢原理根基，无知识盲区 1.熟练掌握原电池核心判定逻辑：快速判断正负极； 2.掌握二次电池充放电对应规则：放电负极 = 充电阴极（反应可逆），放电正极 = 充电阳极（反应可逆）； 3.掌握电极反应书写：定产物→配电子→配电荷（结合介质酸碱性、交换膜类型）→配原子，能快速验证陌生电极反应的正误； 二、能力目标：强化迁移，应对陌生装置 1.快速读图能力：从陌生装置图中提取关键信息（电极材料、反应物产物、交换膜类型、电子流向），完成电极定性判断； 2.反应推理能力：能根据介质环境（酸性、中性、碱性、熔融盐）推导电极产物； 3.定量计算能力：熟练运用电子守恒，解决电极质量变化、气体体积、离子浓度变化三类计算； 4.体系分析能力：能完整分析充放电全过程中，电解质溶液的 pH、离子浓度、溶质种类的变化趋势。 思维建模·脉络梳理 ——搭建知识框架，构建系统思维 考点精讲·靶向突破 ——拆解核心考点，归纳解题范式 考点一 原电池的工作原理及其应用 知●识●解●构 知识点1 原电池的概念及构成条件 一、原电池概念： 原电池是把化学能转化为电能的装置。 二、原电池的形成条件 ①能自发进行的氧化还原反应。 ②两个活泼性不同的电极(燃料电池的两个电极可以相同)。 ③形成闭合回路，需满足三个条件：a.存在电解质；b.两电极直接或间接接触；c.两电极插入电解质溶液或熔融电解质中。 知识点2 原电池原理 一、原电池装置（以锌铜原电池为例） 二、工作原理（以锌铜原电池为例） 1、电子移动方向：锌失电子逐渐溶解变成Zn2＋进入溶液，电子从负极经导线流入正极。 2、离子移动方向：阴离子向负极移动(如SO)，阳离子向正极移动(如Zn2＋和Cu2＋，其中Cu2＋在正极上得电子在铜片上析出)。 答疑解惑 电流方向：以正电荷移动的方向为电流方向。 外电路（电子移动）：电子从负极移向正极，电子移动反方向为电流方向，正→负。 内电路（离子移动）：阳离子从负极移向正极，电流方向为负→正。 3.电极反应式 负极(锌极)：Zn－2e－===Zn2＋(氧化反应)。 正极(铜极)： Cu2+＋2e－ ===Cu(还原反应)。 总反应：Zn＋Cu2＋===Zn2＋＋Cu。 三、单液原电池和双液原电池对比 对比维度 单液原电池 双液原电池 装置结构 电解质分布 正负极共用同一份电解质溶液 两个半电池各有独立电解质，通常负极区电解液与负极材料匹配，正极区电解液与正极反应物匹配 盐桥 / 隔膜 无盐桥或离子隔膜 必须设置盐桥（或离子交换膜），作用是导通内电路、维持两池电荷平衡，阻隔氧化剂与还原剂直接接触 副反应情况 负极材料与电解液直接接触，易发生直接氧化还原副反应，伴随热量散失 氧化剂与还原剂被物理分隔，直接接触的副反应被大幅抑制，副反应极少 电流与电压稳定性 电流不稳定，电动势随反应进行快速衰减，持续供电时间短 电流平稳，电动势可长时间保持恒定，持续供电能力强 能量转化效率 能量效率偏低，部分化学能以热能形式损耗 能量转化效率更高，化学能更多地转化为电能 答疑解惑 双液原电池中盐桥的组成和作用 ①盐桥中装有饱和的KCl、KNO3等溶液和琼胶制成的胶冻。 ②盐桥中离子移向：盐桥含饱和KCl(KNO3)溶液，K＋移向正极，Cl－(NO3－)移向负极。 ③盐桥的作用： a.连接内电路，形成闭合回路； b.平衡电荷，使原电池不断产生电流。 c.减少能量损耗。 溯本求源 化理通考 原电池的原理的本质：把本该一起进行的氧化还原反应，通过一种特别的装置实现了氧化反应和还原反应分别在装置不同的位置发生——负极发生氧化反应、正极发生还原反应。 一般的氧化还原反应：还原剂的电子被氧化剂直接得到 ( ne - 氧化剂 + 还原剂 == 氧化产物 + 还原产物 ) 原电池中的氧化还原反应：负极的还原剂的电子通过外电路被位于正极的氧化剂得到，同时内电路可以使离子转移防止在电极积累，这样就外电路就可以持续转移电子，直到反应物消耗完为止 知识点3 原电池原理的应用 一、比较金属的活动性强弱： 1. 原理 原电池中，负极金属的还原性（金属活动性）强于正极金属。 2. 判断依据 电极质量减小→负极→金属更活泼； 电极有气泡析出、固体附着质量增大→正极→金属更不活泼； 电子流出、电流流入的电极为负极，对应金属更活泼。 二、加快化学反应速率： 构成原电池的反应速率比直接接触的反应速率快。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。 三、牺牲阳极法（原电池原理）：被保护金属作正极，连接更活泼的金属（如船体挂锌块、地下钢管接镁块），活泼金属作负极被消耗。使被保护的金属制品作原电池正极而得到保护。如要保护一个铁质的输水管道或钢铁桥梁等，可用导线将其与一块锌块相连，使锌作原电池的负极。 四、设计制作化学电源（详见考点二 化学电源） 考●向●破●译 考向1 原电池构成条件及原理 例1如图所示装置中，、电极是石墨电极。A中盛有棕色的和的混合溶液，B中盛有无色的和的混合溶液。当闭合开关，并向B中滴加浓盐酸时，发现灵敏电流计的指针向右偏转。一段时间后，当电流计指针回到中间“0”位置时，再向B中滴加过量浓溶液，可观察到电流计指针向左偏转。下列说法正确的是 A．电流计的指针向右偏转时，化学能转变为电能；向左偏转时，电能转变为化学能 B．电流计的指针向右偏转时，电极的电极反应式为 C．电流计的指针向左偏转时，电极的电极反应式为 D．由上述实验现象可知，氧化性： 【答案】B 【解析】该装置是原电池，两步都是将化学能转变为电能，A错误；电流计的指针向右偏转时，电极是负极，电极反应式为，正极上转化为，B正确；电流计的指针向左偏转时，电极是负极，电极反应式为，C错误；根据以上分析可知，在酸性溶液中的氧化性大于中性溶液中的，在碱性溶液中的氧化性小于中性溶液中的，D错误； 故选B。 【变式1·换题型】（2025·辽宁沈阳·二模）研究小组用锌片和铜片做电极研究水果电池，实验数据如下表。下列说法不正确的是 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．水果中的阳离子移向铜片 B．锌片做负极，发生氧化反应 C．水果电池电极间距离越大，电阻越小 D．实验2、3说明水果种类影响电流大小 【答案】C 【解析】原电池中阳离子向正极移动，铜片为该水果电池的正极，因此水果中的阳离子移向铜片，A正确；锌的金属活动性强于铜，锌片作负极，负极上锌失电子发生氧化反应，B正确；对比实验1、2，水果种类相同时，电极间距离越大，电流越小；电源电压相近时，由可知，电流越小电阻越大，因此电极间距离越大，电阻越大，C错误；实验2、3的电极间距离相同，仅水果种类不同，电流差异明显，说明水果种类影响电流大小，D正确； 故选C。 【变式2·变角度】（2025·北京西城·一模）通过与的可逆反应，探究外界条件对物质氧化性和还原性的影响，进行如下实验(不考虑对实验体系的影响)。 闭合时，电流计的指针向右偏转，乙烧杯中溶液颜色变浅。指针归零后，再分别进行下列实验： 实验 操作 现象 ① 向乙烧杯中逐滴滴加少量NaOH溶液 指针向左偏转，乙烧杯中溶液颜色变浅 ② 向甲烧杯中加入少量固体 指针向右偏转，乙烧杯中溶液颜色变浅 已知：ⅰ、和均是弱酸。 ⅱ、易溶于溶液，反应生成(棕色)，和的氧化性几乎相同。 下列说法正确的是 A．闭合后，甲烧杯中的电极反应： B．①中，加入溶液后，甲烧杯中的浓度减小 C．②中，加入固体后，对的氧化性的影响小于的浓度对其氧化性的影响 D．根据上述实验推测，向甲烧杯中加入少量固体，指针向右偏转 【答案】D 【分析】闭合时，电流计的指针向右偏转，乙烧杯中溶液颜色变浅，说明正向移动，则碘得到电子生成，进一步生成，失去电子生成、，此时甲的石墨电极为负极，乙的石墨电极为正极，据此解答。 【解析】A．结合分析，闭合后，失去电子生成、，甲烧杯中的电极反应：，A错误； B．①中，加入溶液后，指针向左偏转，乙烧杯中溶液颜色变浅，甲的石墨电极为正极，、得到电子生成，甲烧杯中的浓度增大，B错误； C．②中，加入固体后，指针向右偏转，乙烧杯中溶液颜色变浅，说明继续失去电子生成、，结合①②现象，对的氧化性的影响大于的浓度对其氧化性的影响，C错误； D．根据上述实验推测，向甲烧杯中加入少量固体，浓度增大，甲的石墨电极为负极，指针向右偏转，D正确； 故选D。 【变式3·变角度——电荷移动方向】.（2025·辽宁省鞍山市一中·一模）铜锌原电池为电化学建构认识模型奠定了重要的基础，懂得原理才能真正做到举一反三，应用到其他复杂的电池分析中。盐桥中装有琼脂凝胶，内含氯化钾。下面两种原电池说法错误的是( ) A．原电池Ⅰ和Ⅱ的反应原理都是Zn+Cu2+=Zn2++Cu B．电池工作时，导线中电子流向为Zn→Cu C．正极反应为Zn-2e-=Zn2+，发生还原反应 D．电池工作时，盐桥中的K+向右侧烧杯移动，Cl-向左侧烧杯移动 【答案】C 【解析】在原电池中，若两金属做电极，一般活泼金属做负极，不活泼金属做正极。Ⅰ和Ⅱ两个原电池装置中，都是锌做负极，铜做正极。 A项，原电池Ⅰ和Ⅱ中，Zn为负极，Cu为正极，CuSO4为电解质溶液，工作原理都是Zn+Cu2+=Zn2++Cu，故A正确； B项，在原电池中，负极锌失去电子，经外电路流向正极铜，故B正确； C项，正极反应为Cu2++2e-=Cu，发生还原反应，故C错误； D项，在原电池内部，阳离子移向正极，阴离子移向负极，装置Ⅱ中，右侧烧杯中的铜为正极，左侧烧杯中的锌为负极，所以盐桥中的K+向右侧烧杯移动，Cl-向左侧烧杯移动，故D正确； 故选C。 解题技巧 判断电极的方法 通过反应类型判断 ①失去电子的电极为负极，发生氧化反应； ②得到电子的电极为正极，发生还原反应。 通过电子定向移动方向和电流方向判断 ①电子流出的电极为负极，电子经外电路流入正极； ②电流流出的电极为正极，电流经外电路流入负极。 根据离子移动方向判断 阴离子向负极移动，阳离子向正极移动。 根据电极现象判断 一般不断溶解、质量减轻的电极为负极；有固体析出、质量增加或不变或有气体产生的电极为正极。 考向2 考查原电池原理的应用 例2有a、b、c、d四个金属电极，有关的反应装置及部分反应现象如下，由此可判断这四种金属的活动性顺序是 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 A． B． C． D． 【答案】A 【详解】（1）a极质量减小，b极质量增加，则表明a极金属失电子作负极，溶液中的Cu2+在b极得电子生成Cu附着在b极，则金属活动性：a＞b； （2）b极有气体产生，c极无变化，则表明b极金属能与H+发生置换反应，而c极不能，则金属活动性： b＞c； （3）d极溶解，c极有气体产生，则d极为负极，c极为正极，则金属活动性：d＞c； （4）导线中电流从a极流向d极，则d极为负极，a极为正极，则金属活动性：d＞a； 综合以上分析，金属活动性：d＞a＞b＞c， 故选A。 【变式1·变角度】银饰用久了表面会有一层而发黑，将银饰与片接触并加入溶液，可以除去银饰表面的，下列说法不正确的是 A．是负极 B．阳离子向银饰移动 C．若有0.9g Al反应，最多能复原0.05mol Ag2S D．表面发生反应：Ag+ + e- = Ag 【答案】D 【分析】银饰与片接触并加入溶液，构成原电池，Al是活泼金属，Al为负极，银饰为正极，据此解答。 【解析】A．银饰与片接触并加入溶液，构成原电池，实质是Al还原Ag2S，则Al为负极，银饰为正极，A正确； B．Al为负极，银饰为正极，阳离子向正极的银饰方向移动，B正确； C．0.9g Al反应，转移 电子，根据得失电子守恒，将有0.05mol Ag2S被还原，C正确； D．银饰为正极，Ag2S得电子被还原，发生电极反应：Ag2S+2e-=2Ag+S2-，D错误； 故选D。 【变式2·变角度——金属防护】（2024·北京海淀·二模）下列对生活、生产中的事实解释不正确的是 选项 事实 解释 A 铁盐用作净水剂 水解生成的胶体具有吸附、絮凝作用 B 工业合成氨反应温度控制在700K左右 700K下，的平衡转化率最高 C 铁制锅炉内壁焊上锌片 利用牺牲阳极法延长锅炉的使用寿命 D 保暖贴的主要成分是铁粉、水、食盐、活性炭等 形成原电池加速铁粉氧化，放出热量 A．A B．B C．C D．D 【答案】B 【解析】A．铁离子在溶液中发生水解反应生成氢氧化铁胶体，氢氧化铁胶体具有吸附、絮凝作用，能使水中悬浮杂质聚沉而达到净水的作用，所以铁盐常用作净水剂，故A正确； B．合成氨反应为放热反应，升高温度，平衡向逆反应方向移动，氢气的转化率减小，所以温度700K下氢气的转化率小于500K下，故B错误； C．铁和锌在溶液中构成原电池，金属性强于铁的锌做原电池的负极被损耗，铁在正极被保护，所以铁制锅炉内壁焊上锌片的目的是利用牺牲阳极法延长锅炉的使用寿命，故C正确； D．保暖贴的主要成分是铁粉、水、食盐、活性炭等，铁和碳在食盐水中构成原电池，原电池反应加快铁粉氧化腐蚀的速率，有利于快速放出热量达到周围环境升温的目的，故D正确； 故选B。 【变式3·变角度——加快反应速率】（2025·黑龙江大庆·二模）把铁条放入盛有过量稀硫酸的试管中，下列改变不能加快氢气产生速率的是( ) A．改铁条为镁条 B．滴加少量CuSO4溶液 C．改稀硫酸为98%的硫酸 D．升高溶液的温度 【答案】C 【解析】A项，镁比铁更活泼，与稀硫酸反应速率更快，能加快氢气产生速率，A正确； B．滴加少量CuSO4，Fe与CuSO4反应生成Cu，Fe、Cu和稀硫酸构成原电池，加快反应速率，B正确； C．常温下，铁在浓硫酸中发生钝化，无法产生氢气，C错误； D．升高溶液温度，反应速率加快，D正确； 故答案选C。 考点二 化学电源 知●识●解●构 知识点1 一次电池和二次电池 一、一次电池 1.定义：放电后不可再充电的电池。 2.常见的一次电池 ①碱性锌锰电池 正极材料：MnO2 负极材料：Zn 负极：Zn＋2OH－－2e－===Zn(OH)2； 正极：2MnO2＋2H2O＋2e－===2MnO(OH)＋2OH－； 总反应：Zn＋2MnO2＋2H2O===2MnO(OH)＋Zn(OH)2。 ②锌银电池（纽扣电池） 正极材料：Ag2O 负极材料：Zn 负极：Zn＋2OH－－2e－===Zn(OH)2； 正极：Ag2O＋H2O＋2e－===2Ag＋2OH－； 总反应：Zn＋Ag2O＋H2O===Zn(OH)2＋2Ag。 二、二次电池 1.定义：二次电池又称可充电电池或蓄电池，是一类放电后可以再充电而反复使用的电池。 2.常见的二次电池：铅酸蓄电池 负极材料：Pb，正极材料是PbO2。 总反应：Pb＋PbO2＋2H2SO42PbSO4＋2H2O。 放电时的反应 负极：Pb＋SO－2e－===PbSO4； 正极：PbO2＋4H＋＋SO＋2e－===PbSO4＋2H2O。 充电时的反应 阴极：PbSO4＋2e－===Pb＋SO； 阳极：PbSO4＋2H2O－2e－===PbO2＋4H＋＋SO。 解题技巧 二次电池的充放电规律 可充电电池充电时原来的负极连接电源的负极作阴极；同理，原来的正极连接电源的正极作阳极，简记为负连负，正连正。 充电过程是放电过程的逆过程，但可充电电池的充、放电过程不属于可逆反应，因为二者反应条件不同。 知识点2 燃料电池 一、氢氧燃料电池 氢氧燃料电池是目前最成熟的燃料电池。按照电解质种类不同可分为以下三类： 1.酸性介质(如H2SO4) 负极反应：　H2－2e－2H＋　。 正极反应：O2＋4e－＋4H＋2H2O。 电池总反应：2H2＋O22H2O 2.碱性介质(如KOH) 负极反应：　H2－2e－＋2OH－2H2O　。 正极反应：O2＋4e－＋2H2O4OH－。 电池总反应：2H2＋O22H2O 3.固体电解质(高温下能传导O2－) 负极反应：　H2－2e－＋O2－H2O　。 正极反应：O2＋4e－2O2－。 电池总反应：2H2＋O22H2O 二、其他燃料电池 1.甲烷—氧气燃料电池 a. 酸性介质 负极反应：CH4－8e－＋2H2O===CO2＋8H＋ 正极反应：2O2＋8e－＋8H＋===4H2O。 电池总反应：CH4＋2O2===CO2＋2H2O。 b.　碱性介质 负极反应：CH4－8e－＋10OH－===CO＋7H2O　； 正极反应：2O2＋8e－＋4H2O===8OH－ 电池总反应：CH4＋2O2＋2OH－===CO＋3H2O c.固体电解质(高温下能传导O2－) 负极反应：CH4－8e－＋4O2－===CO2＋2H2O 正极反应：2O2＋8e－===4O2-。 电池总反应：CH4＋2O2===CO2＋2H2O。 d.熔融碳酸盐作介质 负极反应：CH4－8e－＋4CO===5CO2＋2H2O 正极反应式：2O2＋8e－＋4CO2===4CO32- 电池总反应：CH4＋2O2===CO2＋2H2O。 2.甲醇—氧气燃料电池 质子交换膜(酸性) H＋ 总反应：2CH3OH＋3O2=2CO2＋4H2O 正极 O2＋4e－＋4H＋=2H2O 负极 CH3OH－6e－＋H2O=CO2↑＋6H＋ 碱性燃料电池 OH－ 总反应：2CH3OH＋3O2＋4OH－=2CO＋6H2O 正极 O2＋4e－＋2H2O=4OH－ 负极 CH3OH－6e－＋8OH－=CO＋6H2O 固态氧化物燃料电池 O2－ 总反应：2CH3OH＋3O2=2CO2＋4H2O 正极 O2＋4e－=2O2－ 负极 CH3OH－6e－＋3O2－=CO2↑＋2H2O 解题技巧 因为所有燃烧都属于氧化还原反应，所以理论上都可以形成原电池，只是燃料不导电，所以要解决燃料导电的问题：一般选Pt、石墨等惰性材料作为电池的电极，电极本身不参与反应，仅为催化载体并且起导电作用。高温、高压的燃料和氧化剂连续地由外部充入到负极室和正极室，可实现持续供电。 燃料电池要注意： 燃料在负极反应，助燃剂（如O2）在正极反应。 电解质溶液或传导介质对电极反应的影响：以O2为助燃剂当电解质不同时，正极反应式分别如下： ①酸性电解质溶液环境下正极反应式：O2＋4H＋＋4e－===2H2O； ②碱性电解质溶液环境下正极反应式：O2＋2H2O＋4e－===4OH－； ③固体电解质(高温下能传导O2－)环境下正极反应式：O2＋4e－===2O2－； ④熔融碳酸盐(如：熔融K2CO3)环境下正极反应式：O2＋2CO2＋4e－===2CO。 知识点3新型化学电源 一、锂电池 1.核心优点：能量密度（比能量：单位质量 / 体积输出的电能）极高 锂是密度最小的金属（0.534g/cm³），摩尔质量仅 7g/mol，且标准电极电势最负（-3.04V），能量密度远高于铅酸、镍氢电池，是便携电子设备、新能源车的核心优势。 2.核心缺点：安全风险较高；低温性能差。 a.锂为活泼碱金属，电解液必须采用易燃有机体系（Li 与水剧烈反应，禁止使用水系电解液），高温、外力穿刺、内部短路易引发生燃烧爆炸； b.低温性能差：低温下有机电解液黏度升高，Li⁺迁移速率大幅下降，电池内阻急剧增大，放电容量和功率明显衰减，严寒环境下使用受限。 二、锂离子二次电池 锂离子电池基于电化学“嵌入/脱嵌”反应原理，区别于传统的“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”。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。 名称 装置图 工作原理 锂离子电池 负极反应：LixC6－xe－xLi＋＋6C 正极反应：Li1－xCoO2＋xe－＋xLi＋LiCoO2 Li1－xNiO2＋xe－＋xLi＋LiNiO2 Li1－xMnO2＋xe－＋xLi＋LiMnO2 Li1－xFePO4＋xe－＋xLi＋LiFePO4 Li1－xMn2O4＋xe－＋xLi＋LiMn2O4　 三、浓差电池 1.定义：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。 例如: ①a极(负极)：Ag-e-===Ag+；b极(正极)：Ag++e-===Ag。 ②N通过交换膜移向a极。 2.在浓差电池中，为了限定某些离子的移动，常涉及到“离子交换膜”。 (1)常见的离子交换膜 阳离子交换膜 只允许阳离子(包括H＋)通过 阴离子交换膜 只允许阴离子通过 质子交换膜 只允许H＋通过 (2)离子交换膜的作用 ①能将两极区隔离，阻止两极物质发生化学反应。 ②能选择性地允许离子通过，起到平衡电荷、形成闭合回路的作用。 四、微生物电池 1.定义：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。 2.原理：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(一般为氧气)在正极得到电子被还原与质子结合成水。 例如：微生物燃料电池能将污水中的乙二胺(H2NCH2CH2NH2)氧化成环境友好的物质，如图所示，a、b均为石墨电极。 a电极(负极）的电极反应：H2NCH2CH2NH2－16e－＋4H2O===2CO2↑＋N2↑＋16H＋ b电极（正极）的电极反应：O2＋4e－＋4H＋===2H2O 考●向●破●译 考向1 一次电池和二次电池 例1（25-26高三上·辽宁抚顺·期末）一种基于硝酸盐还原和氨氧化的储能电池示意图如图，电极为金属Zn和选择性催化材料，放电时，含的废水被转化为NH3。下列说法不正确的是 A．放电时，正极区域的pH增大 B．放电时，每消耗负极室溶液质量增加260g C．充电时，Zn连接外接电源的负极 D．充电时，阳极反应：NH3+9OH﹣﹣8e﹣=6H2O 【答案】B 【分析】一种基于硝酸盐还原和氨氧化的储能电池示意图如图，电极为金属Zn和选择性催化材料，放电时，含的废水被转化为NH3，则选择性催化材料为正极，正极电极反应为：，Zn为原电池负极，电极反应为：；当充电时，Zn与电源的负极连接，电极反应：，选择性催化材料与电源正极连接，电极反应：，据此分析解答。 【解析】A．放电时，正极电极反应为：，正极区域产生，溶液的pH增大，A正确； B．放电时，正极电极反应为：，每消耗，转移电子8mol，负极电极反应为：，负极室溶液质量增加的质量为溶解的锌（物质的量为4mol）和通过阴离子交换膜从正极区迁移到负极区的氢氧根离子（根据电荷守恒其物质的量为8mol），则负极室溶液中增加的质量=4mol×65g/mol+8mol×17g/mol=396g，B错误； C．充电时，Zn与电源的负极连接，电极反应：，C正确； D．充电时，选择性催化材料与电源正极连接，作阳极，电极反应：，D正确； 故答案为：B。 【变式1·新角度——碱性锌锰干电池】（2026·广西南宁·一模）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═ZnO+2MnOOH。下列说法正确的是( ) A．Zn发生还原反应 B．正极发生反应 C．电池工作时向正极方向移动 D．理论上，每转移0.1mol电子，有8.8gMnOOH生成 【答案】D 【解析】碱性锌锰电池的总反应为Zn+2MnO2+H2O═ZnO+2MnOOH，负极为锌失电子，发生氧化反应，正极为二氧化锰，发生还原反应，电极反应式为：MnO2+H2O+e-=MnOOH+OH-，据此分析。 A项，负极是金属锌，失电子，发生氧化反应，故A错误； B．正极上得电子，发生还原反应，所以正极的电极反应式为：MnO2+H2O+e-=MnOOH+OH-，故B错误； C．电池工作时，阴离子向负极移动，则OH-通过向负极移动，故C错误； D．反应中锰元素的化合价由+4价降低到+3价，则每转移0.1mol电子，有0.1mol×88g/mol=8.8gMnOOH生成，故D正确； 故选D。 【变式2·变角度——纽扣电池】（19-20高三上·辽宁葫芦岛·阶段检测）锌银纽扣电池是生活中常见的一次电池，其构造示意图如下。下列说法不正确的是 A．作电池的负极 B．电池工作时，向正极移动 C．正极的电极反应： D．金属外壳需具有良好的导电性和耐腐蚀性 【答案】B 【分析】锌银纽扣电池中，锌作负极，发生氧化反应：，作正极，发生还原反应：，总反应为：； 【解析】A．由分析可知，锌作电池的负极，作电池正极，A正确； B．原电池工作时，阴离子向负极移动，阳离子向正极移动，则向负极移动，B错误； C．由分析可知，正极的电极反应为：，C正确； D．金属外壳需具有良好的导电性和耐腐蚀性，以保证电池正常工作，D正确； 故选B。 【变式3·变载体——新型二次电池】．（2025·辽宁·模拟预测）我国科学家开发了一种新型二次电池，其工作原理示意图如下。下列说法不正确的是 A．放电时，Zn为负极，发生氧化反应 B．放电时，从Zn电极一侧移向多孔碳电极一侧 C．充电时，阳极发生的电极反应为 D．充电一段时间后阴极室溶液碱性减弱 【答案】D 【分析】由电池装置图可知，放电时Zn为负极，失去电子，形成，多孔碳为正极；充电时Zn为阴极，多孔碳为阳极。 【解析】A．放电时Zn为负极，失去电子，形成，A正确； B．放电时，钾离子由Zn极(负极)移向多孔碳电极(正极)，B正确； C．充电时，多孔碳电极作阳极，失去电子，电极反应为，C正确； D．充电时，Zn作阴极，生成氢氧根离子，电极反应式为：，溶液碱性变强，D错误； 故选D。 考向2 燃料电池 例2（2025·内蒙古·一模）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．电池工作时，电流从电极经导线流向电极 B．电极的电极反应式为 C．当电极a消耗标准状况下时，有通过质子交换膜 D．验证生成的操作：取反应后的左室溶液于试管中，向其中加入新制，加热，观察现象 【答案】C 【解析】A.在燃料电池中，通入燃料的电极a为负极，通入氧气的电极b为正极，电流由正极b经导线流向负极a，A错误； B.电极b为正极，氧气在正极得电子发生还原反应，其电极反应式应为，B错误； C.标准状况下1.12L的物质的量为，根据电极a的反应，1mol乙烯反应转移2mol电子，同时生成2mol，那么0.05mol乙烯反应转移0.1mol电子，会有0.1mol通过质子交换膜，C正确； D.反应后的左室溶液中可能含有未反应完的，应先加溶液中和硫酸至碱性，再加入新制加热，否则硫酸会与反应影响乙醛检验，D错误； 故选C。 【变式训练1·变载体】（25-26高三上·辽宁抚顺·期末）一种高性能的直接硼氢燃料电池如图所示，其总反应为BH＋2O2===BO＋2H2O。该电池工作时，下列说法正确的是(　　) A．电子由Pt电极经外电路、石墨电极、NaOH溶液回到Pt电极 B．负极反应式为BH－8e－＋8OH－===BO＋6H2O C．OH－透过阴离子交换膜向石墨电极迁移 D．外电路通过0.4 mol电子时，有2.24 L O2在石墨电极上参与反应 【答案】B 【解析】A.在外电路中，电子由负极Pt电极经导线流向正极石墨电极，而在内电路中离子定向移动，电子不能进入到电解质溶液中，A错误； B.依据装置图可知Pt电极为负极，负极上BH失去电子被氧化变为BO，由于电解质溶液显碱性，含有大量的OH－，故负极的电极反应式为BH－8e－＋8OH－===BO＋6H2O，B正确； C.溶液中的阴离子OH－应该向正电荷较多的负极(Pt)迁移，C错误； D.没有指明反应条件是否是“标准状况”，因此不能进行有关计算，D错误。 故答案选B 【变式训练2·变角度】(2024·河北模拟)MCFC(熔融碳酸盐燃料电池，装置如图所示)以多孔陶瓷基质中悬浮的熔融碳酸盐作为电解质，甲烷水蒸气催化重整反应产生的混合气Y由两种常见的可燃性气体组成。下列说法错误的是(　　) A.负极的电极反应式为H2－2e－＋C===H2O＋CO2 B.装置甲中放置碱石灰，除去电极反应中产生的水和二氧化碳 C.电池工作时，电子由电极A经负载流向电极B，C由电极B移向电极A D.长期在高温条件下工作，会发生腐蚀和渗漏，从而降低电池的寿命 【答案】B 【解析】甲烷水蒸气催化重整反应产生的混合气Y由两种常见的可燃性气体组成，说明这两种气体为CO和H2，电极A发生反应：H2－2e－＋C===H2O＋CO2，电极B发生反应：O2＋2CO2＋4e－===2C，因此电极A为负极，电极B为正极。 A.电极A发生反应：H2－2e－＋C===H2O＋CO2，A项正确； B.装置甲的作用是干燥二氧化碳，在正极参与电极反应，循环利用，B项错误； C.电极A为负极，电池工作时，电子由电极A流向电极B，C在电极B生成，在电极A消耗，所以C由电极B移向电极A，C项正确； 多孔陶瓷基质与碳酸钠在高温下反应，因此长期在高温条件下工作，会发生腐蚀和渗漏，D项正确。 故答案选B 【变式3·变题型】.(2026·全国，模拟预测)内部重整式高温燃料电池具有良好的商业化前景，其基本工作原理(以CH4为原料，熔融碳酸盐为电解质)如图所示。下列说法正确的是( ) A．b极为正极，发生还原反应 B．电子流向：a极→导线→b极→电解质→a极 C．a极电极反应为CH4- 8e- +4CO32-=5CO2+2H2O D．该电池所用的隔膜一定属于阳离子交换膜 【答案】A 【分析】由装置可知a电极上CO和H2失电子生成CO2和H2O，则a极为负极，b极为正极，b电极上O2得电子结合CO2生成CO32-，CH4和水反应生成CO和H2。 【解析】A项，由以上分析可知b极为正极，得电子发生还原反应，故A正确； B项，电子不经过电解质，故B错误； C项， a极反应物不是甲烷，故C错误； D项，熔融碳酸盐为电解质，故隔膜允许碳酸根离子通过，为阴离子交换膜，故D错误； 故选A。 考向3 新型化学电源 例3．科学家开发了一种可植入体内的燃料电池，血糖(葡萄糖)过高时会激活电池，产生电能进而刺激人造胰岛细胞分泌胰岛素，降低血糖水平。电池工作时的原理如下图所示(G―CHO代表葡萄糖)。 下列说法不正确的是 A．该燃料电池是否工作与血糖的高低有关，血糖正常时电池不工作 B．工作时，电极Ⅰ附近pH下降 C．工作时，电子流向：电极Ⅱ→传感器→电极Ⅰ D．工作时，电极Ⅱ电极反应式为 【答案】B 【分析】燃料电池通入氧化剂的电极I为正极，氧气发生还原反应生成水，电极II为负极，G-CHO被氧化为G-COOH，电极反应式：。 【解析】A．根据题干信息，血糖(葡萄糖)过高时会激活电池，产生电能进而刺激人造胰岛细胞分泌胰岛素，降低血糖水平，说明该燃料电池是否工作与血糖的高低有关，血糖正常时电池不工作，A说法正确； B．工作时，电极I为正极，氧气发生还原反应生成水，电极反应式：,电极Ⅰ附近pH升高，B说法错误； C．原电池中电子从负极流入正极，故外电路中电子流向：电极Ⅱ→传感器→电极Ⅰ，C说法正确； D．工作时，电极Ⅱ电极反应式为，D说法正确； 答案选B。 【变式1·变载体】（2025·黑龙江·一模）某电池的切面结构示意图如图所示，放电时的反应为。下列说法错误的是 A．该电池工作时，向正极移动 B．聚合物隔膜为阳离子交换膜 C．放电时，正极的电极反应为 D．若初始两电极质量相等，放电转移个电子，则两电极的质量差为 【答案】D 【分析】根据电池反应：可知正极反应为：，负极反应为：。 【解析】A.放电时，阳离子向正极移动，则该电池工作时，向正极移动，A正确； B.根据分析可知通过隔膜向正极移动，则隔膜为阳离子交换膜，B正确； C.根据分析可知放电时正极反应为：，C正确； D.放电转移个电子，负极减少了，正极增加了，则两电极的质量差为，D错误； 故选D。 【变式2·变载体——光催化新型电池】．某光电催化反应器如图所示，光解水的同时可由制得异丙醇()。下列说法不正确的是 A．电极A上发生的反应为 B．电子由电极A经过用电器流向电极B C．外电路每通过0.18 mol电子，电极B上产生0.01 mol异丙醇 D．B电极选用高选择性的电化学催化剂能有效抑制析氢反应 【答案】C 【分析】根据图示，电极A处H2O发生氧化反应生成氧气，A为负极；电极B处发生还原反应生成H2、异丙醇，B为正极。 【解析】A.电极A上发生氧化反应，电极反应为，A正确； B.原电池工作时，电子从负极流出，经导线、用电器流向正极，故电子由电极A经过用电器流向电极B，B正确； C.中C为+4价，中C平均化合价为-2价，可得，由于电极B上除了生成外，还有H+得电子生成H2，所以外电路每通过0.18 mol电子，电极B上产生异丙醇的物质的量小于0.01 mol，C错误； D.B电极选用高选择性的电化学催化剂加快的生成速率，能有效抑制析氢反应，D正确； 故选C。 【变式3·变载体——锂电池】．（2025·辽宁·模拟预测）以一种可充放电Li-电池的结构示意图如图所示。该电池放电时，产物为和，随着反应温度升高，Q(消耗1mol 转移的电子数)增大。下列说法不正确的是 A．放电时，向上通过固态电解质膜 B．随温度升高放电时，正极电极反应为 C．充电时，锂电极接电源负极，发生还原反应 D．熔融盐中的质量分数大小影响充放电速率 【答案】B 【分析】电池放电时，锂电极为负极，反应为，多孔功能电极为正极，低温时发生反应，随温度升高Q增大，则正极区转化为；充电时，锂电极为阴极，得到电子，多孔功能电极为阳极，或失去电子，据此分析； 【详解】A．放电时，锂电极（负极）发生氧化反应：，生成的Li+需向正极（多孔功能电极，上方）移动，故Li+向上通过固态电解质膜，A正确； B．放电时，在正极得电子，生成Li2O（O为-2价）时1molO2转移4e⁻，生成Li2O2（O为-1价）时转移2e⁻。题目中“温度升高Q增大”，说明高温下更易生成Li2O（转移电子数更多），此时正极反应应为；而对应生成Li2O2（转移2e⁻，Q=2），为低温下反应，B错误； C．充电时，锂电极作阴极，需接电源负极，发生还原反应：，C正确； D．熔融盐中的质量分数影响离子浓度，离子浓度决定导电性，进而影响充放电时离子迁移速率，D正确； 故选B。 真题溯源·考向感知 ——溯源真题逻辑，感知高考考向 1．（2022·辽宁卷）某储能电池原理如图。下列说法正确的是 A. 放电时负极反应： B. 放电时透过多孔活性炭电极向中迁移 C. 放电时每转移电子，理论上吸收 D. 充电过程中，溶液浓度增大 【答案】A 【分析】放电时负极反应：，正极反应：Cl2+2e-=2Cl-，消耗氯气，放电时，阴离子移向负极，充电时阳极：2Cl--2e-=Cl2，由此解析。 【详解】A． 放电时负极失电子，发生氧化反应，电极反应：，故A正确； B． 放电时，阴离子移向负极，放电时透过多孔活性炭电极向NaCl中迁移，故B错误； C． 放电时每转移电子，正极：Cl2+2e-=2Cl-，理论上释放，故C错误； D． 充电过程中，阳极：2Cl--2e-=Cl2，消耗氯离子，溶液浓度减小，故D错误； 故选A。 2.（2023·辽宁卷）某低成本储能电池原理如下图所示。下列说法正确的是 A. 放电时负极质量减小 B. 储能过程中电能转变为化学能 C. 放电时右侧通过质子交换膜移向左侧 D. 充电总反应： 【答案】B 【分析】该储能电池放电时，Pb为负极，失电子结合硫酸根离子生成PbSO4，则多孔碳电极为正极，正极上Fe3+得电子转化为Fe2+，充电时，多孔碳电极为阳极，Fe2+失电子生成Fe3+，PbSO4电极为阴极，PbSO4得电子生成Pb和硫酸。 【详解】A．放电时负极上Pb失电子结合硫酸根离子生成PbSO4附着在负极上，负极质量增大，A错误； B．储能过程中，该装置为电解池，将电能转化为化学能，B正确； C．放电时，右侧为正极，电解质溶液中的阳离子向正极移动，左侧的H+通过质子交换膜移向右侧，C错误； D．充电时，总反应为PbSO4+2Fe2+=Pb++2Fe3+，D错误； 故答案选B。 3．（2025·黑、吉、辽卷）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。 【详解】A．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； C．a电极是负极，电极反应式为，C正确； D．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； 答案选D。 4.（2026年·黑、吉、辽、蒙卷） 化学助力人工智能的发展，下列说法正确的是 A. 锂离子电池可将化学能转化为电能 B. 氮化镓（）半导体属于有机材料 C. 光导纤维纤芯的主要成分是单晶硅 D. 数据中心冷却系统冷却液的汽化涉及化学键断裂 【答案】A 【解析】 【详解】A．锂离子电池属于原电池装置，工作时可将化学能转化为电能，A正确； B．氮化镓（GaN）属于新型无机非金属材料，不是有机材料，B错误； C．光导纤维纤芯的主要成分是二氧化硅，单晶硅是芯片的主要成分，C错误； D．冷却液汽化属于物理变化，仅克服分子间作用力，不涉及化学键断裂，D错误； 故选A。 2 / 3 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $ 第02讲 原电池、化学电源 内容导航 ( 01 ) ( 命题透视·考情前瞻 ) ( 对标素养，研判高考命题趋势 ) ( 0 2 ) ( 思维建模·脉络梳理 ) ( 搭建知识框架，构建系统思维 ) ( 0 3 ) ( 考点精讲·靶向突破 ) ( 拆解核心考点，归纳解题范式 ) ( 考点一 原电池的工作原理及其应用 知识解构 知识点1 原电池的概念及构成条件 ∣ 知识点2 原电池原理 知识点 3 原电池原理的应用 ∣ 考向破译 考向1 原电池构成条件及原理 ∣ 考向 2 考查原电池原理的应用 考点二 化学电源 知识解构 知识点1 一次电池和二次电池 ∣ 知识点2 燃料电池 知识点 3 新型化学电源 考向破译 考向1 一次电池和二次电池 ∣ 考向2 燃料电池 考向 3 新型化学电源 ) ( 0 4 ) ( 真题溯源·考向感知 ) ( 溯源真题逻辑，感知高考考向 ) 命题透视·考情前瞻 ——对标素养，研判高考命题趋势 考情梳理--五年真题 考向梳理 核心考点 2026年 2025年 2024年 2023年 2022年 原电池的工作原理及其应用 黑吉辽蒙卷T1,3分； —— —— —— —— 化学电源 —— 黑吉辽蒙卷T13,3分 —— 辽宁卷T11,3分 辽宁卷T14,3分 考向解读--洞悉趋势 精准预判 ►命题解码： 1. 题型与分值：必考选择题，分值稳定 原电池与化学电源属于电化学模块的核心考点，每年固定 1 道 3 分选择题；偶尔会在工业流程主观题中嵌入 1—2 小问电化学计算，但核心考查载体为选择题。命题常将「原电池放电 + 电解池充电」融合在同一装置中，兼顾原电池原理与电解原理的综合考查。 2. 情境载体：紧贴工业与前沿，突出真实应用 几乎不考查教材原型电池，全部以真实工业、科技场景为载体，整体特征是装置陌生、原理熟悉，全部考点均可通过氧化还原规律、电荷守恒等基础原理迁移解决，无需死记硬背特定反应。 3. 设问与陷阱：梯度清晰，重理解轻记忆 选项分布：基础概念:能量转化、电极名称，原理判断:离子迁移、电极反应，定量计算或深度推理。 ►复习目标： 一、知识目标：筑牢原理根基，无知识盲区 1.熟练掌握原电池核心判定逻辑：快速判断正负极； 2.掌握二次电池充放电对应规则：放电负极 = 充电阴极（反应可逆），放电正极 = 充电阳极（反应可逆）； 3.掌握电极反应书写：定产物→配电子→配电荷（结合介质酸碱性、交换膜类型）→配原子，能快速验证陌生电极反应的正误； 二、能力目标：强化迁移，应对陌生装置 1.快速读图能力：从陌生装置图中提取关键信息（电极材料、反应物产物、交换膜类型、电子流向），完成电极定性判断； 2.反应推理能力：能根据介质环境（酸性、中性、碱性、熔融盐）推导电极产物； 3.定量计算能力：熟练运用电子守恒，解决电极质量变化、气体体积、离子浓度变化三类计算； 4.体系分析能力：能完整分析充放电全过程中，电解质溶液的 pH、离子浓度、溶质种类的变化趋势。 思维建模·脉络梳理 ——搭建知识框架，构建系统思维 考点精讲·靶向突破 ——拆解核心考点，归纳解题范式 考点一 原电池的工作原理及其应用 知●识●解●构 知识点1 原电池的概念及构成条件 一、原电池概念： 原电池是把化学能转化为 的装置。 二、原电池的形成条件 ①能自发进行的 。 ②两个活泼性不同的电极(燃料电池的两个电极可以相同)。 ③形成 ，需满足三个条件：a.存在电解质；b.两电极直接或间接接触；c.两电极插入电解质溶液或熔融电解质中。 知识点2 原电池原理 一、原电池装置（以锌铜原电池为例） 二、工作原理（以锌铜原电池为例） 1、电子移动方向：锌失电子逐渐溶解变成Zn2＋进入溶液， 从负极经导线流入正极。 2、离子移动方向：阴离子向 移动(如SO)，阳离子向 移动(如Zn2＋和Cu2＋，其中Cu2＋在正极上得电子在铜片上析出)。 答疑解惑 电流方向：以正电荷移动的方向为电流方向。 外电路（电子移动）：电子从负极移向正极，电子移动反方向为电流方向， 。 内电路（离子移动）：阳离子从负极移向正极，电流方向为 。 3.电极反应式 负极(锌极)： (氧化反应)。 正极(铜极)： (还原反应)。 总反应： 。 三、单液原电池和双液原电池对比 对比维度 单液原电池 双液原电池 装置结构 电解质分布 正负极共用同一份电解质溶液 两个半电池各有独立电解质，通常负极区电解液与负极材料匹配，正极区电解液与正极反应物匹配 盐桥、隔膜 无盐桥或离子隔膜 必须设置盐桥（或离子交换膜），作用是导通内电路、维持两池电荷平衡，阻隔氧化剂与还原剂直接接触 副反应情况 负极材料与电解液直接接触，易发生直接氧化还原副反应，伴随热量散失 氧化剂与还原剂被物理分隔，直接接触的副反应被大幅抑制，副反应极少 电流与电压稳定性 电流不稳定，电动势随反应进行快速衰减，持续供电时间短 电流平稳，电动势可长时间保持恒定，持续供电能力强 能量转化效率 能量效率偏低，部分化学能以热能形式损耗 能量转化效率更高，化学能更多地转化为电能 答疑解惑 双液原电池中盐桥的组成和作用 ①盐桥中装有饱和的 等溶液和琼胶制成的胶冻。 ②盐桥中离子移向：盐桥含饱和KCl(KNO3)溶液，K＋移向 ，Cl－(NO3－)移向 。 ③盐桥的作用： a.连接内电路，形成 ； b.平衡电荷，使原电池 产生电流。 c.减少 。 溯本求源 化理通考 原电池的原理的本质：把本该一起进行的氧化还原反应，通过一种特别的装置实现了氧化反应和还原反应分别在装置不同的位置发生——负极发生氧化反应、正极发生还原反应。 一般的氧化还原反应：还原剂的电子被氧化剂直接得到 ( ne - 氧化剂 + 还原剂 == 氧化产物 + 还原产物 ) 原电池中的氧化还原反应：负极的还原剂的电子通过外电路被位于正极的氧化剂得到，同时内电路可以使离子转移防止在电极积累，这样就外电路就可以持续转移电子，直到反应物消耗完为止 知识点3 原电池原理的应用 一、比较金属的活动性强弱： 1. 原理 原电池中，负极金属的还原性（金属活动性）强于正极金属。 2. 判断依据 电极质量减小→负极→金属更活泼； 电极有气泡析出、固体附着质量增大→正极→金属更不活泼； 电子流出、电流流入的电极为负极，对应金属更活泼。 二、加快化学反应速率： 构成原电池的反应速率比直接接触的反应速率快。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。 三、牺牲阳极法（原电池原理）：被保护金属作正极，连接更活泼的金属（如船体挂锌块、地下钢管接镁块），活泼金属作负极被消耗。使被保护的金属制品作原电池 而得到保护。如要保护一个铁质的输水管道或钢铁桥梁等，可用导线将其与一块锌块相连，使锌作原电池的 。 四、设计制作化学电源（详见考点二 化学电源） 考●向●破●译 考向1 原电池构成条件及原理 例1如图所示装置中，、电极是石墨电极。A中盛有棕色的和的混合溶液，B中盛有无色的和的混合溶液。当闭合开关，并向B中滴加浓盐酸时，发现灵敏电流计的指针向右偏转。一段时间后，当电流计指针回到中间“0”位置时，再向B中滴加过量浓溶液，可观察到电流计指针向左偏转。下列说法正确的是 A．电流计的指针向右偏转时，化学能转变为电能；向左偏转时，电能转变为化学能 B．电流计的指针向右偏转时，电极的电极反应式为 C．电流计的指针向左偏转时，电极的电极反应式为 D．由上述实验现象可知，氧化性： 【变式1·换题型】（2025·辽宁沈阳·二模）研究小组用锌片和铜片做电极研究水果电池，实验数据如下表。下列说法不正确的是 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．水果中的阳离子移向铜片 B．锌片做负极，发生氧化反应 C．水果电池电极间距离越大，电阻越小 D．实验2、3说明水果种类影响电流大小 【变式2·变角度】（2025·北京西城·一模）通过与的可逆反应，探究外界条件对物质氧化性和还原性的影响，进行如下实验(不考虑对实验体系的影响)。 闭合时，电流计的指针向右偏转，乙烧杯中溶液颜色变浅。指针归零后，再分别进行下列实验： 实验 操作 现象 ① 向乙烧杯中逐滴滴加少量NaOH溶液 指针向左偏转，乙烧杯中溶液颜色变浅 ② 向甲烧杯中加入少量固体 指针向右偏转，乙烧杯中溶液颜色变浅 已知：ⅰ、和均是弱酸。 ⅱ、易溶于溶液，反应生成(棕色)，和的氧化性几乎相同。 下列说法正确的是 A．闭合后，甲烧杯中的电极反应： B．①中，加入溶液后，甲烧杯中的浓度减小 C．②中，加入固体后，对的氧化性的影响小于的浓度对其氧化性的影响 D．根据上述实验推测，向甲烧杯中加入少量固体，指针向右偏转 【变式3·变角度——电荷移动方向】.（2025·辽宁省鞍山市一中·一模）铜锌原电池为电化学建构认识模型奠定了重要的基础，懂得原理才能真正做到举一反三，应用到其他复杂的电池分析中。盐桥中装有琼脂凝胶，内含氯化钾。下面两种原电池说法错误的是( ) A．原电池Ⅰ和Ⅱ的反应原理都是Zn+Cu2+=Zn2++Cu B．电池工作时，导线中电子流向为Zn→Cu C．正极反应为Zn-2e-=Zn2+，发生还原反应 D．电池工作时，盐桥中的K+向右侧烧杯移动，Cl-向左侧烧杯移动 解题技巧 判断电极的方法 通过反应类型判断 ①失去电子的电极为负极，发生氧化反应； ②得到电子的电极为正极，发生还原反应。 通过电子定向移动方向和电流方向判断 ①电子流出的电极为负极，电子经外电路流入正极； ②电流流出的电极为正极，电流经外电路流入负极。 根据离子移动方向判断 阴离子向负极移动，阳离子向正极移动。 根据电极现象判断 一般不断溶解、质量减轻的电极为负极；有固体析出、质量增加或不变或有气体产生的电极为正极。 考向2 考查原电池原理的应用 例2有a、b、c、d四个金属电极，有关的反应装置及部分反应现象如下，由此可判断这四种金属的活动性顺序是 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 A． B． C． D． 【变式1·变角度】银饰用久了表面会有一层而发黑，将银饰与片接触并加入溶液，可以除去银饰表面的，下列说法不正确的是 A．是负极 B．阳离子向银饰移动 C．若有0.9g Al反应，最多能复原0.05mol Ag2S D．表面发生反应：Ag+ + e- = Ag 【变式2·变角度——金属防护】（2024·北京海淀·二模）下列对生活、生产中的事实解释不正确的是 选项 事实 解释 A 铁盐用作净水剂 水解生成的胶体具有吸附、絮凝作用 B 工业合成氨反应温度控制在700K左右 700K下，的平衡转化率最高 C 铁制锅炉内壁焊上锌片 利用牺牲阳极法延长锅炉的使用寿命 D 保暖贴的主要成分是铁粉、水、食盐、活性炭等 形成原电池加速铁粉氧化，放出热量 A．A B．B C．C D．D 【变式3·变角度——加快反应速率】（2025·黑龙江大庆·二模）把铁条放入盛有过量稀硫酸的试管中，下列改变不能加快氢气产生速率的是( ) A．改铁条为镁条 B．滴加少量CuSO4溶液 C．改稀硫酸为98%的硫酸 D．升高溶液的温度 考点二 化学电源 知●识●解●构 知识点1 一次电池和二次电池 一、一次电池 1.定义：放电后不可再充电的电池。 2.常见的一次电池 ①碱性锌锰电池 正极材料： 负极材料： 负极： ； 正极： ； 总反应：Zn＋2MnO2＋2H2O===2MnO(OH)＋Zn(OH)2。 ②锌银电池（纽扣电池） 正极材料： 负极材料： 负极： 正极： 总反应：Zn＋Ag2O＋H2O===Zn(OH)2＋2Ag。 二、二次电池 1.定义：二次电池又称可充电电池或蓄电池，是一类放电后可以再充电而反复使用的电池。 2.常见的二次电池：铅酸蓄电池 负极材料： ，正极材料是 。 总反应：Pb＋PbO2＋2H2SO42PbSO4＋2H2O。 放电时的反应 负极： ； 正极： 。 充电时的反应 阴极： ； 阳极： 。 解题技巧 二次电池的充放电规律 可充电电池充电时原来的负极连接电源的 作 ；同理，原来的正极连接电源的 作 ，简记为负连负，正连正。 充电过程是放电过程的逆过程，但可充电电池的充、放电过程不属于可逆反应，因为二者反应条件不同。 知识点2 燃料电池 一、氢氧燃料电池 氢氧燃料电池是目前最成熟的燃料电池。按照电解质种类不同可分为以下三类： 1.酸性介质(如H2SO4) 负极反应：　 　。 正极反应： 。 电池总反应：2H2＋O22H2O 2.碱性介质(如KOH) 负极反应：　 　。 正极反应： 。 电池总反应：2H2＋O22H2O 3.固体电解质(高温下能传导O2－) 负极反应：　 　。 正极反应： 。 电池总反应：2H2＋O22H2O 二、其他燃料电池 1.甲烷—氧气燃料电池 a. 酸性介质 负极反应： 正极反应： 。 电池总反应：CH4＋2O2===CO2＋2H2O。 b.　碱性介质 负极反应： 　； 正极反应： 电池总反应：CH4＋2O2＋2OH－===CO＋3H2O c.固体电解质(高温下能传导O2－) 负极反应： 正极反应： 。 电池总反应：CH4＋2O2===CO2＋2H2O。 d.熔融碳酸盐作介质 负极反应： 正极反应式： 电池总反应：CH4＋2O2===CO2＋2H2O。 2.甲醇—氧气燃料电池 质子交换膜(酸性) H＋ 总反应：2CH3OH＋3O2=2CO2＋4H2O 正极 负极 碱性燃料电池 OH－ 总反应：2CH3OH＋3O2＋4OH－=2CO＋6H2O 正极 负极 固态氧化物燃料电池 O2－ 总反应：2CH3OH＋3O2=2CO2＋4H2O 正极 负极 解题技巧 因为所有燃烧都属于氧化还原反应，所以理论上都可以形成原电池，只是燃料不导电，所以要解决燃料导电的问题：一般选Pt、石墨等惰性材料作为电池的电极，电极本身不参与反应，仅为催化载体并且起导电作用。高温、高压的燃料和氧化剂连续地由外部 ，可实现持续供电。 燃料电池要注意： 燃料在 反应，助燃剂（如O2）在 反应。 电解质溶液或传导介质对电极反应的影响：以O2为助燃剂当电解质不同时，正极反应式分别如下： ①酸性电解质溶液环境下正极反应式： ； ②碱性电解质溶液环境下正极反应式： ； ③固体电解质(高温下能传导O2－)环境下正极反应式： ； ④熔融碳酸盐(如：熔融K2CO3)环境下正极反应式： 。 知识点3新型化学电源 一、锂电池 1.核心优点：能量密度（比能量：单位质量、体积输出的电能）极高 锂是密度最小的金属（0.534g/cm³），摩尔质量仅 7g/mol，且标准电极电势最负（-3.04V），能量密度远高于铅酸、镍氢电池，是便携电子设备、新能源车的核心优势。 2.核心缺点：安全风险较高；低温性能差。 a.锂为活泼碱金属，电解液必须采用易燃有机体系（Li 与水剧烈反应，禁止使用水系电解液），高温、外力穿刺、内部短路易引发生燃烧爆炸； b.低温性能差：低温下有机电解液黏度升高，Li⁺迁移速率大幅下降，电池内阻急剧增大，放电容量和功率明显衰减，严寒环境下使用受限。 二、锂离子二次电池 锂离子电池基于电化学“嵌入/脱嵌”反应原理，区别于传统的“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”。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。 名称 装置图 工作原理 锂离子电池 负极反应： 正极反应： 三、浓差电池 1.定义：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。 例如: ①a极(负极)： ；b极(正极)： 。 ②N通过交换膜移向 。 2.在浓差电池中，为了限定某些离子的移动，常涉及到“离子交换膜”。 (1)常见的离子交换膜 阳离子交换膜 只允许阳离子(包括H＋)通过 阴离子交换膜 只允许阴离子通过 质子交换膜 只允许H＋通过 (2)离子交换膜的作用 ①能将两极区隔离，阻止两极物质发生化学反应。 ②能选择性地允许离子通过，起到平衡电荷、形成闭合回路的作用。 四、微生物电池 1.定义：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。 2.原理：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(一般为氧气)在正极得到电子被还原与质子结合成水。 例如：微生物燃料电池能将污水中的乙二胺(H2NCH2CH2NH2)氧化成环境友好的物质，如图所示，a、b均为石墨电极。 a电极(负极）的电极反应： b电极（正极）的电极反应： 考●向●破●译 考向1 一次电池和二次电池 例1（25-26高三上·辽宁抚顺·期末）一种基于硝酸盐还原和氨氧化的储能电池示意图如图，电极为金属Zn和选择性催化材料，放电时，含的废水被转化为NH3。下列说法不正确的是 A．放电时，正极区域的pH增大 B．放电时，每消耗负极室溶液质量增加260g C．充电时，Zn连接外接电源的负极 D．充电时，阳极反应：NH3+9OH﹣﹣8e﹣=6H2O 【变式1·新角度——碱性锌锰干电池】（2026·广西南宁·一模）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═ZnO+2MnOOH。下列说法正确的是( ) A．Zn发生还原反应 B．正极发生反应 C．电池工作时向正极方向移动 D．理论上，每转移0.1mol电子，有8.8gMnOOH生成 【变式2·变角度——纽扣电池】（19-20高三上·辽宁葫芦岛·阶段检测）锌银纽扣电池是生活中常见的一次电池，其构造示意图如下。下列说法不正确的是 A．作电池的负极 B．电池工作时，向正极移动 C．正极的电极反应： D．金属外壳需具有良好的导电性和耐腐蚀性 【变式3·变载体——新型二次电池】．（2025·辽宁·模拟预测）我国科学家开发了一种新型二次电池，其工作原理示意图如下。下列说法不正确的是 A．放电时，Zn为负极，发生氧化反应 B．放电时，从Zn电极一侧移向多孔碳电极一侧 C．充电时，阳极发生的电极反应为 D．充电一段时间后阴极室溶液碱性减弱 考向2 燃料电池 例2（2025·内蒙古·一模）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．电池工作时，电流从电极经导线流向电极 B．电极的电极反应式为 C．当电极a消耗标准状况下时，有通过质子交换膜 D．验证生成的操作：取反应后的左室溶液于试管中，向其中加入新制，加热，观察现象 【变式训练1·变载体】（25-26高三上·辽宁抚顺·期末）一种高性能的直接硼氢燃料电池如图所示，其总反应为BH＋2O2===BO＋2H2O。该电池工作时，下列说法正确的是(　　) A．电子由Pt电极经外电路、石墨电极、NaOH溶液回到Pt电极 B．负极反应式为BH－8e－＋8OH－===BO＋6H2O C．OH－透过阴离子交换膜向石墨电极迁移 D．外电路通过0.4 mol电子时，有2.24 L O2在石墨电极上参与反应 【变式训练2·变角度】(2024·河北模拟)MCFC(熔融碳酸盐燃料电池，装置如图所示)以多孔陶瓷基质中悬浮的熔融碳酸盐作为电解质，甲烷水蒸气催化重整反应产生的混合气Y由两种常见的可燃性气体组成。下列说法错误的是(　　) A.负极的电极反应式为H2－2e－＋C===H2O＋CO2 B.装置甲中放置碱石灰，除去电极反应中产生的水和二氧化碳 C.电池工作时，电子由电极A经负载流向电极B，C由电极B移向电极A D.长期在高温条件下工作，会发生腐蚀和渗漏，从而降低电池的寿命 【变式3·变题型】.(2026·全国，模拟预测)内部重整式高温燃料电池具有良好的商业化前景，其基本工作原理(以CH4为原料，熔融碳酸盐为电解质)如图所示。下列说法正确的是( ) A．b极为正极，发生还原反应 B．电子流向：a极→导线→b极→电解质→a极 C．a极电极反应为CH4- 8e- +4CO32-=5CO2+2H2O D．该电池所用的隔膜一定属于阳离子交换膜 考向3 新型化学电源 例3．科学家开发了一种可植入体内的燃料电池，血糖(葡萄糖)过高时会激活电池，产生电能进而刺激人造胰岛细胞分泌胰岛素，降低血糖水平。电池工作时的原理如下图所示(G―CHO代表葡萄糖)。 下列说法不正确的是 A．该燃料电池是否工作与血糖的高低有关，血糖正常时电池不工作 B．工作时，电极Ⅰ附近pH下降 C．工作时，电子流向：电极Ⅱ→传感器→电极Ⅰ D．工作时，电极Ⅱ电极反应式为 【变式1·变载体】（2025·黑龙江·一模）某电池的切面结构示意图如图所示，放电时的反应为。下列说法错误的是 A．该电池工作时，向正极移动 B．聚合物隔膜为阳离子交换膜 C．放电时，正极的电极反应为 D．若初始两电极质量相等，放电转移个电子，则两电极的质量差为 【变式2·变载体——光催化新型电池】．某光电催化反应器如图所示，光解水的同时可由制得异丙醇()。下列说法不正确的是 A．电极A上发生的反应为 B．电子由电极A经过用电器流向电极B C．外电路每通过0.18 mol电子，电极B上产生0.01 mol异丙醇 D．B电极选用高选择性的电化学催化剂能有效抑制析氢反应 【变式3·变载体——锂电池】（2025·辽宁·模拟预测）以一种可充放电Li-电池的结构示意图如图所示。该电池放电时，产物为和，随着反应温度升高，Q(消耗1mol 转移的电子数)增大。下列说法不正确的是 A．放电时，向上通过固态电解质膜 B．随温度升高放电时，正极电极反应为 C．充电时，锂电极接电源负极，发生还原反应 D．熔融盐中的质量分数大小影响充放电速率 真题溯源·考向感知 ——溯源真题逻辑，感知高考考向 1．（2022·辽宁卷）某储能电池原理如图。下列说法正确的是 A. 放电时负极反应： B. 放电时透过多孔活性炭电极向中迁移 C. 放电时每转移电子，理论上吸收 D. 充电过程中，溶液浓度增大 2.（2023·辽宁卷）某低成本储能电池原理如下图所示。下列说法正确的是 A. 放电时负极质量减小 B. 储能过程中电能转变为化学能 C. 放电时右侧通过质子交换膜移向左侧 D. 充电总反应： 3．（2025·黑、吉、辽卷）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 4.（2026年·黑、吉、辽、蒙卷） 化学助力人工智能的发展，下列说法正确的是 A. 锂离子电池可将化学能转化为电能 B. 氮化镓（）半导体属于有机材料 C. 光导纤维纤芯的主要成分是单晶硅 D. 数据中心冷却系统冷却液的汽化涉及化学键断裂 2、3 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $