专题1 第二单元 第三课时 新型化学电源-【学霸笔记·同步精讲】2026-2027学年高中化学选择性必修1 化学反应原理教师用书word（苏教版）

本讲义聚焦高中化学“新型化学电源”核心知识点，系统梳理原电池工作思维模型、二次电池充放电分析思路，涵盖浓差电池、膜电池、微生物燃料电池等类型，搭建从基础原理到电极判断、反应式书写等实际问题解决的学习支架。 该资料通过分类例题（如浓差电池提取LiCl、微生物电池处理废水）和题组练习，培养学生模型建构、证据推理的科学思维，体现化学与社会可持续发展的科学态度。课中辅助教师高效教学，课后助力学生巩固知识，查漏补缺。

第三课时　新型化学电源 1.建立原电池工作的思维模型，掌握二次电池充放电过程的分析思路。 2.能综合考虑化学变化中的物质变化和能量变化来分析、解决实际问题，如新型电池的开发。 1.常见考查方向 （1）电极的判断；（2）电子或电流的流向；（3）溶液中离子的移向；（4）电极的反应类型；（5）溶液中H＋或OH－浓度的变化；（6）电子的转移数目；（7）电极反应式的书写。 2.新型电池中正、负极的判断 提醒：判断一个原电池中的正、负极，最根本的方法是失电子（发生氧化反应）的一极是负极，得电子（发生还原反应）的一极是正极。如果给出一个化学方程式判断正、负极，可以直接根据化合价的升降来判断，化合价升高、发生氧化反应的一极为负极，化合价降低、发生还原反应的一极为正极。 类型一　浓差电池 1.浓差电池中的电动势是由于电池中存在浓度差而产生的。某浓差电池的原理如图所示，可从浓缩海水中提取LiCl。 下列有关该电池的说法错误的是（　　） A.X极发生的反应为2H＋＋2e－H2↑ B.该装置获得LiCl的同时又获得了电能 C.X极每生成2.24 L（标准状况）H2，b区溶液中减少0.2 mol离子（不考虑气体溶解） D.Y极每生成1 mol Cl2，X极区得到2 mol LiCl 解析：C　由题图可知，X极上发生的反应为2H＋＋2e－H2↑，为电池的正极，溶液中阳离子浓度减小，Li＋通过离子导体进入a区；则Y极为负极，发生反应：2Cl－－2e－Cl2↑，b区中锂离子通过离子导体进入a区，在a区制得氯化锂的同时，还将化学能转化为电能，A、B正确；X极生成0.1 mol氢气，b区溶液中有0.2 mol氯离子放电、0.2 mol锂离子通过离子导体进入a区，则b区溶液中减少0.4 mol离子，C错误； 每生成1 mol Cl2，有2 mol Li＋通过离子导体进入a区，在X极区得到2 mol LiCl，D正确。 2.研究人员发明了一种“水”电池，这种电池能利用淡水与海水之间含盐量差别进行发电，在海水中电池总反应式可表示为5MnO2＋2Ag＋2NaClNa2Mn5O10＋2AgCl。下列有关“水”电池在海水中放电时的说法正确的是（　　） A.正极电极反应式：Ag＋Cl－－e－AgCl B.每生成1 mol Na2Mn5O10转移2 mol电子 C.Na＋不断向“水”电池的负极移动 D.AgCl是还原产物 解析：B　根据总反应式中元素化合价的升降和正、负极的反应原理可知，正极电极反应式为5MnO2＋2e－Mn5，负极电极反应式为2Ag＋2Cl－－2e－2AgCl，A项错误，B项正确；电池中阳离子向正极移动，C项错误；AgCl是氧化产物，D项错误。 类型二　膜电池 3.一种水性电解液Zn-MnO2离子选择双隔膜电池如图所示{KOH溶液中，Zn2＋以[Zn（OH）4]2－形式存在}。电池放电时，下列叙述正确的是（　　） A.Ⅱ区的K＋通过隔膜向Ⅲ区迁移 B.电子由MnO2电极经外电路流向Zn电极 C.MnO2电极发生的反应：MnO2＋4H＋＋2e－Mn2＋＋2H2O D.Zn电极为负极，发生还原反应 解析：C　根据题意Zn2＋以[Zn（OH）4]2－形式存在，说明锌为负极，发生氧化反应，MnO2为正极，电极反应式：MnO2＋4H＋＋2e－Mn2＋＋2H2O，C正确，D错误；溶液中K＋通过隔膜由Ⅲ区向Ⅱ区迁移，A错误；电流由MnO2电极经外电路流向Zn电极，B错误。 类型三　微生物燃料电池 4.（人教版习题） 微生物电池是指在微生物的作用下将化学能转化为电能的装置，其工作原理如图所示。下列有关微生物电池的说法中错误的是（　　） A.正极反应有CO2生成 B.微生物促进了反应中电子的转移 C.质子通过交换膜从负极区移向正极区 D.电池总反应为C6H12O6＋6O26CO2＋6H2O 解析：A　C6H12O6在负极发生氧化反应生成CO2，A错误；微生物做催化剂，促进了反应中电子的转移，B正确；原电池中阳离子向正极移动，质子通过交换膜从负极区移向正极区，C正确；总反应是C6H12O6与O2反应生成CO2和水，方程式为C6H12O6＋6O26CO2＋6H2O，D正确。 类型四　其他新型化学电源 5.热激活电池（又称热电池）可用作火箭、导弹的工作电源。一种热激活电池的基本结构如图所示，其中作为电解质的无水LiCl-KCl混合物一旦受热熔融，电池瞬间即可输出电能，该电池总反应为PbSO4＋2LiCl＋CaCaCl2＋Li2SO4＋Pb。关于该电池的下列说法中正确的是（　　） A.负极为钙电极，发生还原反应 B.放电过程中，Li＋向钙电极移动 C.常温时，在正、负极之间连上检流计，指针不偏转 D.正极反应物为LiCl 解析：C　由电池总反应方程式可知，钙电极为热激活电池的负极，在氯离子作用下钙在负极失去电子发生氧化反应生成氯化钙，硫酸铅电极为正极，在锂离子作用下，硫酸铅在正极得到电子发生还原反应生成铅和硫酸锂，A、B、D错误；常温下，电解质不是熔融态，不能形成原电池，所以在正、负极之间连接检流计，指针不偏转，C正确。 6.一种镁氧电池如图所示，电极材料为金属镁和吸附氧气的活性炭，电解液为KOH浓溶液。下列说法正确的是（　　） A.电池总反应式为2Mg＋O2＋2H2O2Mg（OH）2 B.正极电极反应式为Mg－2e－M C.活性炭可以加快O2在负极上的反应速率 D.电子的移动方向是由a经电解质到b 解析：A　负极电极反应式为Mg－2e－＋2OH－Mg（OH）2，正极电极反应式为O2＋4e－＋2H2O4OH－，得失电子相同的条件下，将正、负极电极反应式相加得电池总反应为2Mg＋O2＋2H2O2Mg（OH）2，A正确，B错误；通入O2的电极是正极，活性炭可以加快O2在正极上的反应速率，C错误；Mg作负极、活性炭作正极，电子从负极a经外电路到正极b，D错误。 1.被称为“软电池”的纸质电池，采用一个薄层纸片（在其一边镀锌，在其另一边镀二氧化锰）作为传导体。在纸内的离子“流过”水和氧化锌组成的电解质溶液，总反应为Zn＋2MnO2＋H2OZnO＋2MnOOH。下列说法错误的是（　　） A.当该电池消耗2 mol MnO2时，与CH4燃料电池消耗0.5 mol CH4产生的电量相等 B.该电池中二氧化锰为正极，发生还原反应 C.当0.1 mol Zn完全溶解时，电池外电路转移的电子数约为1.204×1023 D.电池正极反应式为MnO2＋e－＋H2OMnOOH＋OH－ 解析：A　当该电池消耗2 mol MnO2时，转移2 mol电子，CH4燃料电池的负极电极反应式为CH4＋10OH－－8e－C＋7H2O，据此可知，产生相等电量时消耗0.25 mol CH4，A错误；当0.1 mol Zn完全溶解时，电池外电路转移0.2 mol电子，电子数约为1.204×1023，C正确；正极上MnO2得电子发生还原反应，电极反应式为MnO2＋e－＋H2OMnOOH＋OH－，B、D正确。 2.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所示，下列说法正确的是（　　） A.该电池在高温下进行效率更高 B.电子的移动方向由b经外电路到a C.HS－转化为S的反应为 HS－＋4H2O－8e－S＋9H＋ D.若该电池中有0.2 mol O2参加反应，则有0.2 mol H＋向b迁移 解析：C　高温条件下微生物会变性而死亡，该电池不能正常工作，A错误；由图中H＋移动方向可知，a极为负极、b极为正极，原电池工作时电子由负极经过导线流向正极，即电子从a流出，经外电路流向b，B错误；负极上HS－在硫氧化菌作用下转化为S，失电子发生氧化反应，HS－转化为S的反应为HS－＋4H2O－8e－S＋9H＋，C正确；电子和氢离子均带1个单位的电荷，若该电池有1 mol电子转移，则有1 mol H＋通过质子交换膜，若该电池中有0.2 mol O2参加反应，则有0.8 mol H＋通过质子交换膜，D错误。 3.流动电池是一种新型电池，其主要特点是可以通过电解质溶液的循环流动，在电池外部调节电解质溶液，以保持电池内部电极周围溶液浓度的稳定。北京化工大学新开发的一种流动电池如图所示，电池总反应为Cu＋PbO2＋2H2SO4CuSO4＋PbSO4＋2H2O。 下列说法错误的是（　　） A.a为负极，b为正极 B.该电池工作时PbO2电极附近溶液的pH增大 C.a极的电极反应式为Cu－2e－Cu2＋ D.调节电解质溶液的方法是补充CuSO4溶液 解析：D　电池总反应为Cu＋PbO2＋2H2SO4CuSO4＋PbSO4＋2H2O，则铜为负极，PbO2为正极，所以a为负极，b为正极，A正确；PbO2电极反应式为PbO2＋4H＋＋S＋2e－PbSO4＋2H2O，所以PbO2电极附近溶液的pH增大，B正确；铜失电子发生氧化反应，电极反应式：Cu－2e－Cu2＋，C正确；由电池总反应：Cu＋PbO2＋2H2SO4CuSO4＋PbSO4＋2H2O可知，调节电解质溶液的方法是补充H2SO4溶液，D错误。 4.中国科学研究院董绍俊课题组将二氧化锰和生物质置于一个由滤纸制成的折纸通道内，形成电池如图，该电池可将可乐（pH＝2.5）中的葡萄糖作为燃料获得能量。下列说法正确的是（　　） A.该电池是将生物能转化成电能的装置 B.随着反应不断进行，负极区的pH不断增大 C.b极的电极反应式为MnO2＋2H2O＋2e－Mn2＋＋4OH－ D.每消耗0.01 mol葡萄糖，外电路中转移0.02 mol e－ 解析：D　该电池是将化学能转化成电能的装置，A错误；负极电极反应式为C6H12O6－2e－C6H10O6＋2H＋，负极溶液中c（H＋）增大，则溶液的pH减小，B错误；b电极上二氧化锰得电子和氢离子反应生成水和锰离子，电极反应式为MnO2＋4H＋＋2e－Mn2＋＋2H2O，C错误；根据C6H12O6－2e－C6H10O6＋2H＋可知，消耗1 mol葡萄糖，外电路中转移2 mol e－，则消耗0.01 mol葡萄糖，外电路中转移0.02 mol e－，D正确。 5.一种高性能的碱性硼化钒（VB2）—空气电池如图所示，其中在VB2电极发生反应：VB2＋16OH－－11e－V＋2B（OH＋4H2O。该电池工作时，下列说法错误的是（　　） A.负载通过0.04 mol电子时，有0.224 L（标准状况）O2参与反应 B.正极区溶液的pH降低、负极区溶液的pH升高 C.电池总反应为4VB2＋11O2＋20OH－＋6H2O8B（OH＋4V D.电流由复合碳电极经负载、VB2电极、KOH溶液回到复合碳电极 解析：B　根据VB2电极发生的反应：VB2＋16OH－－11e－V＋2B（OH＋4H2O，判断得出VB2电极为负极，复合碳电极为正极，正极电极反应式为O2＋4e－＋2H2O4OH－，所以电池总反应为4VB2＋11O2＋20OH－＋6H2O8B（OH＋4V，C正确；负载通过0.04 mol电子时，有0.01 mol氧气参与反应，即标准状况下有0.224 L氧气参与反应，A正确；负极区消耗OH－，溶液的pH降低，正极区生成OH－，溶液的pH升高，B错误。 题组一　浓差电池 1.（2025·江苏盐城中学期末）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。如图是由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：D　由题意知，A电极质量不断减轻，故发生反应：Ag－e－Ag＋，则A极为负极，B极为正极，负极区Ag＋浓度增大，正极电极反应式为Ag＋＋e－Ag，正极区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N经过离子交换膜移向负极区，此处离子交换膜为阴离子交换膜，A、B错误；正极发生反应：Ag＋＋e－Ag，当转移0.1 mol电子时，溶液中减少0.1 mol Ag＋，同时正极有0.1 mol N移向负极区，故右侧溶液减少的质量为0.1 mol×108 g·mol－1＋0.1 mol×62 g·mol－1＝17 g，C错误；负极的电极反应式为Ag－e－Ag＋，正极的电极反应式为Ag＋＋e－Ag，总反应属于非氧化还原反应，D正确。 题组二　膜电池 2.（2026·扬州中学高二月考） 二氧化硫—空气质子交换膜燃料电池实现了制硫酸、发电、环保三位一体的结合，原理如图所示。下列说法正确的是（　　） A.该电池放电时电子从Pt1电极经过质子交换膜移向Pt2电极 B.Pt1电极附近发生的反应为SO2＋2H2O＋2e－S＋4H＋ C.Pt2电极附近发生的反应为O2＋4e－＋4H＋2H2O D.相同条件下，放电过程中消耗的SO2和O2的体积比为4∶1 解析：C　Pt1 为负极、Pt2为正极，该电池放电时电子通过外电路由负极移向正极，不会通过内电路，A错误；Pt1电极通入SO2，SO2在负极失电子生成硫酸根离子，则Pt1电极附近发生的反应为SO2＋2H2O－2e－S＋4H＋，B错误；Pt2电极上O2得电子在酸性条件下被还原为水，反应为O2＋4e－＋4H＋2H2O，C正确；该电池的总反应为二氧化硫与氧气的反应生成硫酸：2SO2＋O2＋2H2O2H2SO4，相同条件下，放电过程中消耗的SO2和O2的体积比为2∶1，D错误。 3.（2025·连云港高二联考）我国某科研机构设计如图装置，利用K2Cr2O7实现含苯酚废水的有效处理（达到可排放标准），一段时间后，中间室中NaCl溶液的浓度减小。下列说法错误的是（　　） A.该装置不适合在高温下处理含苯酚废水 B.M电极的电极反应式为C6H5OH－28e－＋11H2O6CO2↑＋28H＋ C.a为阳离子交换膜，b为阴离子交换膜 D.N电极反应式为Cr2＋6e－＋8H＋2Cr（OH）3↓＋H2O 解析：D　高温条件下微生物会失活，电池的效率降低，A正确；苯酚在M电极发生氧化反应，电极反应式为C6H5OH－28e－＋11H2O6CO2↑＋28H＋，该装置的目的是对废水进行有效处理，所以废水中不应含有大量H＋，则负极生成的H＋要迁移到中间室，所以a为阳离子交换膜；正极的电极反应式为Cr2＋6e－＋7H2O2Cr（OH）3↓＋8OH－，OH－要迁移到中间室，所以b为阴离子交换膜，迁移到中间室的H＋和氢氧根离子反应生成水使NaCl溶液浓度降低，B、C正确，D错误。 题组三　微生物燃料电池 4.（2024·宿迁沭阳中学期末）某科研小组设计了一种新型双微生物燃料电池装置，如图所示。在a极将生活污水中的有机物（以C6H12O6为例）转化为CO2，b极将酸性工业废水中的硝酸盐转化为N2。下列说法错误的是（　　） A.a极电极反应式为C6H12O6－24e－＋6H2O6CO2↑＋24H＋ B.若b极产生了4.48 L（已换算为标准状况）的气体，则穿过质子交换膜进入左室的H＋数目为2NA C.电池工作时，电流由b极经负载流向a极 D.若用该电池对铅蓄电池进行充电，b极接PbO2极 解析：B　根据装置图可知，b极上N转化为N2，发生还原反应，b极为正极，则a极为负极，a极电极反应式为C6H12O6－24e－＋6H2O6CO2↑＋24H＋，A说法正确；b极产生标准状况下4.48 L N2，转移电子的物质的量为×2×5＝2 mol，则穿过质子交换膜进入右室的H＋数目为2NA，B说法错误；电流由b极经负载流向a极，C说法正确；充电电池充电时，电池正极接外接电源的正极，电池负极接外接电源负极，b极接PbO2极，D说法正确。 5.（2026·保定唐县一中段考）工业上，常用微生物燃料电池处理废水中的有机物，达标后才排放。某废水含醋酸盐，利用微生物燃料电池处理废水原理如图所示，下列叙述正确的是（　　） A.装置工作时，电流由b极经用电器流向a极 B.高温下该装置处理废水的效率高于低温 C.b极反应式为CH3COO－＋2H2O－8e－2CO2↑＋7H＋ D.11.2 L O2反应时有2 mol质子向a极区迁移 解析：C　左侧a电极为燃料电池的正极，右侧b电极为负极，则装置工作时，电流由a极经用电器流向b极，A错误；高温条件微生物的主要成分蛋白质会变性失去活性，导致处理废水的效率降低，B错误；右侧b电极为负极，电极反应式为CH3COO－＋2H2O－8e－2CO2↑＋7H＋，C正确；缺标准状况，无法计算11.2 L氧气的物质的量和质子移动数目，D错误。 题组四　其他常见的新型化学电源 6.（2026·南通海安中学检测）一种可植入人体内的微型电池工作原理如图所示，通过CuO催化血糖反应，从而控制血糖浓度。下列有关说法正确的是（　　） A.电池工作时，化学能全部转化为电能 B.在反应过程中血液中葡萄糖被氧化为葡萄糖酸 C.a电极反应式为O2＋4H＋＋4e－2H2O D.电池工作时，电子由a电极沿导线流向b电极 解析：B　电池工作时，化学能转化为电能、热能等，不能全部转化为电能，A错误；电极a通入氧气，为正极，电解质溶液为碱性，所以a电极反应式为O2＋2H2O＋4e－4OH－，则电极b为负极，失电子，发生氧化反应，所以在反应过程中血液中葡萄糖被氧化为葡萄糖酸，B正确，C错误；电池工作时，电子经过导线从负极流向正极，则电子由b电极沿导线流向a电极，D错误。 7.（2026·江苏木渎高级中学段考）以N2与H2为反应物、溶有A的盐酸为电解质溶液，可制成能固氮的新型燃料电池，其原理如图所示。下列叙述正确的是（　　） A.电流从通H2的电极通过用电器流向通入N2的电极 B.A为NH4Cl C.反应过程中右边区域溶液pH逐渐增大 D.通N2一极的电极反应为N2＋8H＋－6e－2N 解析：B　由图可知，氮气、氢气和盐酸反应生成氯化铵，此新型燃料电池的总反应为N2＋3H2＋2HCl2NH4Cl，A为NH4Cl；H元素的化合价升高，通入氢气的一极为电池的负极，电极方程式为H2－2e－2H＋，N元素的化合价降低，通入氮气的一极为电池的正极，电极方程式为N2＋8H＋＋6e－2N，电流方向为正极流向负极，即电流应从通入氮气的电极通过用电器流向通入氢气的电极，A、D错误，B正确；右边区域为负极区，电极反应为H2－2e－2H＋，生成H＋使溶液pH减小，C错误。 8.（1）将燃煤产生的二氧化碳回收利用，可达到低碳排放的目的。下图是通过人工光合作用，以CO2和H2O为原料制备HCOOH和O2的原理如图1所示。电极b作　正　极，表面发生的电极反应为　CO2＋2e－＋2H＋HCOOH　。 （2）浓差电池中的电动势是由于电池中存在浓度差而产生的。某浓差电池的原理如图2所示，该电池从浓缩海水中提取LiCl的同时又获得了电能。 ①X为　正　极，Y极反应式为　2Cl－－2e－Cl2↑　。 ②Y极生成1 mol Cl2时，　2　mol Li＋移向　X　（填“X”或“Y”）极。 （3）微生物燃料电池是一种利用微生物将化学能直接转化成电能的装置。已知某种甲醇微生物燃料电池中，电解质溶液为酸性，示意图如图3。 ①该电池中外电路电子的流动方向为　从A到B　（填“从A到B”或“从B到A”）。 ②工作结束后，B电极室溶液的pH与工作前相比将　增大　（填“增大”“减小”或“不变”，溶液体积变化忽略不计）。 ③A电极附近甲醇发生的电极反应为　CH3OH＋H2O－6e－6H＋＋CO2↑　。 解析：（1）从图1可以看出，左侧H2O转变成O2，O元素被氧化，电极a为负极，电极反应式为2H2O－4e－4H＋＋O2↑，H＋通过质子交换膜进入右侧发生反应，右侧通入的CO2转变成HCOOH，C元素被还原，电极b为正极，电极反应式为CO2＋2e－＋2H＋HCOOH。（2）根据图2可知生成H2的电极为正极，生成Cl2的电极为负极。（3）①甲醇失去电子，作为电池的负极，所以该电池外电路电子的流动方向为从A到B。②有水生成，pH变大。③CH3OH失电子，生成CO2和H＋，根据化合价变化和元素守恒配平方程式即可得电极反应式：CH3OH＋H2O－6e－6H＋＋CO2↑。 1 / 2 学科网（北京）股份有限公司 $