第02讲 原电池、化学电源（复习讲义）（浙江专用）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”逻辑梳理原电池构成条件、工作原理、电极反应书写及化学电源分类，通过考点精讲、解题妙招、真题溯源等环节，帮助学生系统构建知识框架，突破电极判断、盐桥作用等难点。 讲义突出科学思维与科学探究，如用“拆分法”“加减法”指导电极反应书写，对比分析单液与双液原电池揭示盐桥作用。设置分层变式训练与真题演练，培养学生新型电源分析能力，为教师提供精准复习节奏把控依据，高效提升学生应考能力。

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 02 思维建模·脉络梳理 搭建知识框架，构建系统思维 03 考点精讲·靶向突破 拆解核心考点，归纳解题范式 考点一 原电池工作原理 知识解构 知识点1 原电池的概念及构成条件 ∣ 知识点2 原电池原理的应用 考向破译 考向1 原电池的工作原理 ∣ 考向2 原电池电极判断及电极反应的书写 考向3 “盐桥”的作用与化学平衡的移动 解题妙招1 判断原电池正负极的6种方法 解题妙招2 含盐桥和平衡移动原理的装置分析思路 考点二 化学电源 知识解构 知识点1 一次电池、二次电池电极反应式的书写 ∣ 知识点2 燃料电池 考向破译 考向1 一次电池 ∣ 考向2 二次电池 考向3 燃料电池 解题妙招1 二次电池的思维和解题模型 解题妙招2 燃料电池的解题策略 04 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--三年真题 考向梳理 核心考点 2026年 2025年 2024年 原电池 —— —— 化学电源 浙江1月卷T12，3分 浙江省6月卷T19(4) 考向解读--洞悉趋势 精准预判 ►命题解码： 1．从考查题型和内容上看，浙江选考以选择题为主，在非选择题化学反应原理综合题中也会呈现，考查内容主要有以下两个方面：(1)以新型化学电源为背景，考查原电池的工作原理以及电极反应方程式的书写、离子移动方向等。(2)与工农业生产相结合，考查电极产物的分析及检验等。 2．从命题思路上看，侧重以新型电源为载体考查原电池的工作原理。在复杂、陌生、新颖的研究对象和真实问题情境下，体现了对电化学知识基础性、综合性、创新性和应用性的考查。重点考查：以新型电源和生产生活、科学实验、物质制备等为背景，考查电极的判断、离子或电子的移动方向、电子转移数目的判断和电极反应式的书写等；在非选择题中常考查电极反应式的书写、探究原电池原理的应用。 ►复习目标： 1．能判断原电池中电子、电流流动方向及溶液中离子的迁移方向。 2．根据原电池原理，理解其应用——新型电池的设计、金属性强弱的判断、金属的腐蚀与防护等。 3．能根据原电池装置或总反应方程式，书写电极反应式或判断其正误。 4．理解可充电电池的充放电原理。 5．会分析新型化学电源的工作原理，能正确书写新型化学电源的电极反应式。 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 知●识●解●构 知识点1 原电池的概念及构成条件 1．定义：把________转化为________的装置。 2．原电池的形成条件 两个电极 组合情况 ① ② ③ ④ 负 极 较活泼金属 金属 金属 石墨或Pt 正 极 较不活泼金属 金属氧化物 石墨或Pt 石墨或Pt ________溶液/溶液、固体 可与________极(正、负)反应，也可不参与反应 形成闭合回路 电极上有自发的________反应发生(放热反应) 3．工作原理(以锌铜原电池为例) 4．单液原电池和双液原电池对比 比较项目 单液原电池 双液原电池 相同点 正负极，电极反应，总反应式，电极现象 不 同 点 能量变化 化学能转化为________________ 化学能只转化为________ 反应区域 两极反应在________区域 两极反应在________区域 5．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：①连接内电路，形成________________；②平衡电荷，使原电池________产生电流；③减少________________。 得分速记 (1)根据内电路中的离子流向判断正、负极，在内电路中，阳离子由负极区流向正极区，阴离子由正极区流向负极区。 (2)判断电极名称的基本方法是看电极反应物的反应类型，若电极反应物失去电子，发生氧化反应则为负极，反之为正极。 (3)构成原电池的两电极材料不一定都是金属，正极材料可以为导电的非金属，例如石墨。两极材料可能参与反应，也可能不参与反应。 (4)两个活泼性不同的金属电极用导线连接，共同插入电解质溶液中不一定构成原电池，必须有一个能自发进行的氧化还原反应。 (5)在判断原电池正负极时，既要考虑金属活泼性的强弱，也要考虑电解质溶液性质。如Mg－Al－HCl溶液构成的原电池中，负极为Mg；但是Mg－Al－NaOH溶液构成的原电池中，负极为Al，正极为Mg。 (6)盐桥主要作用就是构建闭合的内电路，但不影响反应的实质。盐桥内常为饱和氯化钾、硝酸钾等溶液。 (7)双液铜、锌原电池(带盐桥)与单液原电池相比，最大的优点是Zn与氧化剂(Cu2＋)不直接接触，仅有化学能转化为电能，避免了能量损耗，故电流稳定，放电时间长。 (8)无论是原电池还是电解池，电子均不能通过电解质溶液，即电子不下水，离子不上线。 知识点2 原电池原理的应用 1．比较金属的活动性强弱：原电池中，负极一般是活动性________的金属，正极一般是活动性较弱的金属(或非金属)。 2．加快化学反应速率：氧化还原反应形成原电池时，反应速率________。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____________原电池，加快产生H2的速率。 3．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。 4．设计制作化学电源 拆分反应 将氧化还原反应分成两个半反应(电极反应) 选择电极材料 将还原剂(一般为比较活泼金属)作负极，活泼性比负极弱的金属或非金属导体作正极 构成闭合回路 如果两个半反应分别在两个容器中进行(中间连接盐桥)，则两个容器中的电解质溶液应含有与电极材料相同的金属阳离子 画出装置图 结合要求及反应特点，画出原电池装置图，标出电极材料名称、正负极、电解质溶液等 得分速记 画原电池装置图常见的四个失分点 (1)不注明电极材料名称或元素符号。 (2)不画出电解质溶液(或画出但不标注)。 (3)误把盐桥画成导线。 (4)不能连成闭合回路。 考●向●破●译 考向1 原电池的工作原理 例1已知Ag+的氧化性强于Co2+的氧化性，则关于下图所示原电池装置的说法中，正确的是( ) A．Co电极是原电池的正极 B．盐桥中可填充KCl饱和溶液与琼脂的混合物 C．该原电池的正极反应式为Ag++e-=Ag D．盐桥中的电解质阴离子向右侧烧杯移动 解题妙招 判断原电池正负极的6种方法 【变式1】【变载体】某小组利用下列装置进行电化学实验，下列实验操作及预期现象正确的是( ) A．X和Y与电流表连接，电子由Cu极流向Zn极 B．X和Y与电流表连接，将Zn换成Fe测得电流更大 C．X和Y分别与电源“－”、“＋”极相连，Cu极质量减轻 D．X和Y分别与电源“－”、“＋”极相连，Zn极质量减轻 【变式2】【变考法】(2025·浙江省湖州、衢州、丽水高三三地市一模)已知水中溶解氧随含盐量的增加而递减。下图为某实验小组探究铁片(含杂质)吸氧腐蚀的示意图： 下列说法正确的是( ) A．闭合K1时，电极A为正极，发生还原反应 B．闭合K2时，电极C的电极反应式为：O2+2H2O+4e-=4OH- C．断开K2时，铁片D比闭合时的腐蚀更严重 D．为增强铁锅的防护，应在洗净擦干的锅里加适量食盐水 【变式3】【新考法—实验探究】某研究性学习小组根据反应2KMnO4＋10FeSO4＋8H2SO4===2MnSO4＋5Fe2(SO4)3＋K2SO4＋8H2O设计如下原电池，其中甲、乙两烧杯中各物质的物质的量浓度均为1 mol·L－1，溶液的体积均为200 mL，盐桥中装有饱和K2SO4溶液。 回答下列问题： (1)此原电池的正极是石墨__________(填“a”或“b”)，发生________反应。 (2)电池工作时，盐桥中的SO移向________(填“甲”或“乙”)烧杯。 (3)两烧杯中的电极反应式分别为甲________________；乙______________。 (4)若不考虑溶液的体积变化，MnSO4浓度变为1.5 mol·L－1，则反应中转移的电子为________mol。 考向2 原电池电极判断及电极反应的书写 例2(2026·浙江杭州二中高三6月选考考前热身，节选)天然气热裂解制备乙炔，是工业上获得乙炔的重要方式。 (3)科学家制造出一种使用固体电解质的燃料电池，其效率更高，可用于航空航天。如图所示装置中，以稀土金属材料为惰性电极，在两极上分别通入CH4和空气，其中固体电解质为掺杂了Y2O3的ZrO2固体，在高温下可传导O2-。请写出负极的电极反应式____________________。 解题妙招 原电池电极反应书写的方法 (1)一般电极反应的书写 (2)复杂电极反应的书写。复杂电极反应等于总反应减去较简单一极的电极反应。 【变式1】【变载体】(2025·浙江省北斗星盟三模)化工生产中排放的CO2可通过热化学、电化学相关技术进行再利用，使其成为廉价易得的甲醇。 (1)若将甲醇设计成如下燃料电池，a、b均为惰性电极，已知a极电势比b极高，则b极的电极反应为 。 【变式2】【变载体】(2025·浙江省精诚联盟二模)氢是清洁能源，氢能的利用包括了制氢、储氢和用氢等环节。 (4)利用燃料电池产生电能是氢能高效利用的途径之一、某熔融碳酸盐介质的氢氧燃料电池的工作原理如图2所示，其负极上的电极反应式是 。 【变式3】【变载体】纳米零价铁(ZVI)因其高比表面积、优异的吸附性、较强的还原性和反应活性等优点被广泛应用于污染物的去除。 ZVI电化学腐蚀处理三氯乙烯进行水体修复，H＋、O2、NO3－等物种的存在会影响效果，水体修复的过程如图所示。有效腐蚀过程中，生成1 mol乙烯所转移的电子物质的量为_______mol，过程④对应的电极反应式为______________________________________________。 考向3 “盐桥”的作用与化学平衡的移动 例2(2025·浙江省台州市高三一模)1836年，英国化学家John Frederic Daniell制成了第一个如图所示的双液电池，标志着化学电池进入生产和生活中。 已知反应：Zn(s)-2e-Zn2＋(aq) K1 Cu(s)-2e-Cu2+(aq) K2 K为反应在常温下的平衡常数。下列说法不正确的是( ) A．K1＞K2 B．盐桥中K+向CuSO4溶液移动 C．若将盐桥换成铜棒，电流计不会发生偏转 D．若向CuSO4溶液中加入适量CuSO4固体，电流计偏转程度增大 解题妙招 含盐桥和平衡移动原理的装置分析思路 (1)把氧化剂、还原剂均为溶液状态的氧化还原反应设计成原电池时，必须使用盐桥才能实现氧化剂与还原剂的分离，否则不会有明显的电流出现。 (2)电子流向的分析方法：①改变条件，平衡移动；②平衡移动，电子转移；③电子转移，判断区域；④根据区域，判断流向；⑤根据流向，判断电极。 【变式1】【变载体】控制适合的条件，将反应2Fe3＋＋2I－2Fe2＋＋I2设计成如下图所示的原电池。下列判断不正确的是( ) A．反应开始时，乙中石墨电极上发生氧化反应 B．反应开始时，甲中石墨电极上Fe3＋被还原 C．电流计读数为零时，反应达到化学平衡状态 D．电流计读数为零后，在甲中溶入FeCl2固体，乙中的石墨电极为负极 【变式2】【变载体】某化学兴趣小组设计如下两个实验证明：①氧化性Fe3+>I2，②反应2Fe3++2I-2Fe2++I2为可逆反应。下列说法中错误的是( ) A．实验1试管中加入淀粉后溶液变蓝，证明该条件下氧化性：Fe3+>I2 B．实验2中的盐桥可用浸透KNO3溶液的脱脂棉填充 C．实验1反应结束后，向试管中加入K3[Fe(CN)6]能判断该反应是否为可逆反应 D．实验2电流表指针不再偏转时，向右侧烧杯中加入碘水电流表指针重新发生偏转，可判断该反应是可逆反应 【变式3】【变载体】利用下图电池装置可验证不同化合价铁元素的相关性质。 已知：电池装置中，盐桥中阴、阳离子不与溶液中的物质发生化学反应，并且电迁移率(如下表)应尽可能地相近；两烧杯中溶液体积相等。 离子 Li+ Na+ Ca2+ K+ HCO3- NO3- Cl- SO42- 4.07 5.19 6.59 7.62 4.61 7.40 7.91 8.27 下列说法正确的是( ) A．根据上表数据，盐桥中应选择KNO3作为电解质 B．石墨电极上对应的电极反应式为：Fe2+-e-=Fe3+ C．反应一段时间后，当右池中c(Fe2+)：c(Fe3+)=3：2时，左池中c(Fe2+)=0.15mol·L－1 D．盐桥中的阴离子进入石墨电极一侧溶液中 考点二 化学电源 知●识●解●构 知识点1 一次电池、二次电池电极反应式的书写 1．化学电源的分类 原电池是各种化学电源的雏形，常分为如下三类： (1)一次电池：也叫做干电池，放电后________充电的电池。 (2)二次电池：又称可充电电池或蓄电池，放电后________充电而反复使用的电池。 (3)燃料电池：一种连续地将________和________的化学能直接转化为电能的化学电源。 2．新型一次电池 Mg－H2O2电池 总反应：H2O2＋2H＋＋Mg===Mg2＋＋2H2O 正极 H2O2＋2H＋＋2e－===________ 负极 Mg－2e－===Mg2＋ Mg－AgCl电池 总反应：Mg＋2AgCl===2Ag＋MgCl2 正极 2AgCl＋2e－===________________ 负极 Mg－2e－===Mg2＋ 钠硫电池 总反应：2Na＋xS===Na2Sx 正极 xS＋2e－==________ 负极 2Na－2e－===2Na＋ 锂－铜电池 总反应：2Li＋Cu2O＋H2O===2Cu＋2Li＋＋2OH－ 正极 Cu2O＋H2O＋2e－===________________ 负极 2Li－2e－===2Li＋ 锂钒氧化物电池 总反应：xLi＋LiV3O8===Li1＋xV3O8 正极 xLi＋＋LiV3O8＋xe－==________________ 负极 xLi－xe－===xLi＋ 3．新型充电(可逆)电池 锌银 电池 总反应：Ag2O＋Zn＋H2O2Ag＋Zn(OH)2 正极：Ag2O＋H2O＋2e－===________________ 负极：Zn＋2OH－－2e－===________________ 阳极：2Ag＋2OH－－2e－===________________ 阴极：Zn(OH)2＋2e－===________________ 镍电池 镍铁电池 总反应：NiO2＋Fe＋2H2OFe(OH)2＋Ni(OH)2 正极：NiO2＋2e－＋2H2O===________________ 负极：Fe－2e－＋2OH－===________________ 阳极：Ni(OH)2＋2OH－－2e－===________________ 阴极：Fe(OH)2＋2e－===________________ 镍镉电池 总反应：Cd＋2NiOOH＋2H2OCd(OH)2＋2Ni(OH)2 说明：参考镍铁电池自行书写。 高铁 电池 总反应：3Zn＋2K2FeO4＋8H2O3Zn(OH)2＋2Fe(OH)3＋4KOH 正极：2FeO＋6e－＋8H2O===________________ 负极：3Zn－6e－＋6OH－===________________ 阳极：2Fe(OH)3＋10OH－－6e－===________________ 阴极：3Zn(OH)2＋6e－===________________ 锂离子 电池 总反应：Li1－xCoO2＋LixC6LiCoO2＋C6(x<1) 正极：Li1－xCoO2＋xe－＋xLi＋===________________ 负极：LixC6－xe－===________________ 阳极：LiCoO2－xe－===________________ 阴极：xLi＋＋xe－＋C6===________________ 钠电池 钠硫蓄电池 总反应：2Na2S2＋NaBr3Na2S4＋3NaBr 正极：NaBr3＋2e－＋2Na＋===________________ 负极：2Na2S2－2e－===________________ 阳极：3NaBr－2e－===________________ 阴极：Na2S4＋2Na＋＋2e－==________________ 钠离子电池 总反应：Na1－mCoO2＋NamCnNaCoO2＋Cn 正极：Na1－mCoO2＋me－＋mNa＋===________________ 负极：NamCn－me－===________________ 阳极：NaCoO2－me－===________________________ 阴极：mNa＋＋Cn＋me－===NamCn 全钒液 流电池 总反应：VO＋2H＋＋V2＋V3＋＋VO2＋＋H2O 正极：VO＋2H＋＋e－==________________ 负极：V2＋－e－===________ 阳极：VO2＋＋H2O－e－===________________ 阴极：V3＋＋e－===V2＋ 得分速记 化学电源电极反应的书写、、书写电极反应时，首先要根据原电池的工作原理准确判断正、负极，然后结合电解质溶液的环境确定电极产物，最后再根据质量守恒和电荷守恒写出反应式。 (1)拆分法。①写出原电池的总反应；②把总反应按氧化反应和还原反应拆分为两个半反应，注明正、负极，并依据质量守恒、电荷守恒及得失电子守恒配平两个半反应。 (2)加减法。①写出总反应；②写出其中容易写出的一个半反应(正极或负极)；③利用总反应与写出的一极反应相减，即得另一个电极的反应。 知识点2 燃料电池 特点 连续地将燃料和氧化剂的化学能________转化为电能。电能转化率超过80％ 反应原理 燃料电池反应原理类似于燃料的燃烧 正极 是________或空气或O2与辅助气体 负极 为可燃物，如H2、、CO、NH3、N2N4、水煤气(CO和H2)、烃类(如CH4)及其衍生物如醇类(如CH3OH)、醚类(如CH3OCH3)等 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 书写 电极反应式 应先写出正极反应式，再将总反应式减去正极反应式就得负极反应式 整个过程须考虑一个重要的细节——电池工件的环境(如酸性电池、碱性电池、熔融氧化物电池、熔融碳酸盐电池、熔融硝酸盐电池等) 解题模板 解答燃料电池题目的几个关键点 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化剂。 ③通过介质中离子的移动方向，可判断电池的正、负极，同时分析该离子参与靠近一极的电极反应。 得分速记 (1)燃料电池的电极不参与反应，有很强的催化活性，起导电作用。 (2)注意介质是电解质溶液还是熔融盐或氧化物。 (3)通入负极的物质为燃料，通入正极的物质为氧气(或其他氧化剂)。 (4) 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。 (5)书写燃料电池的电极反应时，要注意溶液的酸碱性，溶液的酸碱性对电极反应和总反应都会产生影响。 考●向●破●译 考向1 一次电池 例1普通锌锰干电池的简图如图所示，它是用锌皮制成的锌筒作电极，中央插一根碳棒，碳棒顶端加一铜帽。在石墨碳棒周围填满二氧化锰和炭黑的混合物，并用离子可以通过的长纤维纸包裹作隔膜，隔膜外是用氯化锌、氯化铵和淀粉等调成糊状作电解质溶液。该电池工作时的总反应为Zn+2NH4++2MnO2=Zn[(NH3)4]2++Mn2O3+H2O。下列关于锌锰干电池的说法中正确的是( ) A．当该电池电压逐渐下降后，利用电解原理能重新充电复原 B．原电池工作时，电子从负极通过外电路流向正极 C．电池负极反应式为2MnO2+2NH4++2e-=Mn2O3+2NH3+H2O D．外电路中每通过0.1mol电子，锌的质量理论上减小6.5g 【变式1】【新考法】碱性锌锰电池的总反应为Zn＋2MnO2＋2H2O===2MnOOH＋Zn(OH)2。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，正极发生反应为Zn-2e-= Zn2+ B．电池工作时，OH-向正极移动 C．隔膜可以防止电池短路 D．反应中每生成1molMnO(OH)，转移电子数为 【变式2】【变载体】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．Zn作电池的负极 B．电池工作时，OH-向正极移动 C．正极的电极反应：Ag2O＋H2O＋2e－=2Ag＋2OH－ D．金属外壳需具有良好的导电性和耐腐蚀性 【变式3】【新情景—逻辑思维与科学建模】(2025·浙江省台州市高三二模)一种Zn-CO2离子液体电池可以在供电的同时将CO2转化为CH4，电解质为离子液体[EMIM]+[BF4]-及少量水，其中的[EMIM]+是一种季铵离子，在电池中作电解质、质子源和促进剂。该电池如图所示运行一段时间后，碳纳米管表面可检测出有ZnCO3生成。 下列说法正确的是( ) A．a电极为负极，[EMIM]+在该电极上被氧化 B．b电极反应式为：5CO2+2H2O+8e-=4CO32-＋CH4 C．[EMIM]+是电池中唯一的质子源 D．[EMIM]+作为电池促进剂的原理是通过生成[ZnNHC]2+增加电荷浓度，从而增强了离子电流强度 考向2 二次电池 例2(2026·浙江杭州二中高三6月选考考前热身)钠离子电池具有充电速度快和低温环境性能优越的特点，在正极电极材料的导电聚合物中掺杂磺酸基可增强其电化学活性，其工作原理如图所示。下列说法正确的是( ) A．是高熔点的离子化合物 B．c连接d或e时，电极A的电势均低于电极B C．c连接d时，透过隔膜进入电极A室 解题妙招 二次电池的思维和解题模型 思维模型 解题模型 例：xMg＋Mo3S4MgxMo3S4 【变式1】【变载体】(2026·浙江县域联盟选考模拟)铅酸蓄电池是一种历史悠久的商用电池，其结构如图所示。下列有关铅酸蓄电池的说法正确的是( ) A．放电时，负极反应为Pb-2e-=Pb2+ B．放电时，铅酸蓄电池的pH保持不变 C．充电时，当电路中有2 mol电子发生转移时，阳极质量减少96 g D．充电时，因得电子能力H+＞Pb2+，阴极可能会产生氢气 【变式2】【变载体】(2026·浙江义乌市高三5月考前适应性考试)有一种新型二次电池，该电池的负极为铝，正极为Cn[AlCl4] ，Cn表示石墨；电解质为烃基取代咪唑阳离子(R+和AlCl4-)阴离子组成的离子液体。电池放电时，负极产物为双核配离子Al2Clmn-(含有Al-Cl-Al的结构，所有原子最外层都满足8电子稳定结构)。下列说法中正确的是( ) A．双核配离子中含有两个Al-Cl-Al的结构 B．放电时负极反应为：Al+7AlCl4---3e-=4Al2Cl7- C．充电时阳极反应为： AlCl4-+Cn+e-=Cn[AlCl4] D．放电时电解质溶液中阴、阳离子物质的量的总和不断减小 【变式3】【变载体】(2026·浙江杭州二中高三三模)一种稳定且具有低成本效益的碱性混合多硫化物-空气液流二次电池的工作原理如图所示，其中双膜结构的液流电池设计缓解了硫交叉问题。下列说法正确的是( ) A．放电时，电子流向为：电极B→电解液→电极A B．膜a为阴离子交换膜，膜b为阳离子交换膜 C．充电时发生反应的离子方程式为：4OH－＋2S42 4S22-＋O2↑＋2H2O D．放电时，当外电路通过2 mol电子时，理论上Ⅱ室及右侧贮液器中的NaOH共减少2 mol 考向3 燃料电池 例3(2026·浙江省天域全国名校协作体高三一模)研究HCOOH燃料电池性能的装置如图所示，两电极区间用只允许K+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：HCOO-+ 2OH--2e-=HCO3-+H2O B．Fe3+为该电池反应的催化剂 C．放电过程中需补充的物质A为H2SO4 D．电池工作时，每生成1 molHCO3-，将会有1 molK+通过半透膜移向右侧 解题妙招 燃料电池的解题策略 (1)注意介质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(或其他氧化剂)。 (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。 (4)零价法秒杀负极反应的书写。若负极有机物燃料为CxHyOz，产物中C元素为+4 价的C或HC，则转移电子数为C数×4+H数×1+O数×(-2)，若有机阴离子在负极反应(如CH3COO-)，转移电子数则为C数×4+H数×1+O数×(-2)+电荷数。 【变式1】【变载体】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下图所示，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0.04mol电子时，消耗N2H4的质量为0.32g 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 【变式2】【新情境—瓦斯报警器】在煤矿巷道中要安装瓦斯报警器。当巷道空间内甲烷达到一定浓度时，传感器随即产生电信号并联动报警。瓦斯报警器的工作原理如图所示，固体电解质是Y2O3-Na2O，O2-可以在其中自由移动。 当报警器被触发时，下列说法正确的是( ) A．多孔电极a的电势比多孔电极b高 B．O2-在电解质中向多孔电极a移动，电流方向为由多孔电极a经导线流向多孔电极b C．多孔电极a的电极反应为CH4+4O2--8e-=CO2+2H2O D．标准状况下56mLCH4在多孔电极a上完全反应时，流入传感控制器电路的电子的物质的量为0.04mol 【变式3】【变载体】(2025·浙江省嘉兴市高三三模)在新型能源技术里，直接过氧化氢燃料电池(DPPFC)备受关注。它独特之处在于用H2O2同时作燃料和氧化剂，能高效转换能量。某研究小组利用该电池和离子交换膜进行电解质溶液处理，其工作原理如图所示。下列有关说法不正确的是( ) A．该电池表明H2O2在酸性环境中的氧化性强于碱性环境 B．电池的总反应为2H2O2+2OH-+2H+=4H2O+ O2↑ C．当外电路通过0.4mole-时，中间室生成K2SO4的质量为34.8g D．H2O2分解产生的O2在石墨2电极也可以放电，因此H2O2的分解不会影响电池效率 真题溯源·考向感知 ——溯源真题逻辑，感知高考考向 1．(2025·浙江1月卷，12，3分)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 2．(2022•浙江1月卷，21，2分)pH计是一种采用原电池原理测量溶液pH的仪器。如图所示，以玻璃电极(在特制玻璃薄膜球内放置已知浓度的HCl溶液，并插入Ag—AgCl电极)和另一Ag—AgCl电极插入待测溶液中组成电池，pH与电池的电动势E存在关系：pH=(E-常数)/0.059。下列说法正确的是( ) A．如果玻璃薄膜球内电极的电势低，则该电极反应式为：AgCl(s)+e-=Ag(s)+Cl(0.1mol·L-1) B．玻璃膜内外氢离子浓度的差异不会引起电动势的变化 C．分别测定含已知pH的标准溶液和未知溶液的电池的电动势，可得出未知溶液的pH D．pH计工作时，电能转化为化学能 3．(2021•浙江1月卷，22，2分)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 4．(2021•浙江6月卷，22，2分)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 5．(2024·浙江省6月卷，19)氢是清洁能源，硼氢化钠(NaBH4)是一种环境友好的固体储氢材料。 (4)氢能的高效利用途径之一是在燃料电池中产生电能。某研究小组的自制熔融碳酸盐燃料电池工作原理如图2所示，正极上的电极反应式是 。该电池以恒定电流工作14分钟，消耗H2体积为，故可测得该电池将化学能转化为电能的转化率为 。[已知：该条件下H2 的摩尔体积为24.5L· mol -1；电荷量q(C) =电流时间；NA=6.0×10-23mol·L-1；e=1.60×10-19C。] 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 02 思维建模·脉络梳理 搭建知识框架，构建系统思维 03 考点精讲·靶向突破 拆解核心考点，归纳解题范式 考点一 原电池工作原理 知识解构 知识点1 原电池的概念及构成条件 ∣ 知识点2 原电池原理的应用 考向破译 考向1 原电池的工作原理 ∣ 考向2 原电池电极判断及电极反应的书写 考向3 “盐桥”的作用与化学平衡的移动 解题妙招1 判断原电池正负极的6种方法 解题妙招2 含盐桥和平衡移动原理的装置分析思路 考点二 化学电源 知识解构 知识点1 一次电池、二次电池电极反应式的书写 ∣ 知识点2 燃料电池 考向破译 考向1 一次电池 ∣ 考向2 二次电池 考向3 燃料电池 解题妙招1 二次电池的思维和解题模型 解题妙招2 燃料电池的解题策略 04 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--三年真题 考向梳理 核心考点 2026年 2025年 2024年 原电池 —— —— 化学电源 浙江1月卷T12，3分 浙江省6月卷T19(4) 考向解读--洞悉趋势 精准预判 ►命题解码： 1．从考查题型和内容上看，浙江选考以选择题为主，在非选择题化学反应原理综合题中也会呈现，考查内容主要有以下两个方面：(1)以新型化学电源为背景，考查原电池的工作原理以及电极反应方程式的书写、离子移动方向等。(2)与工农业生产相结合，考查电极产物的分析及检验等。 2．从命题思路上看，侧重以新型电源为载体考查原电池的工作原理。在复杂、陌生、新颖的研究对象和真实问题情境下，体现了对电化学知识基础性、综合性、创新性和应用性的考查。重点考查：以新型电源和生产生活、科学实验、物质制备等为背景，考查电极的判断、离子或电子的移动方向、电子转移数目的判断和电极反应式的书写等；在非选择题中常考查电极反应式的书写、探究原电池原理的应用。 ►复习目标： 1．能判断原电池中电子、电流流动方向及溶液中离子的迁移方向。 2．根据原电池原理，理解其应用——新型电池的设计、金属性强弱的判断、金属的腐蚀与防护等。 3．能根据原电池装置或总反应方程式，书写电极反应式或判断其正误。 4．理解可充电电池的充放电原理。 5．会分析新型化学电源的工作原理，能正确书写新型化学电源的电极反应式。 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 知●识●解●构 知识点1 原电池的概念及构成条件 1．定义：把化学能转化为电能的装置。 2．原电池的形成条件 两个电极 组合情况 ① ② ③ ④ 负 极 较活泼金属 金属 金属 石墨或Pt 正 极 较不活泼金属 金属氧化物 石墨或Pt 石墨或Pt 电解质溶液/溶液、固体 可与负极(正、负)反应，也可不参与反应 形成闭合回路 电极上有自发的氧化还原反应发生(放热反应) 3．工作原理(以锌铜原电池为例) 4．单液原电池和双液原电池对比 比较项目 单液原电池 双液原电池 相同点 正负极，电极反应，总反应式，电极现象 不 同 点 能量变化 化学能转化为电能和热能 化学能只转化为电能 反应区域 两极反应在相同区域 两极反应在不同区域 5．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：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；③减少能量损耗。 得分速记 (1)根据内电路中的离子流向判断正、负极，在内电路中，阳离子由负极区流向正极区，阴离子由正极区流向负极区。 (2)判断电极名称的基本方法是看电极反应物的反应类型，若电极反应物失去电子，发生氧化反应则为负极，反之为正极。 (3)构成原电池的两电极材料不一定都是金属，正极材料可以为导电的非金属，例如石墨。两极材料可能参与反应，也可能不参与反应。 (4)两个活泼性不同的金属电极用导线连接，共同插入电解质溶液中不一定构成原电池，必须有一个能自发进行的氧化还原反应。 (5)在判断原电池正负极时，既要考虑金属活泼性的强弱，也要考虑电解质溶液性质。如Mg－Al－HCl溶液构成的原电池中，负极为Mg；但是Mg－Al－NaOH溶液构成的原电池中，负极为Al，正极为Mg。 (6)盐桥主要作用就是构建闭合的内电路，但不影响反应的实质。盐桥内常为饱和氯化钾、硝酸钾等溶液。 (7)双液铜、锌原电池(带盐桥)与单液原电池相比，最大的优点是Zn与氧化剂(Cu2＋)不直接接触，仅有化学能转化为电能，避免了能量损耗，故电流稳定，放电时间长。 (8)无论是原电池还是电解池，电子均不能通过电解质溶液，即电子不下水，离子不上线。 知识点2 原电池原理的应用 1．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)。 2．加快化学反应速率：氧化还原反应形成原电池时，反应速率加快。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。 3．用于金属的防护：将需要保护的金属制品作原电池的正极而受到保护。 4．设计制作化学电源 拆分反应 将氧化还原反应分成两个半反应(电极反应) 选择电极材料 将还原剂(一般为比较活泼金属)作负极，活泼性比负极弱的金属或非金属导体作正极 构成闭合回路 如果两个半反应分别在两个容器中进行(中间连接盐桥)，则两个容器中的电解质溶液应含有与电极材料相同的金属阳离子 画出装置图 结合要求及反应特点，画出原电池装置图，标出电极材料名称、正负极、电解质溶液等 得分速记 画原电池装置图常见的四个失分点 (1)不注明电极材料名称或元素符号。 (2)不画出电解质溶液(或画出但不标注)。 (3)误把盐桥画成导线。 (4)不能连成闭合回路。 考●向●破●译 考向1 原电池的工作原理 例1已知Ag+的氧化性强于Co2+的氧化性，则关于下图所示原电池装置的说法中，正确的是( ) A．Co电极是原电池的正极 B．盐桥中可填充KCl饱和溶液与琼脂的混合物 C．该原电池的正极反应式为Ag++e-=Ag D．盐桥中的电解质阴离子向右侧烧杯移动 【答案】C 【解析】A项，因为Ag+的氧化性强于Co2+的氧化性，故Co比Ag易失电子，故Co电极为负极，Ag电极为正极，A错误；B项，本装置的银半电池中离子为Ag+，若盐桥中填充KCl饱和溶液与琼脂的混合物，则Ag+与Cl-反应生成AgCl沉淀，因此盐桥中不可填充KCl饱和溶液与琼脂的混合物，B错误；C项，由分析可知，银电极为正极，正极反应式为：Ag++e-=Ag，C正确；D项，原电池中阴离子移向负极，即阴离子向左侧烧杯移动，D错误；故选C。 解题妙招 判断原电池正负极的6种方法 【变式1】【变载体】某小组利用下列装置进行电化学实验，下列实验操作及预期现象正确的是( ) A．X和Y与电流表连接，电子由Cu极流向Zn极 B．X和Y与电流表连接，将Zn换成Fe测得电流更大 C．X和Y分别与电源“－”、“＋”极相连，Cu极质量减轻 D．X和Y分别与电源“－”、“＋”极相连，Zn极质量减轻 【答案】C 【解析】A项，Zn作负极，电子由Zn极流向Cu极，错误；B项，Fe、Cu的活动性相差小，测得电流也小，错误；C项，X为Zn、Y为Cu，Cu作阳极，Cu被电解，质量减轻，C正确，D错误。 【变式2】【变考法】(2025·浙江省湖州、衢州、丽水高三三地市一模)已知水中溶解氧随含盐量的增加而递减。下图为某实验小组探究铁片(含杂质)吸氧腐蚀的示意图： 下列说法正确的是( ) A．闭合K1时，电极A为正极，发生还原反应 B．闭合K2时，电极C的电极反应式为：O2+2H2O+4e-=4OH- C．断开K2时，铁片D比闭合时的腐蚀更严重 D．为增强铁锅的防护，应在洗净擦干的锅里加适量食盐水 【答案】C 【解析】闭合K1时，该装置为原电池，发生吸氧腐蚀，A电极上 Fe易失电子发生氧化反应，则铁片A电极为负极，铁片B 电极上O2得电子发生还原反应，则铁片B电极为正极；闭合K2时，该装置为浓差原电池，左侧烧杯中溶液浓度大于右侧，电子从铁片C电极流向铁片D电极，C为负极、 D为正极。A项，闭合K1时，A电极为负极，发生氧化反应，A错误；B项，闭合K2时，浓度高的一侧为负极，电极C上电极反应为Fe-2e-=Fe2+，B错误；C项，闭合K2时，铁片C为负极、铁片D为正极，铁片D电极被保护，断开K2时，铁片C、铁片D各自形成原电池，Fe都作负极，铁片D电极被腐蚀，所以断开K2时，铁片D比闭合 K2时的腐蚀更严重，C正确；D项，铁锅中含有Fe和其它金属，中性溶液中Fe锅易发生吸氧腐蚀，所以为增强铁锅的防护，应洗净擦干铁锅，若加入适量食盐水，铁会发生吸氧腐蚀，无法起到铁锅防护的目的，D错误；故选C。 【变式3】【新考法—实验探究】某研究性学习小组根据反应2KMnO4＋10FeSO4＋8H2SO4===2MnSO4＋5Fe2(SO4)3＋K2SO4＋8H2O设计如下原电池，其中甲、乙两烧杯中各物质的物质的量浓度均为1 mol·L－1，溶液的体积均为200 mL，盐桥中装有饱和K2SO4溶液。 回答下列问题： (1)此原电池的正极是石墨__________(填“a”或“b”)，发生________反应。 (2)电池工作时，盐桥中的SO移向________(填“甲”或“乙”)烧杯。 (3)两烧杯中的电极反应式分别为甲________________；乙______________。 (4)若不考虑溶液的体积变化，MnSO4浓度变为1.5 mol·L－1，则反应中转移的电子为________mol。 【答案】(1)a　还原　(2)乙 (3)MnO＋5e－＋8H＋===Mn2＋＋4H2O 5Fe2＋－5e－===5Fe3＋ (4)0.5 【解析】(1)根据题目提供的总反应方程式可知，KMnO4作氧化剂，发生还原反应，故石墨a是正极。 (2)电池工作时，SO向负极移动，即向乙烧杯移动。 (3)甲烧杯中的电极反应式为MnO＋5e－＋8H＋===Mn2＋＋4H2O；乙烧杯中的电极反应式为5Fe2＋－5e－===5Fe3＋。 (4)溶液中的MnSO4浓度由1 mol·L－1变为1.5 mol·L－1，由于溶液的体积未变，则反应过程中生成的MnSO4的物质的量为0.5 mol·L－1×0.2 L＝0.1 mol，转移的电子为0.1 mol×5＝0.5 mol。 考向2 原电池电极判断及电极反应的书写 例2(2026·浙江杭州二中高三6月选考考前热身，节选)天然气热裂解制备乙炔，是工业上获得乙炔的重要方式。 (3)科学家制造出一种使用固体电解质的燃料电池，其效率更高，可用于航空航天。如图所示装置中，以稀土金属材料为惰性电极，在两极上分别通入CH4和空气，其中固体电解质为掺杂了Y2O3的ZrO2固体，在高温下可传导O2-。请写出负极的电极反应式____________________。 【答案】(3)CH4+4O2--8e-=CO2＋2H2O 【解析】(3)甲烷-空气燃料电池中，甲烷为负极，失去电子，C从-4价变为+4价，1 molCH4​失去8 mol电子，和电解质传导的O2-结合生成CO2和H2O，负极电极反应式： CH4+4O2--8e-=CO2＋2H2O。 解题妙招 原电池电极反应书写的方法 (1)一般电极反应的书写 (2)复杂电极反应的书写。复杂电极反应等于总反应减去较简单一极的电极反应。 【变式1】【变载体】(2025·浙江省北斗星盟三模)化工生产中排放的CO2可通过热化学、电化学相关技术进行再利用，使其成为廉价易得的甲醇。 (1)若将甲醇设计成如下燃料电池，a、b均为惰性电极，已知a极电势比b极高，则b极的电极反应为 。 【答案】(1) CH3OH+8OH--6e-=CO32-＋6H2O 【解析】(1)甲醇燃料电池中，氧气得到电子发生还原反应，则氧气一极为正极、甲醇一极为负极，已知a极电势比b极高，则a为正极、b为负极，则b极的电极反应为甲醇失电子，在碱性条件产生碳酸根离子：CH3OH+8OH--6e-=CO32-＋6H2O； 【变式2】【变载体】(2025·浙江省精诚联盟二模)氢是清洁能源，氢能的利用包括了制氢、储氢和用氢等环节。 (4)利用燃料电池产生电能是氢能高效利用的途径之一、某熔融碳酸盐介质的氢氧燃料电池的工作原理如图2所示，其负极上的电极反应式是 。 【答案】(4)H2-2e-＋CO32-=CO2+2H2O 【解析】(4)由图可知，负极失去电子，氢气与碳酸根发生反应生成二氧化碳和水，电极反应式应为：H2-2e-＋CO32-=CO2+2H2O。 【变式3】【变载体】纳米零价铁(ZVI)因其高比表面积、优异的吸附性、较强的还原性和反应活性等优点被广泛应用于污染物的去除。 ZVI电化学腐蚀处理三氯乙烯进行水体修复，H＋、O2、NO3－等物种的存在会影响效果，水体修复的过程如图所示。有效腐蚀过程中，生成1 mol乙烯所转移的电子物质的量为_______mol，过程④对应的电极反应式为______________________________________________。 【答案】6 NO3－＋10H＋＋8e—＝NH＋3H2O 【解析】由图可知，纳米铁在负极失去电子发生氧化反应生成亚铁离子，溶液中三氯乙烯、氢离子、氧气和硝酸根离子在正极得到电子生成乙烯、氢气、氢氧根离子和铵根离子，有效腐蚀过程中，生成1 mol乙烯所转移的电子物质的量为1 mol×6＝6 mol，过程④对应的电极反应为酸性条件下，硝酸根离子得到电子发生还原反应生成铵根离子和水，电极反应式为NO3－＋10H＋＋8e－＝NH＋3H2O，故答案为：6；NO3－＋10H＋＋8e－＝NH＋3H2O。 考向3 “盐桥”的作用与化学平衡的移动 例2(2025·浙江省台州市高三一模)1836年，英国化学家John Frederic Daniell制成了第一个如图所示的双液电池，标志着化学电池进入生产和生活中。 已知反应：Zn(s)-2e-Zn2＋(aq) K1 Cu(s)-2e-Cu2+(aq) K2 K为反应在常温下的平衡常数。下列说法不正确的是( ) A．K1＞K2 B．盐桥中K+向CuSO4溶液移动 C．若将盐桥换成铜棒，电流计不会发生偏转 D．若向CuSO4溶液中加入适量CuSO4固体，电流计偏转程度增大 【答案】C 【解析】由图装置为原电池装置，锌比铜活泼，锌失去电子发生氧化反应为负极，铜极为正极，铜离子得到电子发生还原反应，总反应为Zn(s)+ Cu2+(aq)Zn2＋(aq)+Cu(s)。A项，由分析，装置为原电池装置，总反应为Zn(s)+ Cu2+(aq)Zn2＋(aq)+Cu(s)，结合已知反应，总反应：，反应能够自发进行的较为完全，则K1＞K2，故A正确；B项，原电池中阳离子向正极移动，故盐桥中K+向CuSO4溶液移动，故B正确；C项，把盐桥改为铜棒后，左侧装置为原电池装置、右侧装置为电解池装置，左侧锌为负极，左侧中铜棒为正极，空气中氧气在正极发生还原反应类似于吸氧腐蚀，电路中有电流，电流计会发生偏转，故C错误；D项，若向CuSO4溶液中加入适量CuSO4固体，铜离子、硫酸根离子浓度增大，反应速率加快、溶液导电能力增强，导致电流计偏转程度增大，故D正确；故选C。 解题妙招 含盐桥和平衡移动原理的装置分析思路 (1)把氧化剂、还原剂均为溶液状态的氧化还原反应设计成原电池时，必须使用盐桥才能实现氧化剂与还原剂的分离，否则不会有明显的电流出现。 (2)电子流向的分析方法：①改变条件，平衡移动；②平衡移动，电子转移；③电子转移，判断区域；④根据区域，判断流向；⑤根据流向，判断电极。 【变式1】【变载体】控制适合的条件，将反应2Fe3＋＋2I－2Fe2＋＋I2设计成如下图所示的原电池。下列判断不正确的是( ) A．反应开始时，乙中石墨电极上发生氧化反应 B．反应开始时，甲中石墨电极上Fe3＋被还原 C．电流计读数为零时，反应达到化学平衡状态 D．电流计读数为零后，在甲中溶入FeCl2固体，乙中的石墨电极为负极 【答案】D 【解析】由图示结合原电池原理分析可知，Fe3＋得电子变成Fe2＋被还原，I－失去电子变成I2被氧化，所以A、B正确；电流计读数为零时Fe3＋得电子速率等于Fe2＋失电子速率，反应达到平衡状态；D项在甲中溶入FeCl2固体，平衡2Fe3＋＋2I－2Fe2＋＋I2向左移动，I2被还原为I－，乙中石墨为正极，D不正确。 【变式2】【变载体】某化学兴趣小组设计如下两个实验证明：①氧化性Fe3+>I2，②反应2Fe3++2I-2Fe2++I2为可逆反应。下列说法中错误的是( ) A．实验1试管中加入淀粉后溶液变蓝，证明该条件下氧化性：Fe3+>I2 B．实验2中的盐桥可用浸透KNO3溶液的脱脂棉填充 C．实验1反应结束后，向试管中加入K3[Fe(CN)6]能判断该反应是否为可逆反应 D．实验2电流表指针不再偏转时，向右侧烧杯中加入碘水电流表指针重新发生偏转，可判断该反应是可逆反应 【答案】C 【解析】A项，氧化还原反应中，氧化剂的氧化性大于氧化产物，实验1试管中加入淀粉后溶液变蓝，发生2Fe3++2I-=2Fe2++I2，证明该条件下氧化性：Fe3+>I2，故A正确；B项，钾离子和硝酸根不参与反应，实验2中的盐桥可用浸透KNO3溶液的脱脂棉填充，起导电平衡两侧电荷的作用，故B正确；C项，实验1反应结束后，向试管中加入K3[Fe(CN)6]只能判断该反应中有亚铁离子生成，要判断是否为可逆反应，还需检验溶液中是否有铁离子，故C错误；D项，若为可逆反应，当实验2电流表指针不再偏转时，向右侧烧杯中加入单质碘，碘单质的浓度增大，可逆反应2Fe3++2I-=2Fe2++I2逆向移动，电流表指针会发生偏转；若不是可逆反应，电流表指针不会发生偏转，故实验2电流表指针不再偏转时，向右侧烧杯中加入单质碘可判断该反应是否为可逆反应，故D正确；故选C。 【变式3】【变载体】利用下图电池装置可验证不同化合价铁元素的相关性质。 已知：电池装置中，盐桥中阴、阳离子不与溶液中的物质发生化学反应，并且电迁移率(如下表)应尽可能地相近；两烧杯中溶液体积相等。 离子 Li+ Na+ Ca2+ K+ HCO3- NO3- Cl- SO42- 4.07 5.19 6.59 7.62 4.61 7.40 7.91 8.27 下列说法正确的是( ) A．根据上表数据，盐桥中应选择KNO3作为电解质 B．石墨电极上对应的电极反应式为：Fe2+-e-=Fe3+ C．反应一段时间后，当右池中c(Fe2+)：c(Fe3+)=3：2时，左池中c(Fe2+)=0.15mol·L－1 D．盐桥中的阴离子进入石墨电极一侧溶液中 【答案】C 【解析】由题意和图知，铁电极为负极，电极反应式为Fe-2e-=Fe2+，石墨电极为正极，电极反应式为Fe3++e-=Fe2+。A项，Fe2＋、Fe3＋能与HCO3-反应，Ca2＋与SO42-不能大量共存，FeSO4、Fe2(SO4)3都属于强酸弱碱盐，水溶液呈酸性，酸性条件下NO3-能与Fe2＋反应，根据题意“盐桥中阴、阳离子不与溶液中的物质发生化学反应”，盐桥中阴离子不可以选择HCO3-、NO3-，阳离子不可以选择Ca2＋，盐桥中阴、阳离子的迁移率(u∞)应尽可能地相近，根据表中数据，盐桥中应选择KCl作为电解质，A错误；B项，石墨电极为正极，电极反应式为Fe3++e-=Fe2+，B错误；C项，由图知，右池中原c(Fe2+)：c(Fe3+)=0.05：0.20，发生反应为Fe3++e-=Fe2+，现c(Fe2+)：c(Fe3+)=3：2，即c(Fe2+)：c(Fe3+)=0.15：0.10，在此过程中c(Fe2+)增加了0.10mol/L，转移的电子数为0.10mol/L，则由负极反应式Fe-2e-=Fe2+知，左池中c(Fe2+)增加了0.05mol/L，即左池中c(Fe2+)=0.15mol·L－1，C正确；D项，盐桥中的阴离子流向负极，由分析知，进入铁电极一侧溶液中，D错误；故选C。 考点二 化学电源 知●识●解●构 知识点1 一次电池、二次电池电极反应式的书写 1．化学电源的分类 原电池是各种化学电源的雏形，常分为如下三类： (1)一次电池：也叫做干电池，放电后不可再充电的电池。 (2)二次电池：又称可充电电池或蓄电池，放电后可以再充电而反复使用的电池。 (3)燃料电池：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。 2．新型一次电池 Mg－H2O2电池 总反应：H2O2＋2H＋＋Mg===Mg2＋＋2H2O 正极 H2O2＋2H＋＋2e－===2H2O 负极 Mg－2e－===Mg2＋ Mg－AgCl电池 总反应：Mg＋2AgCl===2Ag＋MgCl2 正极 2AgCl＋2e－===2Cl－＋2Ag 负极 Mg－2e－===Mg2＋ 钠硫电池 总反应：2Na＋xS===Na2Sx 正极 xS＋2e－===S 负极 2Na－2e－===2Na＋ 锂－铜电池 总反应：2Li＋Cu2O＋H2O===2Cu＋2Li＋＋2OH－ 正极 Cu2O＋H2O＋2e－===2Cu＋2OH－ 负极 2Li－2e－===2Li＋ 锂钒氧化物电池 总反应：xLi＋LiV3O8===Li1＋xV3O8 正极 xLi＋＋LiV3O8＋xe－===Li1＋xV3O8 负极 xLi－xe－===xLi＋ 3．新型充电(可逆)电池 锌银 电池 总反应：Ag2O＋Zn＋H2O2Ag＋Zn(OH)2 正极：Ag2O＋H2O＋2e－===2Ag＋2OH－ 负极：Zn＋2OH－－2e－===Zn(OH)2 阳极：2Ag＋2OH－－2e－===Ag2O＋H2O 阴极：Zn(OH)2＋2e－===Zn＋2OH－ 镍电池 镍铁电池 总反应：NiO2＋Fe＋2H2OFe(OH)2＋Ni(OH)2 正极：NiO2＋2e－＋2H2O===Ni(OH)2＋2OH－ 负极：Fe－2e－＋2OH－===Fe(OH)2 阳极：Ni(OH)2＋2OH－－2e－===NiO2＋2H2O 阴极：Fe(OH)2＋2e－===Fe＋2OH－ 镍镉电池 总反应：Cd＋2NiOOH＋2H2OCd(OH)2＋2Ni(OH)2 说明：参考镍铁电池自行书写。 高铁 电池 总反应：3Zn＋2K2FeO4＋8H2O3Zn(OH)2＋2Fe(OH)3＋4KOH 正极：2FeO＋6e－＋8H2O===2Fe(OH)3＋10OH－ 负极：3Zn－6e－＋6OH－===3Zn(OH)2 阳极：2Fe(OH)3＋10OH－－6e－===2FeO＋8H2O 阴极：3Zn(OH)2＋6e－===3Zn＋6OH－ 锂离子 电池 总反应：Li1－xCoO2＋LixC6LiCoO2＋C6(x<1) 正极：Li1－xCoO2＋xe－＋xLi＋===LiCoO2 负极：LixC6－xe－===xLi＋＋C6 阳极：LiCoO2－xe－===Li1－xCoO2＋xLi＋ 阴极：xLi＋＋xe－＋C6===LixC6 钠电池 钠硫蓄电池 总反应：2Na2S2＋NaBr3Na2S4＋3NaBr 正极：NaBr3＋2e－＋2Na＋===3NaBr 负极：2Na2S2－2e－===Na2S4＋2Na＋ 阳极：3NaBr－2e－===NaBr3＋2Na＋ 阴极：Na2S4＋2Na＋＋2e－===2Na2S2 钠离子电池 总反应：Na1－mCoO2＋NamCnNaCoO2＋Cn 正极：Na1－mCoO2＋me－＋mNa＋===NaCoO2 负极：NamCn－me－===mNa＋＋Cn 阳极：NaCoO2－me－===Na1－mCoO2＋mNa＋ 阴极：mNa＋＋Cn＋me－===NamCn 全钒液 流电池 总反应：VO＋2H＋＋V2＋V3＋＋VO2＋＋H2O 正极：VO＋2H＋＋e－===VO2＋＋H2O 负极：V2＋－e－===V3＋ 阳极：VO2＋＋H2O－e－===VO＋2H＋ 阴极：V3＋＋e－===V2＋ 得分速记 化学电源电极反应的书写、、书写电极反应时，首先要根据原电池的工作原理准确判断正、负极，然后结合电解质溶液的环境确定电极产物，最后再根据质量守恒和电荷守恒写出反应式。 (1)拆分法。①写出原电池的总反应；②把总反应按氧化反应和还原反应拆分为两个半反应，注明正、负极，并依据质量守恒、电荷守恒及得失电子守恒配平两个半反应。 (2)加减法。①写出总反应；②写出其中容易写出的一个半反应(正极或负极)；③利用总反应与写出的一极反应相减，即得另一个电极的反应。 知识点2 燃料电池 特点 连续地将燃料和氧化剂的化学能直接转化为电能。电能转化率超过80％ 反应原理 燃料电池反应原理类似于燃料的燃烧 正极 是O2或空气或O2与辅助气体 负极 为可燃物，如H2、、CO、NH3、N2N4、水煤气(CO和H2)、烃类(如CH4)及其衍生物如醇类(如CH3OH)、醚类(如CH3OCH3)等 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 书写 电极反应式 应先写出正极反应式，再将总反应式减去正极反应式就得负极反应式 整个过程须考虑一个重要的细节——电池工件的环境(如酸性电池、碱性电池、熔融氧化物电池、熔融碳酸盐电池、熔融硝酸盐电池等) 解题模板 解答燃料电池题目的几个关键点 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化剂。 ③通过介质中离子的移动方向，可判断电池的正、负极，同时分析该离子参与靠近一极的电极反应。 得分速记 (1)燃料电池的电极不参与反应，有很强的催化活性，起导电作用。 (2)注意介质是电解质溶液还是熔融盐或氧化物。 (3)通入负极的物质为燃料，通入正极的物质为氧气(或其他氧化剂)。 (4) 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。 (5)书写燃料电池的电极反应时，要注意溶液的酸碱性，溶液的酸碱性对电极反应和总反应都会产生影响。 考●向●破●译 考向1 一次电池 例1普通锌锰干电池的简图如图所示，它是用锌皮制成的锌筒作电极，中央插一根碳棒，碳棒顶端加一铜帽。在石墨碳棒周围填满二氧化锰和炭黑的混合物，并用离子可以通过的长纤维纸包裹作隔膜，隔膜外是用氯化锌、氯化铵和淀粉等调成糊状作电解质溶液。该电池工作时的总反应为Zn+2NH4++2MnO2=Zn[(NH3)4]2++Mn2O3+H2O。下列关于锌锰干电池的说法中正确的是( ) A．当该电池电压逐渐下降后，利用电解原理能重新充电复原 B．原电池工作时，电子从负极通过外电路流向正极 C．电池负极反应式为2MnO2+2NH4++2e-=Mn2O3+2NH3+H2O D．外电路中每通过0.1mol电子，锌的质量理论上减小6.5g 【答案】B 【解析】A项，一次电池不能重复使用，二次电池能重复使用，干电池是一次电池，所以当该电池电压逐渐下降后，不能利用电解原理能重新充电复原，故A错误；B项，原电池工作时，电子从负极通过外电路流向正极，故B正确；C项，根据原电池工作原理，负极应是失电子的，Zn＋2NH4+－2e－=[Zn(NH3)2]2＋＋2H＋，故C错误；D项，根据选项C的电极反应式，每通过0.1mol电子消耗锌的质量是65×g=3.25g，故D错误。故选B。 【变式1】【新考法】碱性锌锰电池的总反应为Zn＋2MnO2＋2H2O===2MnOOH＋Zn(OH)2。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，正极发生反应为Zn-2e-= Zn2+ B．电池工作时，OH-向正极移动 C．隔膜可以防止电池短路 D．反应中每生成1molMnO(OH)，转移电子数为 【答案】C 【解析】电池工作时，负极发生氧化反应，正极发生还原反应。根据总反应Zn＋2MnO2＋2H2O===2MnOOH＋Zn(OH)2。，可知负极锌失电子生成氢氧化锌，正极二氧化锰得电子生成MnO(OH)。A项， 电池工作时，正极发生反应为MnO2+e-+H2O= MnO(OH)+OH-，故A错误；B项，电池工作时，阳离子移向正极，OH-向负极移动，故B错误；C项，隔膜位于电池的正极和负极之间，其主要功能是将正负极分开，防止电流直接通过正负极进行循环，故C正确；D项，正极发生反应为MnO2+e-+H2O= MnO(OH)+OH-，每生成1molMnO(OH)，转移电子数为，故D错误；故选C。 【变式2】【变载体】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．Zn作电池的负极 B．电池工作时，OH-向正极移动 C．正极的电极反应：Ag2O＋H2O＋2e－=2Ag＋2OH－ D．金属外壳需具有良好的导电性和耐腐蚀性 【答案】B 【解析】锌银纽扣电池中，锌作负极，发生氧化反应：Zn＋2OH－－2e－===ZnO+H2O，Ag2O作正极，发生还原反应：Ag2O＋H2O＋2e－===2Ag＋2OH－，总反应为：Zn＋Ag2O===ZnO＋2Ag。A项，由分析可知，锌作电池的负极，Ag2O作电池正极，A正确；B项，原电池工作时，阴离子向负极移动，阳离子向正极移动，则OH－向负极移动，B错误；C项，由分析可知，正极的电极反应为：Ag2O＋H2O＋2e－===2Ag＋2OH－，C正确；D项，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】【新情景—逻辑思维与科学建模】(2025·浙江省台州市高三二模)一种Zn-CO2离子液体电池可以在供电的同时将CO2转化为CH4，电解质为离子液体[EMIM]+[BF4]-及少量水，其中的[EMIM]+是一种季铵离子，在电池中作电解质、质子源和促进剂。该电池如图所示运行一段时间后，碳纳米管表面可检测出有ZnCO3生成。 下列说法正确的是( ) A．a电极为负极，[EMIM]+在该电极上被氧化 B．b电极反应式为：5CO2+2H2O+8e-=4CO32-＋CH4 C．[EMIM]+是电池中唯一的质子源 D．[EMIM]+作为电池促进剂的原理是通过生成[ZnNHC]2+增加电荷浓度，从而增强了离子电流强度 【答案】B 【解析】碳纳米管通入二氧化碳，生成甲烷和ZnCO3，发生还原反应，得到电子，是正极，电极反应：5CO2+2H2O+8e-=4CO32-＋CH4；则锌为负极，锌失电子，发生氧化反应。A项，a电极为负极，锌被氧化，A错误；B项，b电极反应式为：5CO2+2H2O+8e-=4CO32-＋CH4，B正确；C项，根据左图可知，水也是质子源，C错误；D项，根据左图可知，2个[EMIM]+生成1个[ZnNHC]2+，没有增加电荷的浓度，D错误；故选B。 考向2 二次电池 例2(2026·浙江杭州二中高三6月选考考前热身)钠离子电池具有充电速度快和低温环境性能优越的特点，在正极电极材料的导电聚合物中掺杂磺酸基可增强其电化学活性，其工作原理如图所示。下列说法正确的是( ) A．是高熔点的离子化合物 B．c连接d或e时，电极A的电势均低于电极B C．c连接d时，透过隔膜进入电极A室 D．c连接e时，电极A的反应为： 【答案】D 【解析】c连接e时，装置为原电池，电极B为负极，嵌在石墨中的Na失电子变为Na+，进入右侧电极室后，通过隔膜迁移至左侧电极室形成磺酸盐；c连接d时，连接外电源给电池充电，是电解池，电极B接外电源负极作阴极，Na+得电子变为Na重新嵌入石墨得NaxCy，则电极A为阳极失电子，Na+通过隔膜迁移至右侧电极室；A项，该物质是高分子聚合物，聚合物属于混合物、不属于化合物，不属于离子化合物，A错误；B项，当c连接d时，为充电过程：电极A接电源正极，作阳极，阳极电势高于阴极(电极B)；当c连接e时，为放电过程：电极A作原电池正极，正极电势高于负极(电极B)；因此c连接d或e时，电极A的电势均高于电极B，B错误；C项，c连接d为充电过程，充电时阳离子向阴极移动，充电时电极B是阴极，因此Na+透过隔膜进入电极B室，C错误；D项，c连接e为放电过程，电极A作正极，发生还原反应：结合Na+得电子，生成磺酸基钠掺杂的聚合物，反应与给出的方程式一致，D正确；故选D。 解题妙招 二次电池的思维和解题模型 思维模型 解题模型 例：xMg＋Mo3S4MgxMo3S4 【变式1】【变载体】(2026·浙江县域联盟选考模拟)铅酸蓄电池是一种历史悠久的商用电池，其结构如图所示。下列有关铅酸蓄电池的说法正确的是( ) A．放电时，负极反应为Pb-2e-=Pb2+ B．放电时，铅酸蓄电池的pH保持不变 C．充电时，当电路中有2 mol电子发生转移时，阳极质量减少96 g D．充电时，因得电子能力H+＞Pb2+，阴极可能会产生氢气 【答案】D 【解析】铅酸蓄电池的总反应为：Pb+PbO2+4H++2SO42-=2PbSO4+2H2O，逐一分析选项。A项，放电时负极Pb失电子，生成的Pb2+会与SO42-结合生成难溶PbSO4，正确负极反应为 Pb+SO42--2e-=PbSO4，A错误；B项，放电过程消耗硫酸、生成水，硫酸浓度降低，+H+浓度减小，pH增大，B错误；C项，充电时阳极反应为PbSO4+2H2O-2e-=PbO2+4H++SO42-，转移2 mol电子时，1 mol固体PbSO4转化为1 mol固体PbO2，固体质量减少，不是96 g，C错误；D项，由金属活动性顺序可知，单质还原性Pb＞H2，因此阳离子得电子能力H+＞Pb2+，充电时阴极发生主反应PbSO4+2e-=Pb+SO42-，当充电电压过高时，溶液中的H+也可能在阴极得电子生成氢气，发生副反应2H＋＋2e-=H2↑，因此阴极可能产生氢气，D正确；故选D。 【变式2】【变载体】(2026·浙江义乌市高三5月考前适应性考试)有一种新型二次电池，该电池的负极为铝，正极为Cn[AlCl4] ，Cn表示石墨；电解质为烃基取代咪唑阳离子(R+和AlCl4-)阴离子组成的离子液体。电池放电时，负极产物为双核配离子Al2Clmn-(含有Al-Cl-Al的结构，所有原子最外层都满足8电子稳定结构)。下列说法中正确的是( ) A．双核配离子中含有两个Al-Cl-Al的结构 B．放电时负极反应为：Al+7AlCl4---3e-=4Al2Cl7- C．充电时阳极反应为： AlCl4-+Cn+e-=Cn[AlCl4] D．放电时电解质溶液中阴、阳离子物质的量的总和不断减小 【答案】B 【解析】在放电过程中为原电池，负极为铝，电极反应式为Al+7AlCl4---3e-=4Al2Cl7-，正极为Cn[AlCl4]，电极反应式为Cn[AlCl4]+e-=AlCl4-+Cn；在充电过程中为电解池，阴极为Al，电极反应式为4Al2Cl7-+3e-=Al+7AlCl4--，阳极为Cn[AlCl4]，电极反应式为AlCl4-+Cn-e-=Cn[AlCl4]。A项，双核配离子为Al2Cl7-，是两个AlCl4共用一个Cl原子，结构为[Cl3Al-Cl-AlCl3]-，因此只有一个1个Al-Cl-Al桥结构；B项，由分析可知，放电时，负极为铝，电极反应式为Al+7AlCl4---3e-=4Al2Cl7-，B正确；C项，由分析可知，阳极为Cn[AlCl4]，电极反应式为AlCl4-+Cn-e-=Cn[AlCl4]，C错误；D项，放电过程中阳离子R+不参与反应，反应前后阴离子总物质的量不变，故阴、阳离子物质的量总和不变，D错误；故选B。 【变式3】【变载体】(2026·浙江杭州二中高三三模)一种稳定且具有低成本效益的碱性混合多硫化物-空气液流二次电池的工作原理如图所示，其中双膜结构的液流电池设计缓解了硫交叉问题。下列说法正确的是( ) A．放电时，电子流向为：电极B→电解液→电极A B．膜a为阴离子交换膜，膜b为阳离子交换膜 C．充电时发生反应的离子方程式为：4OH－＋2S42 4S22-＋O2↑＋2H2O D．放电时，当外电路通过2 mol电子时，理论上Ⅱ室及右侧贮液器中的NaOH共减少2 mol 【答案】C 【解析】由电池装置图可知，放电时，空气氧化多硫化物，则电极B为正极，电极反应为O2+2H2O+4e-=4OH-，电极A为负极，电极反应为2S22--2e-=S42-；充电时，电极B为阳极，电极反应为4OH--4e-=O2↑＋2H2O，电极A为阴极，电极反应为S42-+2e-=2S22-。A项，放电时，电子由负极经外电路流向正极，即电极A→负载→电极B，A错误；B项，由分析可知，放电时，负极室中的Na+通过膜a向Ⅱ室迁移，膜a为阳离子交换膜；正极室中的OH-通过膜b向Ⅱ室迁移，膜b为阴离子交换膜，B错误；C项，结合充电时阳极和阴极的电极反应式可得总反应的离子方程式为4OH－＋2S42 4S22-＋O2↑＋2H2O，C正确；D项，放电时，当外电路通过2 mol电子时，理论上负极室中有2 mol 进入Ⅱ室，正极室中有2 mol OH－进入Ⅱ室，则Ⅱ室及右侧贮液器中的NaOH共增加2 mol，D错误；故选C。 考向3 燃料电池 例3(2026·浙江省天域全国名校协作体高三一模)研究HCOOH燃料电池性能的装置如图所示，两电极区间用只允许K+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：HCOO-+ 2OH--2e-=HCO3-+H2O B．Fe3+为该电池反应的催化剂 C．放电过程中需补充的物质A为H2SO4 D．电池工作时，每生成1 molHCO3-，将会有1 molK+通过半透膜移向右侧 【答案】D 【解析】HCOOH燃料电池原理为原电池，如图所示，HCOO-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HCOO-+ 2OH--2e-=HCO3-+H2O；Fe3+一侧为正极，得电子发生还原反应，Fe3++e-=Fe2+，生成的Fe2+又被O2氧化，发生4Fe2++O2+4H+=4Fe3++2H2O反应，因此正极总反应为O2＋4H＋＋4e-=2H2O。A项，负极发生氧化反应，HCOO-中C为+2价，转化为HCO3-中+4价C，失去2 e-。碱性环境下(左侧有KOH)，电极反应式为HCOO-+ 2OH--2e-=HCO3-+H2O，电荷、原子均守恒，A正确；B项，右侧Fe3+得电子生成Fe2+(Fe3++e-=Fe2+)，Fe2+又被O2氧化为Fe3+(4Fe2++O2+4H+=4Fe3++2H2O)，Fe3+循环使用，总量不变，为催化剂，B正确；C项，右侧生成K2SO4需SO42-，且Fe2+被O2氧化需酸性条件(H+)，故物质A为H2SO4提供SO42-和H+，C正确；D项，生成1 mol HCO3-时，负极转移2 mole-，为平衡电荷，K+(+1价)需迁移2 mol至正极，D错误；故选D。 解题妙招 燃料电池的解题策略 (1)注意介质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(或其他氧化剂)。 (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。 (4)零价法秒杀负极反应的书写。若负极有机物燃料为CxHyOz，产物中C元素为+4 价的C或HC，则转移电子数为C数×4+H数×1+O数×(-2)，若有机阴离子在负极反应(如CH3COO-)，转移电子数则为C数×4+H数×1+O数×(-2)+电荷数。 【变式1】【变载体】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下图所示，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0.04mol电子时，消耗N2H4的质量为0.32g 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 【答案】B 【解析】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。A项，O2在正极发生还原反应：O2+2H2O+4e- =4OH-，正极生成OH-离子，为保持溶液呈电中性， Na+由甲槽向乙槽迁移，A项错误；B项，负极发生氧化反应，反应式为4OH-+N2H4-4e-=N2↑+4H2O，当外电路中流过0.04mol电子时，消耗0.01mol N2H4，其质量为0.32g，B项正确；C项，碱性条件下，电极方程式中不能出现H+，b极的电极反应式为O2+2H2O+4e- =4OH-，C项错误；D项，消耗1mol N2H4时转移4mol电子，改为甲烷时，电极反应式为CH4+10OH--8e-=CO32-＋7H2O，消耗1mol CH4时转移8mol电子，D项错误；故选B。 【变式2】【新情境—瓦斯报警器】在煤矿巷道中要安装瓦斯报警器。当巷道空间内甲烷达到一定浓度时，传感器随即产生电信号并联动报警。瓦斯报警器的工作原理如图所示，固体电解质是Y2O3-Na2O，O2-可以在其中自由移动。 当报警器被触发时，下列说法正确的是( ) A．多孔电极a的电势比多孔电极b高 B．O2-在电解质中向多孔电极a移动，电流方向为由多孔电极a经导线流向多孔电极b C．多孔电极a的电极反应为CH4+4O2--8e-=CO2+2H2O D．标准状况下56mLCH4在多孔电极a上完全反应时，流入传感控制器电路的电子的物质的量为0.04mol 【答案】C 【解析】已知图示为CH4燃料电池，通入甲烷即多孔电极a为负极，电极反应为：CH4+4O2--8e-=CO2+2H2O，通入空气即O2的一极多孔电极b为正极，电极反应为：O2+4e-=2O2-。A项，多孔电极a为负极，多孔电极b为正极，故多孔电极a的电势比多孔电极b低，A错误；B项，多孔电极a为负极，多孔电极b为正极，则O2-在电解质中向多孔电极a移动，电流方向为由多孔电极b经导线流向多孔电极a，B错误；C项，多孔电极a为负极，发生氧化反应，该电极反应为CH4+4O2--8e-=CO2+2H2O，C正确；D项，负极电极反应为CH4+4O2--8e-=CO2+2H2O，则标准状况下56mLCH4在多孔电极a上完全反应时，流入传感控制器电路的电子的物质的量为=0.02mol，D错误；故选C。 【变式3】【变载体】(2025·浙江省嘉兴市高三三模)在新型能源技术里，直接过氧化氢燃料电池(DPPFC)备受关注。它独特之处在于用H2O2同时作燃料和氧化剂，能高效转换能量。某研究小组利用该电池和离子交换膜进行电解质溶液处理，其工作原理如图所示。下列有关说法不正确的是( ) A．该电池表明H2O2在酸性环境中的氧化性强于碱性环境 B．电池的总反应为2H2O2+2OH-+2H+=4H2O+ O2↑ C．当外电路通过0.4mole-时，中间室生成K2SO4的质量为34.8g D．H2O2分解产生的O2在石墨2电极也可以放电，因此H2O2的分解不会影响电池效率 【答案】D 【解析】由图中电子移动方向可知，石墨1为负极， 在碱性条件下过氧化氢被氧化生成氧气和水，电极反应式为：H2O2-2e-+2OH-=2H2O+O2↑，负极室溶液中钾离子通过阳离子交换膜1进入中间室；石墨2为正极，在酸性条件下过氧化氢被还原生成水，电极反应式为：H2O2+2e-+2H+=2H2O，正极室溶液中的硫酸根离子通过阴离子交换膜2进入中间室，则电池总反应为2H2O2+2OH-+2H+=4H2O+ O2↑。A项，由分析可知，石墨1为负极，在碱性条件下过氧化氢被氧化生成氧气和水；石墨2为正极，在酸性条件下过氧化氢被还原生成水，电极反应说明过氧化氢在酸性环境中的氧化性强于碱性环境，A正确；B项，电池总反应为：2H2O2+2OH-+2H+=4H2O+ O2↑，B正确；C项，石墨1为负极，电极反应式为：H2O2-2e-+2OH-=2H2O+O2↑，则外电路通过0.4mol电子时，有0.4mol钾离子通过阳离子交换膜1进入中间室，则中间室生成硫酸钾的质量为0.4mol××174g/mol=34.8g，C正确；D项，电池总反应为：2H2O2+2OH-+2H+=4H2O+ O2↑，该反应中H2O2既是氧化剂又是还原剂，O2是氧化产物，则氧化性：H2O2>O2，即O2的氧化性弱于H2O2，且过氧化氢分解会使反应物过氧化氢的物质的量减小，所以H2O2分解产生的O2在石墨2电极也可以放电，H2O2的分解会影响电池效率，D错误；故选D。 真题溯源·考向感知 ——溯源真题逻辑，感知高考考向 1．(2025·浙江1月卷，12，3分)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。 2．(2022•浙江1月卷，21，2分)pH计是一种采用原电池原理测量溶液pH的仪器。如图所示，以玻璃电极(在特制玻璃薄膜球内放置已知浓度的HCl溶液，并插入Ag—AgCl电极)和另一Ag—AgCl电极插入待测溶液中组成电池，pH与电池的电动势E存在关系：pH=(E-常数)/0.059。下列说法正确的是( ) A．如果玻璃薄膜球内电极的电势低，则该电极反应式为：AgCl(s)+e-=Ag(s)+Cl(0.1mol·L-1) B．玻璃膜内外氢离子浓度的差异不会引起电动势的变化 C．分别测定含已知pH的标准溶液和未知溶液的电池的电动势，可得出未知溶液的pH D．pH计工作时，电能转化为化学能 【答案】C 【解析】A项，如果玻璃薄膜球内电极的电势低，则该电极为负极、负极发生氧化反应而不是还原反应，A错误；B项，已知：pH与电池的电动势E存在关系：pH=(E-常数)/0.059，则玻璃膜内外氢离子浓度的差异会引起电动势的变化，B错误；C项，pH与电池的电动势E存在关系：pH=(E-常数)/0.059，则分别测定含已知pH的标准溶液和未知溶液的电池的电动势，可得出未知溶液的pH，C正确；D项，pH计工作时，利用原电池原理，则化学能转化为电能，D错误；故选C。 3．(2021•浙江1月卷，22，2分)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。 4．(2021•浙江6月卷，22，2分)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。 5．(2024·浙江省6月卷，19)氢是清洁能源，硼氢化钠(NaBH4)是一种环境友好的固体储氢材料。 (4)氢能的高效利用途径之一是在燃料电池中产生电能。某研究小组的自制熔融碳酸盐燃料电池工作原理如图2所示，正极上的电极反应式是 。该电池以恒定电流工作14分钟，消耗H2体积为，故可测得该电池将化学能转化为电能的转化率为 。[已知：该条件下H2 的摩尔体积为24.5L· mol -1；电荷量q(C) =电流时间；NA=6.0×10-23mol·L-1；e=1.60×10-19C。] 【答案】(4) O2+4e-+2CO2=2CO32- 70% 【解析】(4)根据题干信息，该燃料电池中H2为负极，O2为正极，熔融碳酸盐为电解质溶液，故正极的电极反应式为：O2+4e-+2CO2=2 CO32-， 该条件下，0.49L H2的物质的量为，工作时，H2失去电子：H2-2e-=2H+，所带电荷量为：2×0.02mol×6.0×1023mol-1×1.60×10-19= 3840C，工作电荷量为：3.2×14×60=2688C，则该电池将化学能转化为电能的转化率为：； 2 / 3 学科网(北京)股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $