第1章 第2节 第2课时 课后达标素养提升-【优学精讲】2026-2027学年高中化学选择性必修一同步教参（人教版·不定项）

本高中化学讲义聚焦化学能与电能转化核心知识点，系统梳理原电池工作原理、电极反应书写、一次/二次电池及燃料电池特性，构建从能量转化判断到实际电池分析的学习支架。 资料以高考真题为载体，涵盖氢氧燃料电池、锌镍二次电池等实例，通过电极反应推导、离子迁移分析培养科学思维，联系新能源产业体现科学态度与责任。课中助力原理讲解，课后帮助学生巩固电极反应书写与能量转化判断，弥补知识盲点。

1．(2026·天津河西区高二统考)下列过程或装置能实现化学能转化为电能的是(　　) A．太阳能电池 B．乙醇燃烧 C．氢氧燃料电池 D．电动汽车充电 答案：C 2．(2024·湖南卷)近年来，我国新能源产业得到了蓬勃发展，下列说法错误的是(　　) A．理想的新能源应具有资源丰富、可再生、对环境无污染等特点 B．氢氧燃料电池具有能量转化率高、清洁等优点 C．锂离子电池放电时锂离子从负极脱嵌，充电时锂离子从正极脱嵌 D．太阳能电池是一种将化学能转化为电能的装置 解析：选D。太阳能电池是一种将太阳能转化为电能的装置，D错误。 3．(2026·苏州高二检测)氢氧燃料电池可以应用在宇宙飞船上。下列说法正确的是(　　) A．该电池负极发生还原反应 B．该电池对环境友好 C．正极附近溶液的pH减小 D．消耗5.6 L氢气时转移的电子数为0.5NA 解析：选B。该电池负极失去电子发生氧化反应，A错误；氢氧燃料电池的反应产物只有水，不产生污染，对环境友好，B正确；正极附近溶液的pH增大，C错误；未说明H2所处的状况，不能计算消耗5.6 L氢气时转移的电子数，D错误。 4．(2026·德州高二月考)两种常见的化学电源示意图如下图所示。下列说法不正确的是(　　) A.甲电池属于一次电池 B．甲电池放电时，电子从锌筒经外电路流到石墨棒 C．乙电池的负极反应为Pb－2e－===Pb2+ D．乙电池充电时将电能转化为化学能 解析：选C。甲电池是锌锰干电池，属于一次电池，A正确；甲电池中，锌是负极，放电时失去电子，电子从锌筒经外电路流到石墨棒，B正确；乙电池的负极反应为Pb－2e－＋SO===PbSO4，C错误；乙电池充电时将电能转化为化学能，D正确。 5．氯气-铝电池是一种新型的燃料电池。若电解质溶液为KOH溶液，则下列说法不正确的是(　　) A．通入氯气的电极是正极 B．电池工作时，电子从Al电极流出 C．负极反应为2Al－6e－＋8OH－===2[Al(OH)4]－ D．该电池总反应为3Cl2＋2Al===2AlCl3 解析：选D。Al为负极，电极反应式为2Al－6e－＋8OH－===2[Al(OH)4]－，正极通入氯气，电极反应式为Cl2＋2e－===2Cl－，电池总反应为2Al＋3Cl2＋8OH－===2[Al(OH)4]－＋6Cl－，A、C正确，D错误；电池工作时，外电路中电子从负极流出，即从Al电极流出，B正确。 6．(2026·佛山高二期末)一种锌-空气电池的简易装置结构如下图所示。下列说法错误的是(　　) A．金属Zn为负极 B．电子流动方向：Zn→KOH凝胶→石墨 C．石墨电极反应式：O2＋2H2O＋4e－===4OH－ D．空气中的CO2等酸性气体会影响电池的性能 解析：选B。锌-空气电池工作时，Zn发生失电子的反应，锌为负极，石墨为正极，A正确；电子由负极流出，经过导线流入正极，电子不能进入电解质溶液中，B错误；锌为负极，石墨为正极，正极上氧气得电子生成OH－，正极反应式为O2＋2H2O＋4e－===4OH－，C正确；空气中的CO2等酸性气体会与KOH凝胶反应，导致电解质的碱性减弱，会影响锌-空气电池的性能，D正确。 7．(2026·南宁高二检测)研究人员研制出一种锂水电池，可作为鱼雷和潜艇的储备电源。该电池以金属锂和钢板为电极材料，以LiOH为电解质，使用时加入水即可放电。关于该电池的下列说法错误的是(　　) A．水既是氧化剂又是溶剂 B．放电时，溶液中的OH－向负极移动 C．电池总反应为2Li＋2H2O===2LiOH＋H2↑ D．当负极消耗7 g锂时，理论上正极上有11.2 L氢气生成 解析：选D。水在反应中作为氧化剂(H被还原)，同时作为溶剂溶解LiOH，A正确；放电时，阴离子(OH－)向负极移动以中和电荷，B正确；电池总反应为锂与水反应生成LiOH和H2，2Li＋2H2O===2LiOH＋H2↑，C正确；7 g Li(1 mol)对应生成0.5 mol H2，标准状况下体积为11.2 L，但题目未说明H2所处状况，D错误。 8．锂锰电池的体积小、性能优良，是常用的一次电池。该电池反应原理如下图所示，其中电解质LiClO4溶于混合有机溶剂中，Li＋通过电解质迁移入MnO2中，生成LiMnO2。回答下列问题： (1)外电路的电流方向是由________(填字母，下同)极流向________极。 (2)是否可用水代替电池中的混合有机溶剂？________(填“是”或“否”)，原因是_______________________。 (3)b极的电极反应式为________________。 答案：(1)b　a　(2)否　Li是活泼金属，能与水反应　(3)MnO2＋e－＋Li＋===LiMnO2 9～12题每小题有一个或两个选项符合题意。 9．(2026·石家庄高二期末)硅锰原电池在酸性环境下的工作原理如下图所示，下列说法正确的是(　　) A.正极的电极反应式为Si＋2H2O－4e－===SiO2＋4H＋ B．每当正极区溶液质量增加45.5 g，就有1 mol电子从右向左穿过质子交换膜 C．放电过程中，负极附近溶液c(H＋)增大 D．将质子交换膜更换为阴离子交换膜，电解液换为NaOH溶液，电流更平稳，电池寿命更长 解析：选C。由题图可知，在碳硅电极上Si被氧化生成SiO2，则碳硅电极为负极，电极反应式为Si－4e－＋2H2O===SiO2＋4H＋；在MnO2电极上MnO2被还原生成Mn2＋，则MnO2电极为正极，电极反应式为2MnO2＋4e－＋8H＋===2Mn2＋＋4H2O，A错误；质子交换膜只允许H＋通过，电子通过外电路移动，B错误；负极反应为Si－4e－＋2H2O===SiO2＋4H＋，生成H＋且消耗水，负极附近溶液H＋浓度增大，C正确；若将质子交换膜换为阴离子交换膜，电解液换为NaOH溶液，则Si与NaOH直接反应生成可溶性硅酸盐，发生自放电，反而缩短电池寿命，D错误。 10．(2026·海口高二检测)锌镍二次电池放电时的电极反应式为负极：Zn－2e－＋4OH－===[Zn(OH)4]2－；正极：2NiOOH＋2e－＋2H2O===2Ni(OH)2＋2OH－。已知：电池在充电时，阳极会发生副反应：4OH－－4e－===O2↑＋2H2O，下列有关该电池放电过程的说法正确的是(　　) A．电子由正极经外电路流向负极，溶液中OH－向正极迁移 B．每消耗6.5 g Zn，理论上正极有0.2 mol NiOOH被还原 C．正极反应中，NiOOH是氧化剂，每生成1 mol Ni(OH)2转移1 mol电子 D．放电过程中，正极上可能会析出O2 解析：选BC。电子应从负极经外电路流向正极，且溶液中OH－作为阴离子应向负极迁移，A错误。负极反应中1 mol Zn失去2 mol电子，6.5 g Zn的物质的量为0.1 mol，消耗0.1 mol Zn转移0.2 mol电子，正极反应中，1 mol NiOOH得到1 mol电子，故0.2 mol电子对应0.2 mol NiOOH被还原，B正确。正极反应中，NiOOH被还原为Ni(OH)2，是氧化剂，每生成2 mol Ni(OH)2转移2 mol电子，因此每生成1 mol Ni(OH)2转移1 mol电子，C正确。析出O2的副反应发生在充电时的阳极，而非放电过程的正极，D错误。 11．(2026·威海高二统考)我国科学家发明了一种“可固氮”的镁­氮二次电池，装置如下图所示，下列说法错误的是(　　) A．固氮时，镁片作负极，电解质中氯化镁质量增加 B．当无水LiCl­MgCl2混合物受热熔融后电池才能工作 C．固氮时，电池的总反应为3Mg＋N2===Mg3N2 D．脱氮时，钌复合电极的电极反应式为Mg3N2－6e－===3Mg2＋＋N2↑ 解析：选A。固氮时(电池放电)，镁金属片失去电子、作负极，发生反应：Mg－2e－===Mg2＋，正极(钌复合电极)上N2得电子与Mg2＋结合生成Mg3N2：N2＋6e－＋ 3Mg2＋=== Mg3N2。固氮过程中，根据得失电子守恒，负极生成Mg2＋的物质的量与正极消耗Mg2＋的物质的量相等，故电解质中MgCl2的质量不会改变，A错误；该电池的电解质是 “无水LiCl­MgCl2”(固体)，固体电解质需熔融(受热熔融)才能电离出自由移动的离子，从而导电使电池工作，B正确；固氮时，电池的总反应为3Mg＋N2===Mg3N2，C正确；脱氮时(电池充电)，钌复合电极作阳极，Mg3N2失去电子发生氧化反应，电极反应式为Mg3N2－6e－===3Mg2＋＋N2↑，D正确。 12．(2026·烟台高二月考)一种NO­空气燃料电池的工作原理如下图所示。该电池工作时，下列说法正确的是(　　) A．电极a为负极，电极反应式为NO－3e－＋2H2O===NO＋4H＋ B．多孔电极有利于增大接触面积、加快气体吸附速度 C.电子的流动方向：电极a→电解质溶液→电极b D．若产生0.1 mol HNO3，则通入O2的体积为1.68 L(标准状况) 解析：选AB。燃料电池中，通入氧气或空气的一极为正极，则电极b为正极，电极a为负极，NO在负极失去电子生成HNO3，电极反应式为NO－3e－＋2H2O===NO＋4H＋，A正确；反应物接触面积越大，反应速率越大，多孔电极有利于增大接触面积和加快气体吸附速度，从而增大反应速率，B正确；原电池中电子从负极(电极a)经导线流向正极(电极b)，C错误；负极的电极反应式为NO－3e－＋2H2O===NO＋4H＋，正极的电极反应式为O2＋4e－＋4H＋===2H2O，若产生0.1 mol HNO3，则转移0.3 mol电子，消耗0.075 mol O2，在标准状况下的体积为0.075 mol×22.4 L/mol＝1.68 L，由题图可知O2不能完全反应，则通入O2的体积应大于1.68 L(标准状况)，D错误。 13．(1)微生物燃料电池是指在微生物的作用下将化学能转化为电能的装置。某微生物燃料电池的工作原理如图1所示。 ①HS－在硫氧化菌作用下转化为SO的电极反应式为____________________________________________________。 ②若维持该微生物电池中两种细菌的存在，则电池可以持续供电，原因是____________________________________________________ ____________________________________________________。 (2)氨氧燃料电池具有很大的发展潜力。氨氧燃料电池的工作原理如图2所示。 ①a电极的电极反应式为_____________________________________ ___________________________________________________________。 ②一段时间后，需向装置中补充KOH，请依据反应原理解释原因：____________________________________________________ ____________________________________________________ ____________________________________________________。 解析：(1)①酸性环境中反应物为HS－，产物为SO，根据质量守恒和电荷守恒进行配平，电极反应式为HS－＋4H2O－8e－SO＋9H＋。(2)①a电极是通入NH3的电极，失去电子，发生氧化反应，所以该电极为负极，电极反应式是2NH3－6e－＋6OH－===N2＋6H2O。 答案：(1)①HS－＋4H2O－8e－SO＋9H＋ ②HS－、SO浓度不会发生变化，只要有两种细菌存在，就会持续循环地把有机物氧化成CO2发生电子转移 (2)①2NH3－6e－＋6OH－===N2＋6H2O ②电池反应为4NH3＋3O2===2N2＋6H2O，有水生成，使得溶液逐渐变稀，所以要补充KOH 学科网（北京）股份有限公司 $