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

该高中化学高考复习讲义聚焦原电池工作原理及应用、化学电源核心考点，按“原电池构成-正负极判断-原理应用”和“一次电池-二次电池-燃料电池”逻辑架构知识，通过考点梳理、解题妙招指导、真题训练环节，帮助学生构建电化学系统思维，突破电极反应书写等难点。 讲义以北京化工情境和前沿科技为载体，运用“价-类”二维转化网络培养化学观念，设计“盐桥作用分析”“二次电池充放电模型”等探究活动发展科学思维，设置分层变式练习和考向预判，助力学生高效提升信息提取与建模能力，为教师把控复习节奏提供精准指导。

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 原电池及其工作原理 ∣ 知识点2 原电池中正负极的判断方法 知识点3 原电池原理的应用 考向破译 考向1 考查原电池的工作原理 ∣ 考向2 考查原电池电极判断及电极反应的书写 考向 3 考查 “盐桥”的作用与化学平衡的移动 解题妙招1 原电池的几个关键点 解题妙招 2 原电池电极判断及电极反应的书写 解题妙招 3 盐桥的几个关键点 ‌ 考点二 化学电源 知识解构 知识点1 化学电源的优点和优劣判断标准 ∣ 知识点2 一次电池 知识点 3 二次电池 ∣ 知识点4 燃料电池 考向破译 考向1 考查 一次电池 ∣ 考向2 考查二次电源 考向 3 考查燃料电池 解题妙招 1 二次电池的解题模型 解题妙招 2 解答燃料电池题目的几个关键点 ) ( 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 T5 T4 T7 常见化学电源 T16 T3 T19 考向解读--洞悉趋势 精准预判 ►命题解码：(1) 依托北京本地化工生产（如金属防腐、电解冶金配套电源、污水处理电化学工艺）与生活应用素材，以原电池工作原理、电极反应、化学电源为核心物质，融合氧化还原反应、离子迁移、电势变化与定量计算，侧重考查电化学实际应用与变化观念核心素养；常结合工业流程设问，区分不同类型化学电源在供电、金属防护、污染物处理体系中的功能差异。 (2) 以新型电池（如锂离子电池、钠硫电池、质子交换膜电池）、储能电池、废旧电池回收利用等前沿科技与工业背景，围绕正负极判断、离子迁移方向、电极反应书写、膜的选择、循环充放电设置选择、工艺流程填空；突出原电池体系氧化还原、离子平衡的综合定量分析，强化新情境下信息提取与化学建模能力。 (3) 依托古代伏打电池雏形、金属冶炼防腐、传统电化学工艺等古文史料、传统手工业操作，结合原电池转化流程考查物质转化、产物鉴别、腐蚀防护操作；融合中华传统文化考点，落实北京高考素养导向，依托传统化工工艺考查电极推断、实验操作评价，增强文化自信。 ►复习目标： 1. 明晰原电池、一次电池、二次电池、燃料电池的装置构成，熟记各类电池核心电极反应方程式、总反应方程式，梳理完整电化学 “价类” 二维转化网络，理清电极反应物、离子、产物之间的转化逻辑。 2. 区分不同化学电源的结构、氧化还原特性差异，熟练掌握正负极判断方法、离子迁移与电子流向规律，掌握隔膜选择要点与充放电过程稳定性控制，能规避电化学相关NA计算陷阱。 3. 精准辨析不同电池电极反应、离子移动、氧化性、稳定性差异，掌握盐桥、离子交换膜的工作规律、除杂与相互转化方法；理解储能电池、废旧电池回收的核心工艺与原理，能独立分析化学电源应用中的实验装置、操作步骤与反应流程。 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 原电池及其工作原理 1． 定义和反应本质 原电池是把 转化为 的装置，其反应本质是 。 2． 工作原理(以铜锌原电池为例) 　 　 　　　 　Ⅰ　　　　　　　　　　　Ⅱ 得分速记 装置Ⅱ盐桥中装有饱和的KCl、KNO3等溶液和琼脂制成的冻胶。 电极名称 负极 正极 电极材料 Zn片 Cu片 电极反应 Zn－2e－===Zn2＋ Cu2＋＋2e－===Cu 反应类型 反应 反应 电子流向 由 片沿 流向 片 盐桥中离子移向 盐桥含饱和KCl溶液和琼脂制成的胶冻，K＋移向 ，Cl－移向 电池反应方程式 Zu＋Cu2＋===Zn2＋＋Cu 盐桥作用 ①连接内电路形成闭合回路②平衡电荷，使原电池能持续产生电流 装置差异比较 原电池Ⅰ：温度升高，化学能转化为电能和热能，两极反应在相同区域，部分Zn与Cu2＋直接反应，使电池效率降低 原电池Ⅱ：温度不变，化学能只转化为电能，两极反应在不同区域，Zn与Cu2＋隔离，电池效率提高，电流稳定 3．构成条件 一看反应 能发生 的氧化还原反应(一般是活泼性强的金属与电解质溶液反应) 二看两电极 一般是活泼性不同的两电极(金属或 ) 三看是否形成闭合回路 形成需三个条件：① ；②两电极直接或间接接触；③两电极插入 中 4．原电池中的三个移动方向 电子方向 从 极流出沿导线流入 极 电流方向 从 极沿导线流向 极 离子迁移方向 电解质溶液中，阴离子向 极迁移，阳离子向 极迁移 得分速记 (1)原电池闭合回路的形成有多种方式，可以是导线连接两个电极，也可以是两电极相接触。 (2)电解质溶液中阴、阳离子的定向移动，与导线中电子的定向移动共同组成了一个完整的闭合回路。 (3)无论在原电池还是在电解池中，电子均不能通过电解质溶液。 (4)注意盐桥不能用一根导线连接，因为导线是不能传递阴阳离子的。用导线连接后相当于一个是原电池，一个是电解池。 知识点2 原电池中正负极的判断方法 1、根据电极反应或总反应方程式来判断 作还原剂、失电子、化合价升高、发生氧化反应的电极是负极 作氧化剂、得电子、化合价降低、发生还原反应的电极是正极 2、根据外电路中电子流向或电流方向来判断 电子流出或电流流入的一极负极；电子流入或电流流出的一极正极 3、根据内电路(电解质溶液中)中离子的迁移方向来判断 阳离子向正极移动；阴离子向负极移动 4、根据原电池的两电极材料来判断 两种金属(或金属与非金属)组成的电极，若它们都与(或都不与)电解质溶液单独能反应，则较活泼的金属作负极；若只有一种电极与电解质溶液能反应，则能反应的电极作负极 5、根据电极质量的变化来判断 工作后，X极质量增加，说明溶液中的阳离子在X极放电，X极为正极，X极活泼性弱；反之，X极质量减少，说明X极金属溶解，X极为负极，活动性强 6、根据电池中的现象来判断：若某电极上有气泡冒出，则是因为析出了H2，说明该电极为正极，活泼性弱 知识点3 原电池原理的应用 1、加快氧化还原反应的速率：原电池中，氧化反应和还原反应分别在两极进行，使溶液中离子运动时相互的干扰减小，使反应速率增大。如：在Zn和稀硫酸反应时，滴加少量CuSO4溶液，则Zn置换出的铜和锌能构成原电池的正负极，从而加快Zn与稀硫酸反应的速率 2、比较金属活动性的强弱：原电池中， 一般是活动性较强的金属， 一般是活动性较弱的金属(或非金属) （1）方法：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）常见规律：电极质量较少，作负极较活泼，有气体生成、电极质量不断增加或不变作正极，较不活泼 如：有两种金属A和B，用导线将A和B连接后，插入到稀硫酸中，一段时间后，若观察到A溶解，而B上有气体放出，则说明A作负极，B作正极，即可以断定金属活动性：A＞B 3、设计制作化学电源 （1）依据：已知一个氧化还原反应，首先分析找出氧化剂、还原剂，一般 为负极材料(或在负极上被氧化)， (电解质溶液中的阳离子)在正极上被还原 （2）选择合适的材料 ①正、负极材料的选择：电极材料必须 。根据氧化还原反应找出正、负极材料，一般选择活动性较强的金属作为负极(或者在该氧化还原反应中，本身失去电子的材料)；活动性较 弱的金属或可导电的非金属(如石墨等)作为正极 ②电解质溶液的选择：电解质溶液一般要能够与负极发生反应，或者电解质溶液中溶解的其他物质能与负极发生反应(如溶解于溶液中的空气)。但如果氧化反应和还原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选择与电极材料相同的阳离子的溶液 如：根据2Fe3＋＋Cu===2Fe2＋＋Cu2＋设计电池 ①不含盐桥 ②含盐桥 4、用于金属的防护——牺牲阳极法 原理 利用原电池原理，让 做正极，一种活泼性较强的金属做负极，用导线相连 要求 被保护的金属作正极，活泼性更强的金属作负极 实例 要保护一个钢闸门，可用导线将其与一块锌块相连，使锌作原电池的负极 考●向●破●译 考向1 考查原电池的工作原理 例1（2025·北京·模拟预测）芬顿电化学可有效处理废水中的难降解有机物，一种甲烷-芬顿联合电池可有效处理废水中的邻苯二酚()，其装置如下图所示，已知邻苯二酚不参与电极反应，只与羟基自由基作用。下列说法正确的是 A．甲装置是原电池装置，交换膜M是质子交换膜 B．工作过程中，电子由b→X、Y→a C．Fe2+与生成的反应： D．每处理0.1 mol邻苯二酚，Y电极会消耗(标准状况下) 解题妙招 原电池的几个关键点 1．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。 2．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。 3．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。 【变式1·变载体】（2025·北京·模拟预测）用铁粉在弱酸性条件下去除废水中的反应原理如下图。 下列说法正确的是 A．上述条件下加入的Fe能完全反应 B．正极的电极反应式： C．废水中溶解氧的含量不会影响的去除率 D．的产生与被氧化和溶液pH升高有关 【变式2】（2025·北京·三模）碱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，向正极方向移动 C．发生还原反应 D．锌筒发生的电极反应为 【变式3】（2026·北京西城·一模）研究小组探究不同条件对电池正极放电的影响，实验装置如下图。 已知：。 实验Ⅰ．打开，闭合，记录电压表示数如下。所用溶液的浓度均为。 序号 电极M N溶液 电压/V ① -石墨 溶液 a ② -石墨 溶液 b ③ 石墨 溶液 c 实验Ⅱ．按上图组装装置，电极M为石墨，N溶液为和的混合溶液，溶液的浓度为。打开，闭合，电解一段时间后，石墨附近溶液变为棕褐色。打开，闭合，测定电压为d V。以上数据关系：。 下列说法不正确的是 A．①中电极M上发生反应： B．Ⅰ中，原因之一是增强了的氧化性 C．Ⅱ中电解过程中，右侧烧杯中减小 D．，是因为Ⅱ中电解使石墨上吸附的量更多 考向2 考查原电池电极判断及电极反应的书写 例2（2026·北京·模拟预测）某光电化学装置工作原理如图所示(甲池含电对，乙池为 型半导体体系)，该装置可实现制备双氧水协同处理废气中硫化氢并回收高附加值的硫黄。 下列说法错误的是 A．甲池中， 发生反应： B．光照射下 型半导体为负极，发生的电极反应为 C．装置工作时，质子通过全氟磺酸膜从甲池向乙池迁移 D．若11.2 L(标准状况)参与反应，理论上生成16 g硫单质 解题妙招 原电池电极判断及电极反应的书写 1．原电池电极判断 说明：原电池的正极和负极与电极材料的性质有关，也与电解质溶液有关，不要形成活泼电极一定作负极的固定思维。 2．电极反应的书写 （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】（2026·北京石景山·二模）常见的锌锰干电池分为酸性和碱性两种。 (1)酸性锌锰干电池是最早进入市场的实用电池，其工作原理可表示为：Zn+2MnO2+2NH4Cl=Mn2O3+2NH3+ZnCl2+H2O。 ①负极材料是___________。 ②NH3和Mn2O3的生成导致电池难以充电。写出正极的电极反应式___________。 (2)碱性锌锰干电池单位质量输出的电能多且储存时间长，其工作原理可表示为：Zn+2MnO2+H2O=2MnOOH+ZnO(KOH为电解质)，放电时，理论上产生a库仑电量，消耗MnO2的物质的量为___________mol。已知：转移1mol电子所产生的电量为96500库仑。 (3)废旧锌锰电池的回收利用具有重要意义，一种以废旧锌锰电池制备MnSO4的流程如下。 ①固体C的主要成分是___________。 ②从滤液D得到MnSO4的操作是___________。 (4)二十一世纪，我国科学家以ZnSO4或Zn(NO3)2替换KOH电解质，实现了锌锰电池的充放电，Zn2+嵌入脱出过程可表示为：Zn2++2e-+2MnO2=ZnMn2O4。 ①该体系中NO不氧化Zn，NO氧化性弱与其结构和环境有关，NO的空间结构是___________。 ②Mn2O在酸性溶液中歧化成MnO2和Mn2+的程度很大，写出反应的离子方程式___________。 ③普遍认为Mn从+3价到+2价会导致电池不可逆，MnSO4的加入可以增强电池的可逆性，请解释原因___________。 【变式2·变题型】（2025·北京·三模）工业上常使用电解法处理含废水的流程如下。将NO2、O2与KNO3制成燃料电池，并按下图所示的方法连接甲、乙两个装置。 下列说法不正确的是 A．Y为N2O5，石墨(Ⅱ)电极反应： B．还原的主要方式是： C．阴极区发生的电极反应包括：和 D．废水的pH过高或过低均不会降低铬的去除率 【变式3·变考法】（2026·北京大兴·三模）以为原料合成有机物成为化学科学家研究的热点。回答下列问题： Ⅰ. 和可以通过催化生成甲醇，其涉及的化学反应如下： ① ② 已知：的选择性 (1)一定条件下，体系中反应达平衡后，若增大压强，的选择性___________(填“增大”“减小”或“不变”)。 (2)，在1 L密闭容器中充入和3.2 mol，平衡时体系中含有0.6 mol，此时的选择性为60%，该温度下反应①平衡常数K为___________。 (3)对催化剂做性能测试时：一定条件下使、混合气体通过反应器，检测反应器出口气体的成分及其含量，计算的转化率以评价催化剂的性能。 ①一定条件下，测得反应器出口中含碳物质的物质的量之比，则该温度下的转化率为___________。 ②其他条件相同时，催化剂A和催化剂B在不同温度下的催化性能分别如图1、2所示，实际生产时选用催化剂A，试分析原因___________。 Ⅱ.科学家研究出如图3所示装置，可以转化为燃料气体。 (4)电解质为稀溶液，该装置工作时，b电极的电极反应式为___________。 (5)若导线中通过2 mol电子，a极电解质溶液的pH___________(填“增大”“减小”或“不变”)，b极电解质溶液变化的质量___________g。 考向3 考查“盐桥”的作用与化学平衡的移动 例3（2023·北京朝阳·三模）某同学利用下列电池装置探究的氧化性和还原性。电流表显示电子由铁电极流向石墨电极，石墨电极上未见Fe析出，下列分析不正确的是    A．盐桥中的阳离子进入右侧烧杯溶液中 B．一段时间后两烧杯溶液中均增大 C．当两烧杯溶液中相等时，说明反应已达到平衡状态 D．由A、B中的现象可知，还原性小于Fe、氧化性小于 解题妙招 盐桥的几个关键点 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】ORP传感器(如下图)测定物质的氧化性的原理：将Pt电极插入待测溶液中，Pt电极、Ag/AgCl电极与待测溶液组成原电池，测得的电压越高，溶液的氧化性越强。向NaIO3溶液、FeCl3溶液中分别滴加2滴H2SO4溶液，测得前者的电压增大，后者的几乎不变。 下列说法不正确的是 A．盐桥中的Cl-移向Ag/AgCl电极 B．Ag/AgCl电极反应是Ag-e-+Cl-=AgCl C．酸性越强，的氧化性越强 D．向FeCl3溶液中滴加浓NaOH溶液至碱性，测得电压几乎不变 【变式2·变题型】某同学利用下列电池装置进行实验，探究的氧化性和还原性。 根据实验现象，下列分析不正确的是 A．电流表显示电子由铁电极流向石墨电极，可知盐桥中的阳离子进入石墨电极溶液中 B．一段时间后石墨电极上未见析出且铁电极溶液中增大，可知石墨电极溶液中也增大 C．由A、B中的现象可知，还原性小于、氧化性小于 D．一段时间后两极溶液中的浓度若相等，说明反应已达到平衡状态 【变式3·变考法】为验证不同化合价铁的氧化还原能力，利用图中电池装置进行实验。 回答下列问题： (1)电池装置中，盐桥连接两电极电解质溶液。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(u∞)应尽可能地相近。根据表中数据，图中盐桥中应选择_______作为电解质。 阳离子 u∞×108/(m2·s-1·V-1) 阴离子 u∞×108/(m2·s-1·V-1) Li+ 4.07 4.61 Na+ 5.19 7.40 Ca2+ 6.59 Cl- 7.91 K+ 7.62 8.27 (2)电流表显示电子由铁电极流向石墨电极。可知，盐桥中的阳离子进入_______(填写“铁”或“石墨”)电极溶液中。 (3)电池反应一段时间后，测得铁电极溶液中c(Fe2+)增加了0.02 mol·L-1。石墨电极上未见Fe析出。可知，石墨电极溶液中c(Fe2+)=_______。 (4)根据(2)、(3)实验结果，可知石墨电极的电极反应式为_______，铁电极的电极反应式为_______。因此，验证了氧化性_______ >_______，还原性_______ >_______。 (5)实验前需要对铁电极表面活化。在FeSO4溶液中加入几滴Fe2(SO4)3溶液，将铁电极浸泡一段时间，铁电极表面被刻蚀活化。检验活化反应完成的操作是_______。 考点二 化学电源 知●识●解●构 知识点1 化学电源的优点和优劣判断标准 1． 相对其他能源，电池的优点是能量转换效率较高，供能稳定可靠，形状、大小可根据需要设计，使用方便等。 2． 判断电池优劣的标准是电池单位质量或单位体积所能输出的比能量或比功率及可储存时间的长短。 知识点2 一次电池 1．普通锌锰干电池 正极材料：MnO2 正极：2MnO2＋2NH＋2e－=== 。 负极材料：Zn 负极：Zn－2e－=== ； 总反应：Zn＋2MnO2＋2NH4Cl===ZnCl2＋Mn2O3＋2NH3＋H2O； 2．碱性锌锰干电池 正极材料：MnO2 正极反应：2MnO2＋2H2O＋2e－=== ； 负极材料：Zn 负极反应：Zn＋2OH－－2e－=== ； 总反应：Zn＋2MnO2＋2H2O===2MnOOH＋Zn(OH)2。 3．银锌电池 正极材料：Ag2O 正极反应：Ag2O＋H2O＋2e－=== ； 负极材料：Zn 负极反应：Zn＋2OH－－2e－=== ； 总反应：Zn＋Ag2O＋H2O===Zn(OH)2＋2Ag。 4．锂电池 Li－SOCl2电池可用于心脏起搏器。该电池的电极材料分别为锂和碳，电解液是LiAlCl4－SOCl2。 负极材料：锂 电极反应：8Li－8e－=== 。 正极材料：SOCl2 正极反应：3SOCl2＋8e－=== 。 总反应：8Li＋3SOCl2===6LiCl＋Li2SO3＋2S。 知识点3 二次电池 1．特点及工作原理 (1)特点：放电后能充电复原继续使用，两个电极均参与电极反应，“放电”为 原理，“充电” 为 原理。 (2)铅蓄电池工作原理： 铅蓄电池是最常见的二次电池，负极材料是Pb，正极材料是PbO2。 铅酸蓄电池总反应：Pb＋PbO2＋2H2SO42PbSO4＋2H2O。 ①放电时的反应 a．负极反应：Pb＋SO－2e－=== ； b．正极反应：PbO2＋4H＋＋SO＋2e－=== ； c．总反应：Pb＋PbO2＋2H2SO4===2PbSO4＋2H2O。 ②充电时的反应 a．阴极反应：PbSO4＋2e－=== ； b．阳极反应：PbSO4＋2H2O－2e－=== ； c．总反应：2PbSO4＋2H2O===Pb＋PbO2＋2H2SO4。 (3)纳米硅基锂电池 一种新型二次电池，电池装置如图所示，电池反应式为xFeS2＋4LixSixFe＋2xLi2S＋4Si。 ①电池放电时，Li＋由 极移向 极，电子 (填“能”或“不能”)通过聚合物隔膜。 ②电池充电时，a极反应式为xFe＋2xLi2S－4xe－=== 。 2．图解二次电池的充放电 3．二次电池的充放电规律 (1)充电时电极的连接：充电的目的是使电池恢复其供电能力，因此负极应与电源的 相连以 ，可简记为负接 后作 极，正接 后作 极。 (2)工作时的电极反应式：同一电极上的电极反应式，在充电与放电时，形式上恰好是 ；同一电极周围的溶液，充电与放电时pH的变化趋势也 。 得分速记 (1)可逆电池的充、放电不能理解为可逆反应。 (2)充电时电极的连接：正接正作阳极，负接负作阴极。 知识点4 燃料电池 1．氢氧燃料电池是目前最成熟的燃料电池，可分为酸性和碱性两种。 种类 酸性 碱性 负极反应式 正极反应式 电池总反应式 备注 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．甲烷燃料电池 (1)酸性介质(如H2SO4)或传导质子(H＋)固体介质 总反应式：CH4＋2O2===CO2＋2H2O。 负极反应式：CH4－8e－＋2H2O=== 。 正极反应式：2O2＋8e－＋8H＋===4H2O。 (2)碱性介质(如KOH) 总反应式：CH4＋2O2＋2OH－===CO＋3H2O。 负极反应式：CH4－8e－＋10OH－=== 。 正极反应式：2O2＋8e－＋4H2O===8OH－。 (3)熔融盐介质(如K2CO3) 总反应式：CH4＋2O2===CO2＋2H2O。 负极反应式：CH4－8e－＋4CO32-=== 。 正极反应式：2O2＋8e－＋4CO2===4CO32-。 (4)用能传导氧离子(熔融的金属氧化物作介质，高温下能传导O2-)的固体作介质 总反应式：CH4＋2O2===CO2＋2H2O。 负极反应式：CH4－8e－＋4O2-=== 。 正极反应式：2O2＋8e－===4O2-。 3．解答燃料电池题目的思维模型 4．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 ，通入正极的物质为 。 (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。 5．化学电源中电极反应式书写的一般方法 (1)明确两极的反应物； (2)明确直接产物：根据负极氧化、正极还原，明确两极的直接产物； (3)确定最终产物：根据介质环境和共存原则，找出参与的介质粒子，确定最终产物； (4)配平：根据电荷守恒、原子守恒配平电极反应式。 得分速记 (1)燃料电池电极反应式书写 ①H＋在碱性环境中不存在；②O2－在水溶液中不存在，在酸性环境中结合H＋，生成H2O，在中性或碱性环境结合H2O，生成OH－；③若已知总反应式时，可先写出较易书写的一极的电极反应式，然后在电子守恒的基础上，总反应式减去较易写出的一极的电极反应式，即得到较难写出的另一极的电极反应式。 (2)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。 考●向●破●译 考向1 考查一次电池 例1（2025·北京平谷·一模）碱性锌锰电池的总反应为，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 B．电池工作时，向正极移动 C．隔膜可以防止电池短路 D．反应中每生成，转移电子数为 【变式1】（2025·北京西城·一模）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2】（25-26高一下·北京西城·期末）锂-碳氟()电池是一种可用于心脏起搏器的一次性锂电池，专为低电流、超长续航设计，其基本结构如图所示。总反应是。下列说法不正确的是 A．做负极 B．Li发生氧化反应 C．电解质溶液为非水体系 D．该电池将化学能转化为电能 【变式3】（24-25高一下·北京顺义·期末）普通锌锰电池的构造示意图如下。电池放电时发生的主要反应为：。下列说法正确的是 A．石墨棒作负极 B．发生氧化反应 C．失电子生成 D．电池工作时，电子由石墨棒通过导线流向锌筒 考向2 考查二次电源 例2（2026·北京东城·二模）一种锂离子电池的电极材料为嵌锂石墨和钴酸锂 ，电解质溶液为 溶于碳酸乙二酯()的无水溶液。该电池的反应原理可表示为 。以下说法不正确的是 A．碳酸乙二酯是极性溶剂，能使解离出 B．放电时负极反应为 C．充电时，嵌锂石墨接电源正极 D．充电时，部分从钴酸锂晶体中脱嵌 解题妙招 二次电池的解题模型 思维模型 解题模型 例：xMg＋Mo3S4MgxMo3S4 【变式1】（2026·北京·一模）下列关于电化学装置的说法中不正确的是 A．在铁钉表面镀铜 B．铅蓄电池放电时作正极 C．采用外加电流阴极保护法保护铁管道 D．制备简易氢氧燃料电池 A．A B．B C．C D．D 【变式2】（2025·北京西城·三模）下列为常用电化学装置。已知图甲为铅蓄电池，充、放电的总反应为。图乙为碱性锌锰干电池。下列叙述正确的是 A．铅蓄电池放电时的负极反应为 B．锌锰干电池工作时，向正极方向移动 C．铅蓄电池充电时接电源正极 D．碱性锌锰干电池在使用过程中，不断被氧化，最终电池失效 【变式3】（2026·北京延庆·一模）铅酸电池是用途广泛并不断发展的化学电源。 (1)十九世纪，铅酸电池工作原理初步形成并延续至今。铅酸电池工作原理：。 ①放电时，当外电路通过电子时，理论上电解质溶液中的物质的量_______(填“增加”或“减少”)_______mol。 ②充电时，若将铅酸电池与外接电源连接，正极应与外接电源的_______极相连，充电时阳极发生的电极反应为_______。 ③参与电极反应并有利于保持电压稳定，的VSEPR模型名称为_______。 ④铅酸电池储存过程中，存在化学能的缓慢消耗：电极在作用下产生的可将电极氧化。若储存过程中消耗标准状况下，则理论上被氧化的的质量为_______。 (2)废旧铅酸电池回收过程中主要物质的转化示意图如下。 ①步骤I中，转化为的离子方程式为_______。 ②步骤II中，的作用是将还原为，写出该反应的离子方程式：_______。 (3)铅酸电池的电压()与电解质中浓度密切相关，根据能斯特方程：分析“放电过程中电池电压逐渐下降”的原因：_______。 考向3 考查燃料电池 例3（2026·北京朝阳·三模）以电石渣[主要成分为]为原料制备的流程如图1。已知：ⅰ.加热（2025·北京通州·三模）铅酸蓄电池多用于启动和维持汽车用电系统的正常运转，氢氧燃料电池可以连续不断提供电能作为汽车的动力能源。 下列说法正确的是 A．铅酸蓄电池和氢氧燃料电池都属于二次电池 B．氢氧燃料电池负极消耗22.4L气体时，电路中通过的电子数为 C．铅酸蓄电池工作时，硫酸溶液中的向电极移动 D．考虑经济性，铅酸蓄电池的稀硫酸可用稀盐酸代替降低成本 解题妙招 解答燃料电池题目的几个关键点 (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】（2025·北京朝阳·二模）利用太阳能高效分解水制氢一直是科学研究的重要领域。下列说法不正确的是 A．该过程可将太阳能转化为化学能 B．使用催化剂能提高水分解的平衡转化率 C．氢气有还原性，可作氢氧燃料电池的燃料 D．氢气可采用气态或液态储存，也可以储存在储氢合金中 【变式2】（2024·北京丰台·二模）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3】（2023·北京西城·一模）下列实验能达到实验目的的是 A B C D 制作简单的燃料电池 证明苯环使羟基活化 制备并收集 检验溴乙烷中含有溴元素 A．A B．B C．C D．D 真题溯源·考向感知 ——溯源真题逻辑，感知高考考向 1．（2024·北京卷，3，3分）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．发生氧化反应 D．锌筒发生的电极反应为 2．（2026·北京卷，5，3分）下列方程式与所给事实相符的是 A．金属钠在空气中燃烧： B．钢铁电化学析氢腐蚀：(负极)；(正极) C．实验室用大理石和盐酸反应制二氧化碳： D．电解饱和食盐水制氯气： 3．（2023·北京卷，4，3分）下列事实能用平衡移动原理解释的是 A．溶液中加入少量固体，促进分解 B．密闭烧瓶内的和的混合气体，受热后颜色加深 C．铁钉放入浓中，待不再变化后，加热能产生大量红棕色气体 D．锌片与稀反应过程中，加入少量固体，促进的产生 4．（2025·北京卷，16，10分）铅酸电池是用途广泛并不断发展的化学电源。 (1)十九世纪，铅酸电池工作原理初步形成并延续至今。 铅酸电池工作原理： ①充电时，阴极发生的电极反应为_______。 ②放电时，产生a库仑电量，消耗的物质的量为_______。已知：转移电子所产生的电量为96500库仑。 ③作为电解质溶液性质稳定、有较强的导电能力，参与电极反应并有利于保持电压稳定。该体系中不氧化，氧化性弱与其结构有关，的空间结构是_______。 ④铅酸电池储存过程中，存在化学能的缓慢消耗：电极在作用下产生的可将电极氧化。氧化发生反应的化学方程式为_______。 (2)随着铅酸电池广泛应用，需要回收废旧电池材料，实现资源的再利用。回收过程中主要物质的转化关系示意图如下。 ①将等物质转化为的过程中，步骤I加入溶液的目的是_______。 ②步骤Ⅱ、Ⅲ中和作用分别是_______。 (3)铅酸电池使用过程中，负极因生成导电性差的大颗粒，导致电极逐渐失活。通过向负极添加石墨、多孔碳等碳材料，可提高铅酸电池性能。碳材料的作用有_______(填序号)。 a．增强负极导电性 b．增大负极材料比表面积，利于生成小颗粒 c．碳材料作还原剂，使被还原 5．（2023·北京卷，19，13分）资料显示，可以将氧化为。某小组同学设计实验探究被氧化的产物及铜元素的价态。 已知：易溶于溶液，发生反应(红棕色)；和氧化性几乎相同。 I.将等体积的溶液加入到铜粉和的固体混合物中，振荡。 实验记录如下： 实验现象 实验Ⅰ 极少量溶解，溶液为淡红色；充分反应后，红色的铜粉转化为白色沉淀，溶液仍为淡红色 实验Ⅱ 部分溶解，溶液为红棕色；充分反应后，红色的铜粉转化为白色沉淀，溶液仍为红棕色 实验Ⅲ 完全溶解，溶液为深红棕色；充分反应后，红色的铜粉完全溶解，溶液为深红棕色 (1)初始阶段，被氧化的反应速率：实验Ⅰ__________(填“>”“<”或“=”)实验Ⅱ。 (2)实验Ⅲ所得溶液中，被氧化的铜元素的可能存在形式有(蓝色)或(无色)，进行以下实验探究： 步骤a．取实验Ⅲ的深红棕色溶液，加入，多次萃取、分液。 步骤b．取分液后的无色水溶液，滴入浓氨水。溶液颜色变浅蓝色，并逐渐变深。 ⅰ．步骤a的目的是_____________________。 ⅱ．查阅资料，，(无色)容易被空气氧化。用离子方程式解释步骤的溶液中发生的变化：______________。 (3)结合实验Ⅲ，推测实验Ⅰ和Ⅱ中的白色沉淀可能是，实验Ⅰ中铜被氧化的化学方程式是____________________。分别取实验Ⅰ和Ⅱ充分反应后的固体，洗涤后得到白色沉淀，加入浓溶液，__________(填实验现象)，观察到少量红色的铜。分析铜未完全反应的原因是____________________。 (4)上述实验结果，仅将氧化为价。在隔绝空气的条件下进行电化学实验，证实了能将氧化为。装置如图所示，分别是_____________。    (5)运用氧化还原反应规律，分析在上述实验中被氧化的产物中价态不同的原因：_________。 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 原电池及其工作原理 ∣ 知识点2 原电池中正负极的判断方法 知识点3 原电池原理的应用 考向破译 考向1 考查原电池的工作原理 ∣ 考向2 考查原电池电极判断及电极反应的书写 考向 3 考查 “盐桥”的作用与化学平衡的移动 解题妙招1 原电池的几个关键点 解题妙招 2 原电池电极判断及电极反应的书写 解题妙招 3 盐桥的几个关键点 ‌ 考点二 化学电源 知识解构 知识点1 化学电源的优点和优劣判断标准 ∣ 知识点2 一次电池 知识点 3 二次电池 ∣ 知识点4 燃料电池 考向破译 考向1 考查 一次电池 ∣ 考向2 考查二次电源 考向 3 考查燃料电池 解题妙招 1 二次电池的解题模型 解题妙招 2 解答燃料电池题目的几个关键点 ) ( 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 T5 T4 T7 常见化学电源 T16 T3 T19 考向解读--洞悉趋势 精准预判 ►命题解码：(1) 依托北京本地化工生产（如金属防腐、电解冶金配套电源、污水处理电化学工艺）与生活应用素材，以原电池工作原理、电极反应、化学电源为核心物质，融合氧化还原反应、离子迁移、电势变化与定量计算，侧重考查电化学实际应用与变化观念核心素养；常结合工业流程设问，区分不同类型化学电源在供电、金属防护、污染物处理体系中的功能差异。 (2) 以新型电池（如锂离子电池、钠硫电池、质子交换膜电池）、储能电池、废旧电池回收利用等前沿科技与工业背景，围绕正负极判断、离子迁移方向、电极反应书写、膜的选择、循环充放电设置选择、工艺流程填空；突出原电池体系氧化还原、离子平衡的综合定量分析，强化新情境下信息提取与化学建模能力。 (3) 依托古代伏打电池雏形、金属冶炼防腐、传统电化学工艺等古文史料、传统手工业操作，结合原电池转化流程考查物质转化、产物鉴别、腐蚀防护操作；融合中华传统文化考点，落实北京高考素养导向，依托传统化工工艺考查电极推断、实验操作评价，增强文化自信。 ►复习目标： 1. 明晰原电池、一次电池、二次电池、燃料电池的装置构成，熟记各类电池核心电极反应方程式、总反应方程式，梳理完整电化学 “价类” 二维转化网络，理清电极反应物、离子、产物之间的转化逻辑。 2. 区分不同化学电源的结构、氧化还原特性差异，熟练掌握正负极判断方法、离子迁移与电子流向规律，掌握隔膜选择要点与充放电过程稳定性控制，能规避电化学相关NA计算陷阱。 3. 精准辨析不同电池电极反应、离子移动、氧化性、稳定性差异，掌握盐桥、离子交换膜的工作规律、除杂与相互转化方法；理解储能电池、废旧电池回收的核心工艺与原理，能独立分析化学电源应用中的实验装置、操作步骤与反应流程。 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 原电池及其工作原理 1． 定义和反应本质 原电池是把化学能转化为电能的装置，其反应本质是氧化还原反应。 2． 工作原理(以铜锌原电池为例) 　 　 　　　 　Ⅰ　　　　　　　　　　　Ⅱ 得分速记 装置Ⅱ盐桥中装有饱和的KCl、KNO3等溶液和琼脂制成的冻胶。 电极名称 负极 正极 电极材料 Zn片 Cu片 电极反应 Zn－2e－===Zn2＋ Cu2＋＋2e－===Cu 反应类型 氧化反应 还原反应 电子流向 由Zn片沿导线流向Cu片 盐桥中离子移向 盐桥含饱和KCl溶液和琼脂制成的胶冻，K＋移向正极，Cl－移向负极 电池反应方程式 Zu＋Cu2＋===Zn2＋＋Cu 盐桥作用 ①连接内电路形成闭合回路②平衡电荷，使原电池能持续产生电流 装置差异比较 原电池Ⅰ：温度升高，化学能转化为电能和热能，两极反应在相同区域，部分Zn与Cu2＋直接反应，使电池效率降低 原电池Ⅱ：温度不变，化学能只转化为电能，两极反应在不同区域，Zn与Cu2＋隔离，电池效率提高，电流稳定 3．构成条件 一看反应 能发生自发进行的氧化还原反应(一般是活泼性强的金属与电解质溶液反应) 二看两电极 一般是活泼性不同的两电极(金属或石墨) 三看是否形成闭合回路 形成需三个条件：①电解质溶液；②两电极直接或间接接触；③两电极插入电解质溶液中 4．原电池中的三个移动方向 电子方向 从负极流出沿导线流入正极 电流方向 从正极沿导线流向负极 离子迁移方向 电解质溶液中，阴离子向负极迁移，阳离子向正极迁移 得分速记 (1)原电池闭合回路的形成有多种方式，可以是导线连接两个电极，也可以是两电极相接触。 (2)电解质溶液中阴、阳离子的定向移动，与导线中电子的定向移动共同组成了一个完整的闭合回路。 (3)无论在原电池还是在电解池中，电子均不能通过电解质溶液。 (4)注意盐桥不能用一根导线连接，因为导线是不能传递阴阳离子的。用导线连接后相当于一个是原电池，一个是电解池。 知识点2 原电池中正负极的判断方法 1、根据电极反应或总反应方程式来判断 作还原剂、失电子、化合价升高、发生氧化反应的电极是负极 作氧化剂、得电子、化合价降低、发生还原反应的电极是正极 2、根据外电路中电子流向或电流方向来判断 电子流出或电流流入的一极负极；电子流入或电流流出的一极正极 3、根据内电路(电解质溶液中)中离子的迁移方向来判断 阳离子向正极移动；阴离子向负极移动 4、根据原电池的两电极材料来判断 两种金属(或金属与非金属)组成的电极，若它们都与(或都不与)电解质溶液单独能反应，则较活泼的金属作负极；若只有一种电极与电解质溶液能反应，则能反应的电极作负极 5、根据电极质量的变化来判断 工作后，X极质量增加，说明溶液中的阳离子在X极放电，X极为正极，X极活泼性弱；反之，X极质量减少，说明X极金属溶解，X极为负极，活动性强 6、根据电池中的现象来判断：若某电极上有气泡冒出，则是因为析出了H2，说明该电极为正极，活泼性弱 知识点3 原电池原理的应用 1、加快氧化还原反应的速率：原电池中，氧化反应和还原反应分别在两极进行，使溶液中离子运动时相互的干扰减小，使反应速率增大。如：在Zn和稀硫酸反应时，滴加少量CuSO4溶液，则Zn置换出的铜和锌能构成原电池的正负极，从而加快Zn与稀硫酸反应的速率 2、比较金属活动性的强弱：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) （1）方法：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）常见规律：电极质量较少，作负极较活泼，有气体生成、电极质量不断增加或不变作正极，较不活泼 如：有两种金属A和B，用导线将A和B连接后，插入到稀硫酸中，一段时间后，若观察到A溶解，而B上有气体放出，则说明A作负极，B作正极，即可以断定金属活动性：A＞B 3、设计制作化学电源 （1）依据：已知一个氧化还原反应，首先分析找出氧化剂、还原剂，一般还原剂为负极材料(或在负极上被氧化)，氧化剂(电解质溶液中的阳离子)在正极上被还原 （2）选择合适的材料 ①正、负极材料的选择：电极材料必须导电。根据氧化还原反应找出正、负极材料，一般选择活动性较强的金属作为负极(或者在该氧化还原反应中，本身失去电子的材料)；活动性较 弱的金属或可导电的非金属(如石墨等)作为正极 ②电解质溶液的选择：电解质溶液一般要能够与负极发生反应，或者电解质溶液中溶解的其他物质能与负极发生反应(如溶解于溶液中的空气)。但如果氧化反应和还原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选择与电极材料相同的阳离子的溶液 如：根据2Fe3＋＋Cu===2Fe2＋＋Cu2＋设计电池 ①不含盐桥 ②含盐桥 4、用于金属的防护——牺牲阳极法 原理 利用原电池原理，让被保护金属做正极，一种活泼性较强的金属做负极，用导线相连 要求 被保护的金属作正极，活泼性更强的金属作负极 实例 要保护一个钢闸门，可用导线将其与一块锌块相连，使锌作原电池的负极 考●向●破●译 考向1 考查原电池的工作原理 例1（2025·北京·模拟预测）芬顿电化学可有效处理废水中的难降解有机物，一种甲烷-芬顿联合电池可有效处理废水中的邻苯二酚()，其装置如下图所示，已知邻苯二酚不参与电极反应，只与羟基自由基作用。下列说法正确的是 A．甲装置是原电池装置，交换膜M是质子交换膜 B．工作过程中，电子由b→X、Y→a C．Fe2+与生成的反应： D．每处理0.1 mol邻苯二酚，Y电极会消耗(标准状况下) 【答案】C 【详解】A．装置甲是甲烷燃料电池（原电池）：a电极上转化为，发生氧化反应为负极；b电极上得电子生成，为正极，负极反应为，正极反应为，负极消耗、正极生成，因此交换膜M应为允许通过的阴离子交换膜，不是质子交换膜，A错误； B．装置乙为电解池，与原电池负极a相连的X电极为阴极，与原电池正极b相连的Y电极为阳极，原电池中电子从负极流出、流入正极，电解池中电子从阳极流出、流入阴极，因此电子流向应为：、，B错误； C．该反应中，和在酸性条件下反应生成羟基自由基，根据氧化还原配平：失1个电子被氧化为，得1个电子，其中1个O转化为，另一个O结合生成，反应式，电荷、原子均守恒，C正确； D．邻苯二酚分子式为，被羟基自由基完全氧化为和时，C平均价态从价升高到+4价，1 mol邻苯二酚共失去26 mol电子，根据电子守恒，处理0.1 mol邻苯二酚需要转移2.6 mol电子，对应标准状况下消耗体积为，不是14.56 L； 故选C。 解题妙招 原电池的几个关键点 1．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。 2．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。 3．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。 【变式1·变载体】（2025·北京·模拟预测）用铁粉在弱酸性条件下去除废水中的反应原理如下图。 下列说法正确的是 A．上述条件下加入的Fe能完全反应 B．正极的电极反应式： C．废水中溶解氧的含量不会影响的去除率 D．的产生与被氧化和溶液pH升高有关 【答案】D 【详解】A．反应一段时间后Fe表面会生成不导电的，会阻止内部Fe继续反应，因此加入的Fe不能完全反应，A错误； B．弱酸性条件下，正极反应生成的会与结合为，正确的正极反应式为，B错误； C．废水中溶解氧含量越高，被氧化的速率越快，会更快生成不导电的阻碍反应进行，因此会影响的去除率，C错误； D．中Fe为+3价，需要被氧化得到，同时溶液pH升高时浓度增大，更易形成，因此其产生与被氧化和溶液pH升高有关，D正确； 故选D。 【变式2】（2025·北京·三模）碱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，向正极方向移动 C．发生还原反应 D．锌筒发生的电极反应为 【答案】C 【详解】A．碱性锌锰干电池中锌粉为负极材料，石墨为正极导电材料，A错误； B．原电池工作时阴离子向负极移动，为阴离子，应向负极方向移动，B错误； C．在正极得电子，锰元素化合价降低，发生还原反应，C正确； D．碱性环境下锌失电子后会与结合，不会生成游离的，电极反应式为，D错误； 故选C。 【变式3】（2026·北京西城·一模）研究小组探究不同条件对电池正极放电的影响，实验装置如下图。 已知：。 实验Ⅰ．打开，闭合，记录电压表示数如下。所用溶液的浓度均为。 序号 电极M N溶液 电压/V ① -石墨 溶液 a ② -石墨 溶液 b ③ 石墨 溶液 c 实验Ⅱ．按上图组装装置，电极M为石墨，N溶液为和的混合溶液，溶液的浓度为。打开，闭合，电解一段时间后，石墨附近溶液变为棕褐色。打开，闭合，测定电压为d V。以上数据关系：。 下列说法不正确的是 A．①中电极M上发生反应： B．Ⅰ中，原因之一是增强了的氧化性 C．Ⅱ中电解过程中，右侧烧杯中减小 D．，是因为Ⅱ中电解使石墨上吸附的量更多 【答案】D 【详解】A．实验Ⅰ①中，电极M为I2-石墨，作正极，发生还原反应：，符合原电池正极反应规律，A正确； B．①中N溶液为溶液，仅I2作为氧化剂，②中，正极反应生成的I⁻会与Cu2+反应生成CuI沉淀，降低了产物浓度，使正极电势升高，故电压b>a。B正确； C．实验Ⅱ电解阶段，右侧Zn电极为阴极，发生：，导致c(Zn2+)减小。C正确； D．实验II中，电解时石墨（阳极）发生，石墨表面吸附了I2，与实验②的电极基本相同，右边Zn电极上有Zn析出，溶液中的锌离子浓度减小，使得锌的还原能力增强，因此电压d>a。D错误； 故选D。 考向2 考查原电池电极判断及电极反应的书写 例2（2026·北京·模拟预测）某光电化学装置工作原理如图所示(甲池含电对，乙池为 型半导体体系)，该装置可实现制备双氧水协同处理废气中硫化氢并回收高附加值的硫黄。 下列说法错误的是 A．甲池中， 发生反应： B．光照射下 型半导体为负极，发生的电极反应为 C．装置工作时，质子通过全氟磺酸膜从甲池向乙池迁移 D．若11.2 L(标准状况)参与反应，理论上生成16 g硫单质 【答案】C 【详解】A．甲池为正极，发生还原反应，被还原为，转化为，配平后反应为，原子、电荷均守恒，A正确； B．电子从电极流出，故该电极为负极，失去电子生成，电极反应书写正确，B正确； C．原电池中阳离子向正极（甲池碳棒）迁移，质子应从乙池向甲池迁移，不是从甲池向乙池迁移，C错误； D．标准状况下物质的量为，每个参与反应得，总转移电子，生成时每个失，故生成的物质的量为，质量为，D正确； 故选C。 解题妙招 原电池电极判断及电极反应的书写 1．原电池电极判断 说明：原电池的正极和负极与电极材料的性质有关，也与电解质溶液有关，不要形成活泼电极一定作负极的固定思维。 2．电极反应的书写 （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】（2026·北京石景山·二模）常见的锌锰干电池分为酸性和碱性两种。 (1)酸性锌锰干电池是最早进入市场的实用电池，其工作原理可表示为：Zn+2MnO2+2NH4Cl=Mn2O3+2NH3+ZnCl2+H2O。 ①负极材料是___________。 ②NH3和Mn2O3的生成导致电池难以充电。写出正极的电极反应式___________。 (2)碱性锌锰干电池单位质量输出的电能多且储存时间长，其工作原理可表示为：Zn+2MnO2+H2O=2MnOOH+ZnO(KOH为电解质)，放电时，理论上产生a库仑电量，消耗MnO2的物质的量为___________mol。已知：转移1mol电子所产生的电量为96500库仑。 (3)废旧锌锰电池的回收利用具有重要意义，一种以废旧锌锰电池制备MnSO4的流程如下。 ①固体C的主要成分是___________。 ②从滤液D得到MnSO4的操作是___________。 (4)二十一世纪，我国科学家以ZnSO4或Zn(NO3)2替换KOH电解质，实现了锌锰电池的充放电，Zn2+嵌入脱出过程可表示为：Zn2++2e-+2MnO2=ZnMn2O4。 ①该体系中NO不氧化Zn，NO氧化性弱与其结构和环境有关，NO的空间结构是___________。 ②Mn2O在酸性溶液中歧化成MnO2和Mn2+的程度很大，写出反应的离子方程式___________。 ③普遍认为Mn从+3价到+2价会导致电池不可逆，MnSO4的加入可以增强电池的可逆性，请解释原因___________。 【答案】(1)Zn 2MnO2+2e−+2NH=Mn2O3+2NH3+H2O (2) (3) ZnS 加热浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥或蒸发结晶、洗涤、烘干 (4)平面三角形 Mn2O+4H+MnO2+Mn2++2H2O Mn2O+4H+MnO2+Mn2++2H2O，随Mn2+浓度的增大，平衡逆向移动；或Mn2O+2e−+8H+=2Mn2++4H2O，增大Mn2+的浓度，反应不易发生 【详解】（1）①原电池中，失电子发生氧化反应的电极为负极，酸性锌锰干电池中Zn失电子，故负极材料为Zn； ②正极上MnO2得电子，结合总反应，参与反应，生成Mn2O3、NH3和水，配平得到电极反应式为2MnO2+2e−+2NH=Mn2O3+2NH3+H2O； （2）由总反应可知，1 mol MnO2参与反应转移1 mol电子，总电量为a库仑，转移电子物质的量为，结合电极方程式，可知对应消耗MnO2的物质的量为； （3）①酸浸后滤液中含有Zn2+、Mn2+，加入硫化铵后，S2−与Zn2+生成难溶的ZnS沉淀，因此固体C为ZnS； ②从溶液中获得MnSO4，操作是蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥。 （4）①中心N原子价层电子对数为，无孤电子对，空间结构为平面正三角形； ②+3价Mn歧化生成+4价MnO2和+2价Mn2+，根据得失电子守恒、电荷守恒配平得到离子方程式Mn2O+4H+MnO2+Mn2++2H2O； ③+3价Mn转化为+2价会导致电池不可逆，加入MnSO4增大溶液中Mn2+浓度，使歧化反应平衡逆向移动，抑制+3价Mn歧化，减少不可逆反应，因此增强电池可逆性。此外，对于Mn(III)直接还原为Mn(II)的不可逆过程（如Mn2O+2e−+8H+=2Mn2++4H2O），增加产物Mn2+的浓度也会抑制该反应的进行。 【变式2·变题型】（2025·北京·三模）工业上常使用电解法处理含废水的流程如下。将NO2、O2与KNO3制成燃料电池，并按下图所示的方法连接甲、乙两个装置。 下列说法不正确的是 A．Y为N2O5，石墨(Ⅱ)电极反应： B．还原的主要方式是： C．阴极区发生的电极反应包括：和 D．废水的pH过高或过低均不会降低铬的去除率 【答案】D 【详解】A．该燃料电池中，负极失电子生成，电极反应式为，因此为；正极得电子，与结合生成，电极反应式为，A正确； B．为活性阳极，失电子生成，生成的还原，该过程的离子方程式为，B正确； C．阴极区，得电子生成，同时也可直接在阴极得电子被还原为，两个电极反应均正确，C正确； D．若pH过高，会生成、沉淀，覆盖电极阻碍反应，降低去除率；若pH过低，酸性过强，优先在阴极得电子生成大量，降低的还原效率，因此过高或过低都会降低铬的去除率，D错误； 故选D。 【变式3·变考法】（2026·北京大兴·三模）以为原料合成有机物成为化学科学家研究的热点。回答下列问题： Ⅰ. 和可以通过催化生成甲醇，其涉及的化学反应如下： ① ② 已知：的选择性 (1)一定条件下，体系中反应达平衡后，若增大压强，的选择性___________(填“增大”“减小”或“不变”)。 (2)，在1 L密闭容器中充入和3.2 mol，平衡时体系中含有0.6 mol，此时的选择性为60%，该温度下反应①平衡常数K为___________。 (3)对催化剂做性能测试时：一定条件下使、混合气体通过反应器，检测反应器出口气体的成分及其含量，计算的转化率以评价催化剂的性能。 ①一定条件下，测得反应器出口中含碳物质的物质的量之比，则该温度下的转化率为___________。 ②其他条件相同时，催化剂A和催化剂B在不同温度下的催化性能分别如图1、2所示，实际生产时选用催化剂A，试分析原因___________。 Ⅱ.科学家研究出如图3所示装置，可以转化为燃料气体。 (4)电解质为稀溶液，该装置工作时，b电极的电极反应式为___________。 (5)若导线中通过2 mol电子，a极电解质溶液的pH___________(填“增大”“减小”或“不变”)，b极电解质溶液变化的质量___________g。 【答案】(1)增大 (2)0.6 mol-2 (3) 20% 相同温度下，使用催化剂A，的转化率更大，的选择性也更大 (4) (5)不变 18 g 【详解】（1）反应①是气体体积减小的反应，增大压强，平衡向正反应方向移动，甲醇的浓度增大，反应②是气体体积不变的反应，增大压强，平衡不移动，则一定条件下，体系中反应达平衡后，若增大压强，甲醇的选择性增大； （2）由题意可知，平衡时甲醇的物质的量为0.6 mol、选择性为60%，由公式可知，平衡时一氧化碳的选择性为40%、反应消耗二氧化碳的物质的量为：=1.0 mol，则平衡时二氧化碳的物质的量为：2.0 mol-1.0 mol=1.0 mol，一氧化碳的物质的量为：1.0 mol×40%=0.4mol；由方程式可知，平衡时氢气的物质的量为：3.2 mol-(0.6 mol×3+0.4 mol)= 1.0 mol，水蒸气的物质的量为：(0.6 mol+0.4 mol)= 1.0 mol，则反应①的平衡常数为：K==0.6 mol-2； （3）①设出口二氧化碳、甲醇、一氧化碳的物质的量分别为：24 mol、5 mol、1 mol，由碳原子个数守恒可知，起始二氧化碳的物质的量为：24 mol+5 mol+1 mol=30 mol，则二氧化碳的转化率为：=20%； ②由图可知，相同温度下，相比于催化剂B，使用催化剂A，二氧化碳的转化率更大，甲醇的选择性也更大，所以实际生产选用催化剂A； （4）由电子移动方向可知，b电极为原电池的正极，酸性条件下二氧化碳在正极得到电子发生还原反应生成一氧化碳和水，电极反应式为：； （5）a电极是原电池的负极，光照条件下水分子在负极失去电子发生氧化反应生成氧气和氢离子，电极反应式为：2H2O-4e-=O2↑+4H+，氢离子通过质子交换膜由负极移向正极，则由得失电子数目守恒可知，导线中通过2 mol电子时，a极电解质溶液的pH不变，b极电解质溶液增加水的质量为：Δm=2 mol××18 g/mol=18 g。 考向3 考查“盐桥”的作用与化学平衡的移动 例3（2023·北京朝阳·三模）某同学利用下列电池装置探究的氧化性和还原性。电流表显示电子由铁电极流向石墨电极，石墨电极上未见Fe析出，下列分析不正确的是    A．盐桥中的阳离子进入右侧烧杯溶液中 B．一段时间后两烧杯溶液中均增大 C．当两烧杯溶液中相等时，说明反应已达到平衡状态 D．由A、B中的现象可知，还原性小于Fe、氧化性小于 【答案】C 【详解】A．铁电极失电子为负极，石墨电极为正极，阳离子从负极向正极移动，故盐桥中阳离子进入石墨电极溶液中，A正确； B．负极反应为Fe-2e-=Fe2+，石墨电极上发生的反应为Fe3++e-=Fe2+，两侧均反应生成亚铁离子，故一段时间后两烧杯溶液中均增大，故石墨电极溶液中亚铁离子浓度增大，B正确； C．负极反应为Fe-2e-=Fe2+，正极反应为2Fe3++2e-=2Fe2+，设两边均为1L溶液，一段时间后转移电子为2xmol时两极溶液中亚铁离子浓度相等，则0.10+x=2x+0.05，得x=0.05，则右边消耗铁离子为0.05mol＜1mol，则反应仍能继续进行，故不能说明反应达到平衡状态，C错误； D．负极反应为Fe-2e-=Fe2+，正极反应为2Fe3++2e-=2Fe2+，总反应为Fe+2Fe3+=3Fe2+，反应中氧化剂为Fe3+，还原剂为Fe，Fe2+既是氧化产物也是还原产物，故Fe2+还原性小于Fe，氧化性小于Fe3+，D正确； 故答案选C。 解题妙招 盐桥的几个关键点 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】ORP传感器(如下图)测定物质的氧化性的原理：将Pt电极插入待测溶液中，Pt电极、Ag/AgCl电极与待测溶液组成原电池，测得的电压越高，溶液的氧化性越强。向NaIO3溶液、FeCl3溶液中分别滴加2滴H2SO4溶液，测得前者的电压增大，后者的几乎不变。 下列说法不正确的是 A．盐桥中的Cl-移向Ag/AgCl电极 B．Ag/AgCl电极反应是Ag-e-+Cl-=AgCl C．酸性越强，的氧化性越强 D．向FeCl3溶液中滴加浓NaOH溶液至碱性，测得电压几乎不变 【答案】D 【详解】A．在原电池中，阴离子向负极移动，在该电池中，Ag作负极，所以盐桥中的Cl-移向Ag/AgCl电极，A正确； B．Ag/AgCl电极作负极，则Ag失电子生成的Ag+与溶液中的Cl-反应生成AgCl，电极反应式是Ag-e-+Cl-=AgCl，B正确； C．向NaIO3溶液滴加2滴H2SO4溶液，电压增大，则表明酸性越强，的氧化性越强，C正确； D．向FeCl3溶液中滴加浓NaOH溶液至碱性，生成NaCl和Fe(OH)3沉淀，溶液的氧化性减弱，测得的电压减小，D不正确； 故选D。 【变式2·变题型】某同学利用下列电池装置进行实验，探究的氧化性和还原性。 根据实验现象，下列分析不正确的是 A．电流表显示电子由铁电极流向石墨电极，可知盐桥中的阳离子进入石墨电极溶液中 B．一段时间后石墨电极上未见析出且铁电极溶液中增大，可知石墨电极溶液中也增大 C．由A、B中的现象可知，还原性小于、氧化性小于 D．一段时间后两极溶液中的浓度若相等，说明反应已达到平衡状态 【答案】D 【详解】A．铁电极失电子为负极，石墨电极为正极，阳离子从负极向正极移动，故盐桥中阳离子进入石墨电极溶液中，A正确； B．石墨电极上发生的反应为Fe3++e-=Fe2+，反应生成亚铁离子，负极的亚铁离子也会向正极移动，故石墨电极溶液中亚铁离子浓度增大，B正确； C．负极反应为Fe-2e-=Fe2+，正极反应为2Fe3++2e-=2Fe2+，总反应为Fe+2Fe3+=3Fe2+，反应中氧化剂为Fe3+，还原剂为Fe，Fe2+既是氧化产物也是还原产物，故Fe2+还原性小于Fe，氧化性小于Fe3+，C正确； D．一段时间后两极溶液中亚铁离子浓度相等，无法说明反应达到平衡状态，D错误； 故答案选D。 【变式3·变考法】为验证不同化合价铁的氧化还原能力，利用图中电池装置进行实验。 回答下列问题： (1)电池装置中，盐桥连接两电极电解质溶液。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(u∞)应尽可能地相近。根据表中数据，图中盐桥中应选择_______作为电解质。 阳离子 u∞×108/(m2·s-1·V-1) 阴离子 u∞×108/(m2·s-1·V-1) Li+ 4.07 4.61 Na+ 5.19 7.40 Ca2+ 6.59 Cl- 7.91 K+ 7.62 8.27 (2)电流表显示电子由铁电极流向石墨电极。可知，盐桥中的阳离子进入_______(填写“铁”或“石墨”)电极溶液中。 (3)电池反应一段时间后，测得铁电极溶液中c(Fe2+)增加了0.02 mol·L-1。石墨电极上未见Fe析出。可知，石墨电极溶液中c(Fe2+)=_______。 (4)根据(2)、(3)实验结果，可知石墨电极的电极反应式为_______，铁电极的电极反应式为_______。因此，验证了氧化性_______ >_______，还原性_______ >_______。 (5)实验前需要对铁电极表面活化。在FeSO4溶液中加入几滴Fe2(SO4)3溶液，将铁电极浸泡一段时间，铁电极表面被刻蚀活化。检验活化反应完成的操作是_______。 【答案】KCl 石墨 0.09mol/L Fe3++e-=Fe2+ Fe-2e-= Fe2+ Fe3+ Fe2+ Fe Fe2+ 取少量活化后溶液，滴入KSCN溶液，若溶液未变红，证明活化反应完成 【详解】(1)Fe2+、Fe3+能与反应，Ca2+能与反应，FeSO4、Fe2(SO4)3都属于强酸弱碱盐，水溶液呈酸性，酸性条件下能与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、，阳离子不可以选择Ca2+，另盐桥中阴、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，故答案为：KCl； (2)电流表显示电子由铁电极流向石墨电极，则铁电极为负极，石墨电极为正极，盐桥中阳离子向正极移动，则盐桥中的阳离子进入石墨电极溶液中，故答案为：石墨； (3)根据(2)的分析，铁电极的电极反应式为Fe-2e-=Fe2+，石墨电极上未见Fe析出，石墨电极的电极反应式为Fe3++e-=Fe2+，电池反应一段时间后，测得铁电极溶液中c（Fe2+）增加了0.02mol/L，根据得失电子守恒，石墨电极溶液中c（Fe2+）增加0.04mol/L，石墨电极溶液中c（Fe2+）=0.05mol/L+0.04mol/L=0.09mol/L，故答案为：0.09mol/L； (4)根据(2)、(3)实验结果，可知石墨电极的电极反应式为Fe3++e-=Fe2+，铁电极的电极反应式为Fe-2e-=Fe2+；电池总反应为Fe+2Fe3+=3Fe2+，根据同一反应中，氧化剂的氧化性强于氧化产物、还原剂的还原性强于还原产物，则验证了Fe3+氧化性大于Fe2+，Fe还原性大于Fe2+，故答案为：Fe3++e-=Fe2+ ，Fe-2e-=Fe2+ ，Fe3+，Fe2+，Fe，Fe2+； (5)在FeSO4溶液中加入几滴Fe2(SO4)3溶液，将铁电极浸泡一段时间，铁电极表面被刻蚀活化，发生的反应为Fe+ Fe2(SO4)3=3FeSO4，要检验活化反应完成，只要检验溶液中不含Fe3+即可，检验活化反应完成的方法是：取活化后溶液少许于试管中，加入KSCN溶液，若溶液不出现血红色，说明活化反应完成，故答案为：取活化后溶液少许于试管中，加入KSCN溶液，若溶液不变红，说明活化反应完成。 考点二 化学电源 知●识●解●构 知识点1 化学电源的优点和优劣判断标准 1． 相对其他能源，电池的优点是能量转换效率较高，供能稳定可靠，形状、大小可根据需要设计，使用方便等。 2． 判断电池优劣的标准是电池单位质量或单位体积所能输出的比能量或比功率及可储存时间的长短。 知识点2 一次电池 1．普通锌锰干电池 正极材料：MnO2 正极：2MnO2＋2NH＋2e－===2NH3＋Mn2O3＋H2O。 负极材料：Zn 负极：Zn－2e－===Zn2＋； 总反应：Zn＋2MnO2＋2NH4Cl===ZnCl2＋Mn2O3＋2NH3＋H2O； 2．碱性锌锰干电池 正极材料：MnO2 正极反应：2MnO2＋2H2O＋2e－===2MnOOH＋2OH－； 负极材料：Zn 负极反应：Zn＋2OH－－2e－===Zn(OH)2； 总反应：Zn＋2MnO2＋2H2O===2MnOOH＋Zn(OH)2。 3．银锌电池 正极材料：Ag2O 正极反应：Ag2O＋H2O＋2e－===2Ag＋2OH－； 负极材料：Zn 负极反应：Zn＋2OH－－2e－===Zn(OH)2； 总反应：Zn＋Ag2O＋H2O===Zn(OH)2＋2Ag。 4．锂电池 Li－SOCl2电池可用于心脏起搏器。该电池的电极材料分别为锂和碳，电解液是LiAlCl4－SOCl2。 负极材料：锂 电极反应：8Li－8e－===8Li＋。 正极材料：SOCl2 正极反应：3SOCl2＋8e－===2S＋SO＋6Cl－。 总反应：8Li＋3SOCl2===6LiCl＋Li2SO3＋2S。 知识点3 二次电池 1．特点及工作原理 (1)特点：放电后能充电复原继续使用，两个电极均参与电极反应，“放电”为原电池原理，“充电”为电解池原理。 (2)铅蓄电池工作原理： 铅蓄电池是最常见的二次电池，负极材料是Pb，正极材料是PbO2。 铅酸蓄电池总反应：Pb＋PbO2＋2H2SO42PbSO4＋2H2O。 ①放电时的反应 a．负极反应：Pb＋SO－2e－===PbSO4； b．正极反应：PbO2＋4H＋＋SO＋2e－===PbSO4＋2H2O； c．总反应：Pb＋PbO2＋2H2SO4===2PbSO4＋2H2O。 ②充电时的反应 a．阴极反应：PbSO4＋2e－===Pb＋SO； b．阳极反应：PbSO4＋2H2O－2e－===PbO2＋4H＋＋SO； c．总反应：2PbSO4＋2H2O===Pb＋PbO2＋2H2SO4。 (3)纳米硅基锂电池 一种新型二次电池，电池装置如图所示，电池反应式为xFeS2＋4LixSixFe＋2xLi2S＋4Si。 ①电池放电时，Li＋由b极移向a极，电子不能(填“能”或“不能”)通过聚合物隔膜。 ②电池充电时，a极反应式为xFe＋2xLi2S－4xe－===4xLi＋＋xFeS2。 2．图解二次电池的充放电 3．二次电池的充放电规律 (1)充电时电极的连接：充电的目的是使电池恢复其供电能力，因此负极应与电源的负极相连以获得电子，可简记为负接负后作阴极，正接正后作阳极。 (2)工作时的电极反应式：同一电极上的电极反应式，在充电与放电时，形式上恰好是相反的；同一电极周围的溶液，充电与放电时pH的变化趋势也恰好相反。 得分速记 (1)可逆电池的充、放电不能理解为可逆反应。 (2)充电时电极的连接：正接正作阳极，负接负作阴极。 知识点4 燃料电池 1．氢氧燃料电池是目前最成熟的燃料电池，可分为酸性和碱性两种。 种类 酸性 碱性 负极反应式 2H2－4e－===4H＋ 2H2＋4OH－－4e－===4H2O 正极反应式 O2＋4e－＋4H＋===2H2O O2＋2H2O＋4e－===4OH－ 电池总反应式 2H2＋O2===2H2O 备注 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．甲烷燃料电池 (1)酸性介质(如H2SO4)或传导质子(H＋)固体介质 总反应式：CH4＋2O2===CO2＋2H2O。 负极反应式：CH4－8e－＋2H2O===CO2＋8H＋。 正极反应式：2O2＋8e－＋8H＋===4H2O。 (2)碱性介质(如KOH) 总反应式：CH4＋2O2＋2OH－===CO＋3H2O。 负极反应式：CH4－8e－＋10OH－===CO＋7H2O。 正极反应式：2O2＋8e－＋4H2O===8OH－。 (3)熔融盐介质(如K2CO3) 总反应式：CH4＋2O2===CO2＋2H2O。 负极反应式：CH4－8e－＋4CO32-===5CO2＋2H2O。 正极反应式：2O2＋8e－＋4CO2===4CO32-。 (4)用能传导氧离子(熔融的金属氧化物作介质，高温下能传导O2-)的固体作介质 总反应式：CH4＋2O2===CO2＋2H2O。 负极反应式：CH4－8e－＋4O2-===CO2＋2H2O。 正极反应式：2O2＋8e－===4O2-。 3．解答燃料电池题目的思维模型 4．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气。 (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。 5．化学电源中电极反应式书写的一般方法 (1)明确两极的反应物； (2)明确直接产物：根据负极氧化、正极还原，明确两极的直接产物； (3)确定最终产物：根据介质环境和共存原则，找出参与的介质粒子，确定最终产物； (4)配平：根据电荷守恒、原子守恒配平电极反应式。 得分速记 (1)燃料电池电极反应式书写 ①H＋在碱性环境中不存在；②O2－在水溶液中不存在，在酸性环境中结合H＋，生成H2O，在中性或碱性环境结合H2O，生成OH－；③若已知总反应式时，可先写出较易书写的一极的电极反应式，然后在电子守恒的基础上，总反应式减去较易写出的一极的电极反应式，即得到较难写出的另一极的电极反应式。 (2)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。 考●向●破●译 考向1 考查一次电池 例1（2025·北京平谷·一模）碱性锌锰电池的总反应为，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 B．电池工作时，向正极移动 C．隔膜可以防止电池短路 D．反应中每生成，转移电子数为 【答案】C 【详解】A． 电池工作时，正极发生反应为MnO2+e-+H2O= MnO(OH)+OH-，故A错误； B．电池工作时，阳离子移向正极，向负极移动，故B错误； C．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．正极发生反应为MnO2+e-+H2O= MnO(OH)+OH-，每生成，转移电子数为，故D错误； 选C。 【变式1】（2025·北京西城·一模）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 【详解】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2】（25-26高一下·北京西城·期末）锂-碳氟()电池是一种可用于心脏起搏器的一次性锂电池，专为低电流、超长续航设计，其基本结构如图所示。总反应是。下列说法不正确的是 A．做负极 B．Li发生氧化反应 C．电解质溶液为非水体系 D．该电池将化学能转化为电能 【答案】A 【详解】A．原电池中阳离子向正极移动，由图中向极移动，可知为正极，A错误； B．为负极，失电子发生氧化反应，B正确； C．为活泼金属，易与水发生反应，因此电解质溶液需为非水体系，C正确； D．该装置为原电池，可将化学能转化为电能，D正确； 故选A。 【变式3】（24-25高一下·北京顺义·期末）普通锌锰电池的构造示意图如下。电池放电时发生的主要反应为：。下列说法正确的是 A．石墨棒作负极 B．发生氧化反应 C．失电子生成 D．电池工作时，电子由石墨棒通过导线流向锌筒 【答案】B 【详解】A．根据分析，石墨棒作正极，A错误； B．失电子发生氧化反应，B正确； C．得电子发生还原反应生成，C错误； D．电池工作时，电子由负极通过导线流向正极，即由锌筒通过导线流向石墨棒，D错误； 答案选B。 考向2 考查二次电源 例2（2026·北京东城·二模）一种锂离子电池的电极材料为嵌锂石墨和钴酸锂 ，电解质溶液为 溶于碳酸乙二酯()的无水溶液。该电池的反应原理可表示为 。以下说法不正确的是 A．碳酸乙二酯是极性溶剂，能使解离出 B．放电时负极反应为 C．充电时，嵌锂石墨接电源正极 D．充电时，部分从钴酸锂晶体中脱嵌 【答案】C 【详解】A．碳酸乙二酯分子结构不对称，属于极性溶剂，根据“相似相溶”原理，它可以溶解离子化合物，并使其解离出自由移动的，作为电解质溶液导电，故A正确； B．放电时，负极材料发生氧化反应，失去电子，释放出嵌在石墨中的，负极反应式为：，故B正确； C．充电是电解池过程，电极的连接遵循“正接正、负接负”的原则：放电时的负极（嵌锂石墨），充电时作阴极，需要接电源的负极；放电时的正极（钴酸锂），充电时作阳极，需要接电源的正极，故C错误； D．充电时，总反应逆向进行：，钴酸锂（阳极）发生氧化反应：，会释放出，这些通过电解质迁移到嵌锂石墨（阴极），嵌入石墨层间，生成，即充电时有部分从钴酸锂晶体中脱嵌出来，故D正确； 因此答案选C。 解题妙招 二次电池的解题模型 思维模型 解题模型 例：xMg＋Mo3S4MgxMo3S4 【变式1】（2026·北京·一模）下列关于电化学装置的说法中不正确的是 A．在铁钉表面镀铜 B．铅蓄电池放电时作正极 C．采用外加电流阴极保护法保护铁管道 D．制备简易氢氧燃料电池 A．A B．B C．C D．D 【答案】C 【详解】A．电镀时，待镀件（铁钉）作阴极接电源负极，镀层金属（Cu）作阳极接电源正极，电解质为含Cu2+的硫酸铜溶液，该装置符合镀铜要求，A正确； B．铅蓄电池放电时，Pb作负极，PbO2作正极，稀硫酸为电解质，B正确； C．外加电流的阴极保护法的原理是被保护金属接电源负极作阴极，才能防止被腐蚀，该装置中铁管道接电源正极，作阳极会加快腐蚀，C错误； D．该装置中，一侧电极吸附H2，一侧吸附O2，稀硫酸作电解质，可构成氢氧燃料电池，D正确； 故选C。 【变式2】（2025·北京西城·三模）下列为常用电化学装置。已知图甲为铅蓄电池，充、放电的总反应为。图乙为碱性锌锰干电池。下列叙述正确的是 A．铅蓄电池放电时的负极反应为 B．锌锰干电池工作时，向正极方向移动 C．铅蓄电池充电时接电源正极 D．碱性锌锰干电池在使用过程中，不断被氧化，最终电池失效 【答案】C 【详解】A．铅酸蓄电池电解质溶液为稀硫酸，硫酸铅为难溶物，故负极反应为，A错误； B．锌锰干电池工作时，向负极方向移动，B错误； C．为正极，发生还原反应，充电时，发生氧化反应，为阳极，故与电源正极相连，C正确； D．为正极，被还原，D错误； 故答案选C。 【变式3】（2026·北京延庆·一模）铅酸电池是用途广泛并不断发展的化学电源。 (1)十九世纪，铅酸电池工作原理初步形成并延续至今。铅酸电池工作原理：。 ①放电时，当外电路通过电子时，理论上电解质溶液中的物质的量_______(填“增加”或“减少”)_______mol。 ②充电时，若将铅酸电池与外接电源连接，正极应与外接电源的_______极相连，充电时阳极发生的电极反应为_______。 ③参与电极反应并有利于保持电压稳定，的VSEPR模型名称为_______。 ④铅酸电池储存过程中，存在化学能的缓慢消耗：电极在作用下产生的可将电极氧化。若储存过程中消耗标准状况下，则理论上被氧化的的质量为_______。 (2)废旧铅酸电池回收过程中主要物质的转化示意图如下。 ①步骤I中，转化为的离子方程式为_______。 ②步骤II中，的作用是将还原为，写出该反应的离子方程式：_______。 (3)铅酸电池的电压()与电解质中浓度密切相关，根据能斯特方程：分析“放电过程中电池电压逐渐下降”的原因：_______。 【答案】(1)减少，4 正， 正四面体 41.4 (2) (3)放电过程中，不断被消耗，、降低，根据能斯特方程，的值增大，E减小，故电池电压逐渐下降 【详解】（1）①根据电池的总反应式可知，放电时，硫酸作为反应物，随着放电的进行，溶液酸性不断减弱，的物质的量减少。方程式中Pb的化合价发生变化，分别从价和0价变为价，转移电子，消耗了。 ②铅酸电池放电时，正极发生还原反应，到了充电的时候，放电时的正极作阳极，应发生氧化反应，与外接电源的正极相连。根据电池的工作原理可知，充电时阳极由生成，两者为固体不能拆，电极反应式为。 ③的中心S原子的σ键数目为4，孤对电子数目为，价层电子对数σ键数孤对电子数，为杂化，模型为正四面体。 ④消耗标准状况下的时，，和Pb反应时，一分子氧气得到4个电子，而一个Pb失去2个电子，根据得失电子守恒可知和Pb反应的关系式为，所以，。 （2）①转化为化合价不变，发生复分解反应，两者均为沉淀物不能拆，离子方程式为。 ②转化为，作还原剂，生成，加了酸溶液显酸性，离子方程式为。 （3）根据铅酸电池的工作原理可知，在放电的过程中，硫酸不断被消耗，和的浓度不断下降，的值不断增大，代入能斯特方程可知E不断减少。电池电压逐渐下降。 考向3 考查燃料电池 例3（2026·北京朝阳·三模）以电石渣[主要成分为]为原料制备的流程如图1。已知：ⅰ.加热（2025·北京通州·三模）铅酸蓄电池多用于启动和维持汽车用电系统的正常运转，氢氧燃料电池可以连续不断提供电能作为汽车的动力能源。 下列说法正确的是 A．铅酸蓄电池和氢氧燃料电池都属于二次电池 B．氢氧燃料电池负极消耗22.4L气体时，电路中通过的电子数为 C．铅酸蓄电池工作时，硫酸溶液中的向电极移动 D．考虑经济性，铅酸蓄电池的稀硫酸可用稀盐酸代替降低成本 【答案】C 【详解】A．铅酸蓄电池是可充电电池，属于二次电池，氢氧燃料电池需要补充燃料才能继续工作，不属于二次电池，A错误； B．题目没有表明是在标准状况下，无法通过气体体积计算转移的电子数，B错误； C．铅酸蓄电池工作时，为正极，硫酸溶液中的向正电极移动，C正确； D．盐酸中的Cl-会与Pb反应生成PbCl2沉淀覆盖在电极表面，导致电池内阻增加，且Cl-可能被氧化生成氯气，氯气会破坏电池结构，因此铅酸蓄电池的稀硫酸不可用稀盐酸代替，D错误； 故选C。 解题妙招 解答燃料电池题目的几个关键点 (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】（2025·北京朝阳·二模）利用太阳能高效分解水制氢一直是科学研究的重要领域。下列说法不正确的是 A．该过程可将太阳能转化为化学能 B．使用催化剂能提高水分解的平衡转化率 C．氢气有还原性，可作氢氧燃料电池的燃料 D．氢气可采用气态或液态储存，也可以储存在储氢合金中 【答案】B 【详解】A．利用太阳能高效分解水制氢，将太阳能转化为化学能，故A正确； B．催化剂不能使平衡移动，使用催化剂不能提高水分解的平衡转化率，故B错误； C．氢氧燃料电池中H2失电子发生氧化反应，表现H2是还原性，故C正确； D．氢气可采用气态或液态储存，也可生成金属氢化物储存在储氢合金中，故D正确； 选B。 【变式2】（2024·北京丰台·二模）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 【详解】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3】（2023·北京西城·一模）下列实验能达到实验目的的是 A B C D 制作简单的燃料电池 证明苯环使羟基活化 制备并收集 检验溴乙烷中含有溴元素 A．A B．B C．C D．D 【答案】A 【详解】A．先闭合K1，断开K2，接通电源，此时为电解池装置，电解硫酸钠溶液实质是电解水，则左侧石墨电极为阳极产生氧气，右侧石墨电极作阴极产生氢气；电解一段时间后，再闭合K2，断开K1，即形成一个简单的氢氧燃料电池，故A符合题意； B．苯与饱和溴水不反应，而苯酚与饱和溴水反应，说明羟基使苯环活化，故B不符合题意； C．二氧化氮能和水反应，不能用排水法收集，故C不符合题意； D．直接加硝酸银溶液会导致硝酸银与氢氧化钠溶液反应生成褐色的氧化银沉淀，无法观察到淡黄色的AgBr沉淀，则检验溴乙烷中含有溴元素时，需将反应后的溶液酸化后再加入硝酸银溶液，故D不符合题意； 答案选A。 真题溯源·考向感知 ——溯源真题逻辑，感知高考考向 1．（2024·北京卷，3，3分）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．发生氧化反应 D．锌筒发生的电极反应为 【答案】D 【详解】A．酸性锌锰干电池，锌筒为负极，石墨电极为正极，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．发生得电子的还原反应，故C错误； D．锌筒为负极，负极发生失电子的氧化反应，故D正确； 故选D。 2．（2026·北京卷，5，3分）下列方程式与所给事实相符的是 A．金属钠在空气中燃烧： B．钢铁电化学析氢腐蚀：(负极)；(正极) C．实验室用大理石和盐酸反应制二氧化碳： D．电解饱和食盐水制氯气： 【答案】B 【详解】A．金属钠在空气中燃烧产物为，该化学方程式为2Na + O2 Na2O2，A错误； B．钢铁发生析氢腐蚀时，负极失电子生成，正极酸性条件下得电子生成，电极反应均符合事实，B正确； C．大理石主要成分为，属于难溶物，离子方程式中不能拆分为，大理石和盐酸反应制二氧化碳的离子方程式为CaCO3+2H+=Ca2++CO2↑+H2O，C错误； D．电解饱和食盐水生成、和，电解熔融才生成和，化学方程式为‌，D错误； 故选B。 3．（2023·北京卷，4，3分）下列事实能用平衡移动原理解释的是 A．溶液中加入少量固体，促进分解 B．密闭烧瓶内的和的混合气体，受热后颜色加深 C．铁钉放入浓中，待不再变化后，加热能产生大量红棕色气体 D．锌片与稀反应过程中，加入少量固体，促进的产生 【答案】B 【详解】A．MnO2会催化 H2O2分解，与平衡移动无关，A项错误； B．NO2转化为N2O4 的反应是放热反应，升温平衡逆向移动， NO2浓度增大，混合气体颜色加深，B项正确； C．铁在浓硝酸中钝化，加热会使表面的氧化膜溶解，铁与浓硝酸反应生成大量红棕色气体，与平衡移动无关，C项错误； D．加入硫酸铜以后，锌置换出铜，构成原电池，从而使反应速率加快，与平衡移动无关，D项错误； 故选B。 4．（2025·北京卷，16，10分）铅酸电池是用途广泛并不断发展的化学电源。 (1)十九世纪，铅酸电池工作原理初步形成并延续至今。 铅酸电池工作原理： ①充电时，阴极发生的电极反应为_______。 ②放电时，产生a库仑电量，消耗的物质的量为_______。已知：转移电子所产生的电量为96500库仑。 ③作为电解质溶液性质稳定、有较强的导电能力，参与电极反应并有利于保持电压稳定。该体系中不氧化，氧化性弱与其结构有关，的空间结构是_______。 ④铅酸电池储存过程中，存在化学能的缓慢消耗：电极在作用下产生的可将电极氧化。氧化发生反应的化学方程式为_______。 (2)随着铅酸电池广泛应用，需要回收废旧电池材料，实现资源的再利用。回收过程中主要物质的转化关系示意图如下。 ①将等物质转化为的过程中，步骤I加入溶液的目的是_______。 ②步骤Ⅱ、Ⅲ中和作用分别是_______。 (3)铅酸电池使用过程中，负极因生成导电性差的大颗粒，导致电极逐渐失活。通过向负极添加石墨、多孔碳等碳材料，可提高铅酸电池性能。碳材料的作用有_______(填序号)。 a．增强负极导电性 b．增大负极材料比表面积，利于生成小颗粒 c．碳材料作还原剂，使被还原 【答案】(1) 正四面体形 (2)脱除硫酸根，生成可溶于酸的氢氧化铅 H2O2作还原剂，K2S2O8作氧化剂 (3)ab 【详解】（1）①充电时，阴极发生还原反应，PbSO4得到电子变成Pb，其发生的电极反应为：； ②根据放电时的反应，每消耗1molH2SO4，转移1mol电子；产生a库伦电量，转移的电子为，故消耗H2SO4的物质的量为； ③的中心原子S原子的价层电子对数为，故其空间结构为正四面体形； ④Pb在H2SO4作用下与氧气反应，会生成PbSO4和水，反应的化学方程式为：。 （2）废旧铅酸电池通过预处理得到PbSO4、PbO、PbO2；加入NaOH，使PbSO4转化为Pb(OH)2，过滤得到Pb(OH)2、PbO、PbO2；若加入H2O2，在酸性条件下生成含Pb2+溶液，电解后生成Pb；若加入K2S2O8，在碱性条件下可生成PbO2。 ①由以上分析可知，加入NaOH，使PbSO4转化为Pb(OH)2，过滤得到Pb(OH)2、PbO、PbO2，其目的是脱除硫酸根，生成可溶于酸的氢氧化铅，便于后续的溶解； ②由以上分析可知，加入H2O2，在酸性条件下生成含Pb2+溶液，说明PbO2被H2O2还原，故H2O2的作用为还原剂；加入K2S2O8，在碱性条件下可生成PbO2，说明Pb(OH)2、PbO被K2S2O8氧化，故K2S2O8的作用为氧化剂。 （3）由于负极会生成导电性差的大颗粒PbSO4，石墨可以导电，多孔碳可以增加负极材料的比表面积，故碳材料的作用可以增强负极的导电性，且有利于生成小颗粒PbSO4，故a、b正确； 负极的主要材料是Pb，且电解质环境为酸性，故负极不存在PbO2，碳材料不能使PbO2被还原，c错误； 故选ab。 5．（2023·北京卷，19，13分）资料显示，可以将氧化为。某小组同学设计实验探究被氧化的产物及铜元素的价态。 已知：易溶于溶液，发生反应(红棕色)；和氧化性几乎相同。 I.将等体积的溶液加入到铜粉和的固体混合物中，振荡。 实验记录如下： 实验现象 实验Ⅰ 极少量溶解，溶液为淡红色；充分反应后，红色的铜粉转化为白色沉淀，溶液仍为淡红色 实验Ⅱ 部分溶解，溶液为红棕色；充分反应后，红色的铜粉转化为白色沉淀，溶液仍为红棕色 实验Ⅲ 完全溶解，溶液为深红棕色；充分反应后，红色的铜粉完全溶解，溶液为深红棕色 (1)初始阶段，被氧化的反应速率：实验Ⅰ__________(填“>”“<”或“=”)实验Ⅱ。 (2)实验Ⅲ所得溶液中，被氧化的铜元素的可能存在形式有(蓝色)或(无色)，进行以下实验探究： 步骤a．取实验Ⅲ的深红棕色溶液，加入，多次萃取、分液。 步骤b．取分液后的无色水溶液，滴入浓氨水。溶液颜色变浅蓝色，并逐渐变深。 ⅰ．步骤a的目的是_____________________。 ⅱ．查阅资料，，(无色)容易被空气氧化。用离子方程式解释步骤的溶液中发生的变化：______________。 (3)结合实验Ⅲ，推测实验Ⅰ和Ⅱ中的白色沉淀可能是，实验Ⅰ中铜被氧化的化学方程式是____________________。分别取实验Ⅰ和Ⅱ充分反应后的固体，洗涤后得到白色沉淀，加入浓溶液，__________(填实验现象)，观察到少量红色的铜。分析铜未完全反应的原因是____________________。 (4)上述实验结果，仅将氧化为价。在隔绝空气的条件下进行电化学实验，证实了能将氧化为。装置如图所示，分别是_____________。    (5)运用氧化还原反应规律，分析在上述实验中被氧化的产物中价态不同的原因：_________。 【答案】(1)< (2)排除的颜色对判断铜氧化产物的干扰 、 (3) 白色沉淀逐渐溶解 浓度减小，CuI覆盖在Cu表面，阻止反应继续进行； (4)铜、和的混合溶液 (5)电化学实验中，由于氧化性I2>Cu，I2将Cu氧化为Cu2+；实验I-III中，体系中有，生成沉淀或，使+1价Cu的还原性减弱，而I2不能氧化或； 【详解】（1）由题意知，KI浓度越大，越容易发生反应，I2的溶解度越大，溶液中的浓度越高，与Cu接触更加充分，Cu与的反应速率加快，故实验Ⅰ<实验Ⅱ； （2）加入，I2浓度减小，平衡逆向移动，浓度增加，其目的为排除的颜色对判断铜氧化产物的干扰。加入浓氨水后转化为，无色的被氧化为蓝色的，方程式为、； （3）结合实验Ⅲ，推测实验Ⅰ和Ⅱ中的白色沉淀可能是，实验Ⅰ中铜被氧化的化学方程式是；白色沉淀为CuI，加入浓溶液，CuI与I-反应转化为[CuI2]-，故产生白色沉淀溶解；由于n＞m，铜未完全反应的原因是浓度减小，CuI覆盖在Cu表面，阻止反应继续进行； （4）验证将氧化为，需设计原电池负极材料为Cu，即电极a为Cu，b为含与的混合溶液； （5）电化学实验中，由于氧化性I2>Cu，I2将Cu氧化为Cu2+；在实验I-III中，体系中有，生成沉淀或，使+1价Cu的还原性减弱，而I2不能氧化或； 2 / 3 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $