第1章 聚焦突破2 新型化学电源-【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）

本讲义聚焦新型化学电源分析这一核心知识点，系统梳理从化合价变化确定正负极反应物，到结合溶液酸碱性书写电极反应式，再到分析电子离子移向及溶液变化，最后应用守恒法计算的四步骤学习支架，并涵盖复杂载体电极、浓差电池等特殊类型的分析思路。 该资料通过储氯电池、锂-氢电池等典型例题及突破集训题，以问题解决为导向，培养学生科学思维中的证据推理与模型建构能力。课中辅助教师清晰讲解电极反应分析方法，课后助力学生通过习题巩固，查漏补缺，提升科学探究与实践能力，有效掌握化学电源相关知识。

1．解答新型化学电源的四步骤 (1)根据题意分析元素化合价的变化，确定正、负极反应物。 (2)注意溶液酸碱性环境，书写正、负极反应式。O2-在水溶液中不存在，在酸性环境中转化为H2O，在碱性环境中转化为OH－。 (3)依据原电池原理或正、负极反应式，分析判断电子、离子的移向，电解质溶液的酸碱性变化。 (4)灵活应用守恒法、关系式法进行计算。 2．电极反应式书写的一般方法 3．复杂载体电极反应分析的一般思路 在二次电池中，复杂的电极反应物和产物多为难溶物质，附着在导电的惰性材料上用作电极。分析电极组成时，常把惰性物质元素的化合价看成0价，仅起导电作用，不参与电极反应。由于石墨烯具有稳定、导电性好和比表面积大的优点，常用作气体吸附或离子电池的载体电极。例如，某锂离子电池的总反应为LixC＋Li1－xCoO2C＋LiCoO2，LixC中的C可以看成载体电极，反应前后元素化合价都为0价。用载体电极的思想分析反应，常可以使问题简单化。 4．浓差电池分析的一般思路 浓差电池是利用物质的浓度差产生电势的一种装置。电池内部，某种电解质离子或分子浓度越大，其氧化性或还原性就越强。两侧半电池中的特定物质有浓度差，离子均是由“高浓度”移向“低浓度”，依据阳离子移向正极区域、阴离子移向负极区域判断电池的正、负极，这是解题的关键。 　(2025·黑吉辽蒙卷)一种基于Cu2O的储氯电池装置如下图所示，放电过程中a、b极均增重。若将b极换成Ag/AgCl电极，b极仍增重。关于图中装置所示电池，下列说法错误的是(　　) A．放电时Na＋向b极迁移 B．该电池可用于海水脱盐 C．a极反应：Cu2O＋2H2O＋Cl－－2e－===Cu2(OH)3Cl＋H＋ D．若以Ag/AgCl电极代替a极，则电池将失去储氯能力 [解析]　该装置为原电池，由放电过程中两极均增重可知，a极上Cu2O失去电子发生氧化反应生成Cu2(OH)3Cl，a极为负极，电极反应式为Cu2O＋2H2O＋Cl－－2e－===Cu2(OH)3Cl＋H＋；b极上NaTi2(PO4)3得到电子发生还原反应生成Na3Ti2(PO4)3，b极为正极，电极反应式为NaTi2(PO4)3＋2e－＋2Na＋===Na3Ti2(PO4)3。放电时阳离子(Na＋)向正极(b极)迁移，A正确；该电池负极消耗Cl－、正极消耗Na＋，可用于海水脱盐，B正确；a极为负极，电极反应式为Cu2O－2e－＋2H2O＋Cl－===Cu2(OH)3Cl＋H＋，C正确；由原电池电极反应式可知，还原性：Cu2O>Na3Ti2(PO4)3，而若将b极换为Ag/AgCl电极后b极仍增重，则此时b极的电极反应式为Ag－e－＋Cl－===AgCl，所以该电极为负极，还原性：Ag>Cu2O，综合可知，还原性：Ag>Cu2O>Na3Ti2(PO4)3，若以Ag/AgCl电极代替a极，则a极为负极，电极反应式为Ag－e－＋Cl－===AgCl、b极为正极，电极反应式为NaTi2(PO4)3＋2e－＋2Na＋===Na3Ti2(PO4)3，电池不会失去储氯能力，D错误。 [答案]　D 　(2025·安徽卷改编)研究人员开发出一种锂-氢可充电电池(如下图所示)，使用前需先充电，其固体电解质仅允许 Li＋通过。下列说法正确的是(　　) A．放电时电解质溶液质量减小 B．放电时电池总反应为H2＋2Li===2LiH C.放电时 Li＋移向气体扩散电极 D．充电时每转移1 mol电子，c(H＋)降低1 mol·L-1 [解析]　充电时，有机电解质中的 Li＋得电子生成 Li并沉积在惰性电极上，储氢容器内的H2在气体扩散电极上失电子转化为H＋，进一步结合电解质溶液中的H2PO生成H3PO4, Li＋通过固体电解质向惰性电极移动；放电时，惰性电极为负极，Li失电子生成 Li＋并通过固体电解质向左侧迁移，正极(气体扩散电极)H3PO4中H＋得电子生成H2。 定位 电极 电极反应式 放电 惰性电极(负极) Li－e－=== Li＋ 气体扩散电极(正极) 2H3PO4＋2e－===2H2PO＋H2↑ 充电 惰性电极(阴极) Li＋＋e－=== Li 气体扩散电极(阳极) ,H2－2e－＋2H2PO===2H3PO4 总反应：2Li＋2H3PO42LiH2PO4＋H2(B错误) 放电时，每转移2 mol电子，气体扩散电极上生成1 mol H2的同时，有2 mol Li＋由惰性电极区迁移至电解质溶液中，电解质溶液质量增大，A错误；放电时Li＋移向正极(气体扩散电极)，C正确；充电时每转移1 mol电子生成1 mol H＋，但电解质溶液体积未知，且H3PO4是中强酸，c(H＋)的变化量无法计算，D错误。 [答案]　C 【突破集训】 1．(2026·枣庄高二联考)我国学者研制了一种锌基电极，与涂覆氢氧化镍的镍基电极组成可充电电池，示意图如下。放电时，Zn转化为2ZnCO3·3Zn(OH)2。下列说法错误的是　(　　) A．放电时，正极反应为Ni(OH)2＋2e－===Ni＋2OH－ B．放电时，若外电路有0.2 mol电子转移，则有0.1 mol Zn2+向正极迁移 C．充电时，a为外接电源负极 D．充电时，阴极反应为2ZnCO3·3Zn(OH)2＋10e－===5Zn＋2CO＋6OH－ 解析：选B。放电时，锌基电极为负极，Zn转化为2ZnCO3·3Zn(OH)2，电极反应为5Zn＋2CO＋6OH－－10e－===2ZnCO3·3Zn(OH)2，镍基电极为正极，电极反应为Ni(OH)2＋2e－===Ni＋2OH－。充电时，a为外接电源负极，锌基电极为阴极，电极反应为2ZnCO3·3Zn(OH)2＋10e－===5Zn＋2CO＋6OH－。 2．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H＋通过质子交换膜移向左侧 D．充电总反应：Pb＋SO＋2Fe3+===PbSO4＋2Fe2+ 解析：选B。放电时，左侧电极为负极，电极反应为Pb－2e－＋SO===PbSO4，Pb转化为PbSO4，负极质量增大，A项错误；储能过程为充电过程，电能转化为化学能，B项正确；放电时阳离子向正极移动，故左侧H＋通过质子交换膜移向右侧，C项错误；放电时总反应为Pb＋2Fe3+＋SO===PbSO4＋2Fe2+，故充电总反应为PbSO4＋2Fe2+===Pb＋2Fe3+＋SO，D项错误。 3．溶质由高浓度向低浓度扩散而引发的一类电池称为浓差电池。下图所示是由Ag电极和硝酸银溶液组成的电池(c1<c2)，工作时，A电极的质量不断减轻。下列说法正确的是(　　) A.此处应该用阳离子交换膜 B．B极为正极，发生氧化反应 C．若外电路通过0.1 mol电子，则右侧溶液质量减轻10.8 g D．原电池的总反应不一定是氧化还原反应 解析：选D。由题意可知，A极为负极，B极为正极，负极区Ag失电子生成Ag＋，电极反应为Ag－e－===Ag＋，Ag＋浓度增大，正极区Ag＋得电子生成Ag，电极反应为Ag＋＋e－===Ag，Ag＋浓度减小，浓差电池中溶质由高浓度向低浓度扩散，故正极区NO经过离子交换膜移向负极区，故离子交换膜应为阴离子交换膜，A、B项错误；若外电路通过0.1 mol电子，则右侧溶液质量减轻0.1 mol×108 g·mol-1＋0.1 mol×62 g·mol-1＝17 g，C项错误。 4．(2026·大庆高二期末)高端新能源汽车采用了续航更长的三元锂电池，某三元锂电池的工作原理如下图所示，下列说法不正确的是(　　) A．放电时，A极电势比B极低 B．放电时，A极发生的反应为LixC6－xe－===xLi＋＋6C C．外电路每通过1 mol电子时，通过隔膜的Li＋质量为7 g D．放电时，电子流向为A极→隔膜→B极 解析：选D。B极Li1－xNiaCobMncO2得电子结合Li＋生成LiNiaCobMncO2，B极是正极；则A极为负极，A极电极反应为LixC6－xe－===xLi＋＋6C。放电时，A极是负极、B极是正极，A极电势比B极低，故A正确；放电时，A极是负极，A极发生的反应为LixC6－xe－===xLi＋＋6C，故B正确；外电路每通过1 mol电子时，根据电荷守恒，有1 mol Li＋通过隔膜，通过隔膜的Li＋的质量为7 g，故C正确；放电时，B极是正极、A极为负极，电子流向为A极→导线→B极，电子不能透过隔膜，故D错误。 5．(双选)(2026·滨州高二月考)哈尔滨工业大学研发的直接甲醇无膜微流体燃料电池，利用多股流体在微通道内平行层流的特性，自然地将燃料和氧化剂隔开，无需使用传统燃料电池中的交换膜，且使用氧化剂K3[Fe(CN)6]可确保电池工作过程中无固体析出附着在电极表面的问题(原理图如下所示)。下列有关说法正确的是(　　) A．电极a的电势比电极b的电势低 B．电极a上发生的反应为CH3OH－6e－＋4OH－===CO＋4H2O C．电极b上发生的反应为[Fe(CN)6]3－＋2OH－＋e－===Fe(OH)2↓＋6CN－ D．电池工作时，若电路上转移0.3 mol电子，理论上消耗0.4 mol OH－ 解析：选AD。由题图可知，电极a为燃料电池的负极，碱性条件下甲醇在负极失去电子发生氧化反应生成碳酸根离子和水，电极反应式为CH3OH－6e－＋8OH－===CO＋6H2O，电极b为正极，铁氰酸根离子在正极得到电子发生还原反应生成亚铁氰酸根离子，电极反应式为[Fe(CN)6]3－＋e－===[Fe(CN)6]4－。电极a为燃料电池的负极，电极b为正极，所以电极a的电势比电极b的电势低，A正确；碱性条件下甲醇在负极失去电子发生氧化反应生成碳酸根离子和水，电极反应式为CH3OH－6e－＋8OH－===CO＋6H2O，B错误；铁氰酸根离子在正极得到电子发生还原反应生成亚铁氰酸根离子，电极反应式为[Fe(CN)6]3－＋e－===[Fe(CN)6]4－，C错误；负极反应每转移6 mol 电子消耗8 mol 氢氧根离子，则转移0.3 mol 电子时，消耗氢氧根离子的物质的量为0.3 mol×＝0.4 mol，D正确。 6．(双选)(2026·济南高二月考)利用热再生氨电池可实现CuSO4电镀废液的浓缩再生。电池装置如下图所示，甲、乙两室均预加相同的CuSO4电镀废液，向甲室加入足量氨水后电池开始工作。下列说法正确的是(　　) 已知：Cu2＋＋4NH3===[Cu(NH3)4]2＋ A．甲室Cu电极为正极 B．隔膜为阳离子膜 C．乙室流出的硫酸铜溶液的浓度较电镀废液中的小 D．NH3扩散到乙室会对电池电动势产生影响 解析：选CD。根据题图可知，甲室流出液经低温热解得到CuSO4和NH3，说明甲室中生成了[Cu(NH3)4]SO4，发生的反应为Cu－2e－＋4NH3===[Cu(NH3)4]2＋，甲室Cu电极为负极，A错误；乙室Cu电极为正极，发生反应：Cu2＋＋2e－===Cu，消耗Cu2＋，为维持电解质溶液呈电中性，SO透过隔膜进入甲室，说明隔膜为阴离子膜，B错误，C正确；NH3能与Cu2＋反应生成[Cu(NH3)4]2＋，因此若NH3扩散到乙室，则乙室Cu2＋浓度减小，Cu2＋得电子能力减弱，对电池电动势有影响，D正确。 学科网（北京）股份有限公司 $