第10讲 原电池 化学电源 讲义-2026-2027学年高二上学期化学人教版选择性必修1

本高中化学讲义聚焦原电池与化学电源核心知识点，系统梳理原电池工作原理（构成条件、电子与离子移动）、应用（加快反应速率等）、常见化学电源（一次、二次、燃料电池）及电极反应式书写方法，构建从基础原理到实际应用的递进式学习支架。 该资料以考向预测为导向，知识清单与热点题型紧密结合，例题选自多地期中期末试题，助力学生建立“物质性质决定用途”的化学观念，通过分析新型电源培养科学思维。课中辅助教师高效授课，课后通过查漏补缺练习帮助学生巩固知识，提升解决实际问题的能力。

第10讲 原电池 化学电源 【考向预测】 1.此部分内容在高考选择题中常有一道，也常出现在原理类非选择题中。 2.高考主要考查点：一是原电池正负极判断、电极反应式书写；二是电池工作过程中电子、离子迁移及溶液 pH 变化分析；三是以新型化学电源为背景，考查氧化还原本质与简单计算。 ( 知识梳理 · 题型预览 ) 热点题型一：原电池的工作原理 热点题型二：原电池的工作原理的应用 热点题型三：常见化学电源 热点题型四：电极反应式的书写 ( 知识点1：原电池的工作原理 ) 【知识清单】 1．概念和反应本质 原电池是把化学能转化为电能的装置。其本质是能自发进行的氧化还原反应。 2.原电池的构成条件 一看反应：看是否有能自发进行的氧化还原反应发生(一般是活动性强的金属与电解质溶液反应)。 二看两电极：一般是活动性不同的两电极。 三看是否形成闭合回路，形成闭合回路需三个条件： 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。 3.工作原理(以铜锌原电池为例) (1)反应原理 电极名称 负极 正极 电极材料 锌片 铜片 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，K＋移向正极，Cl－移向负极 (2)盐桥的组成：盐桥中装有饱和的KCl、KNO3等溶液和琼胶制成的胶冻。 (3)盐桥的作用：a．连接内电路，形成闭合回路； b．维持两电极电势差(平衡电荷)，使电池能持续提供电流。 4.原电池装置中的3个移动方向 (1)电子移向：电子从负极流出经外电路流入正极。（负失正得） (2)电流方向：电流从正极流向负极。 (3)离子移动方向：阳离子向正极移动，阴离子向负极移动。(负负正正)。 热点题型一：原电池的工作原理1．（25-26高一下·山东临沂·期中）某化学兴趣小组的同学设计了如图所示原电池装置。下列说法不正确的是 A．该装置反应的能量变化可用如图表示 B．工作时，电子从Zn片流向Cu片，然后经过溶液回到Zn片 C．电池工作时，溶液中向Zn电极移动 D．电池工作一段时间后，溶液质量增加 2．（25-26高二上·湖南邵阳·期末）原电池的正极发生反应 A．氧化 B．还原 C．氧化还原 D．无法确定 3．（25-26高二下·云南曲靖·期中）某原电池装置如图所示；锌片和铜片插入稀硫酸中，用导线连接，电流表指针偏转。下列说法正确的是 A．锌片作正极，发生还原反应 B．电子从铜片经导线流向锌片 C．铜片表面有气泡产生 D．稀硫酸中的H+向锌片移动 4．（25-26高二上·云南曲靖·期末）关于原电池，下列说法正确的是 A．原电池是将化学能转化为电能的装置 B．原电池中正极发生氧化反应 C．原电池工作时，电子从负极经电解质溶液流向正极 D．任何氧化还原反应都可以设计成原电池 5．（4.1.1原电池的工作原理—随堂检测）下列装置能构成原电池的是 A． B． C． D． ( 知识点2：原电池的工作原理的应用 ) 【知识清单】 1.加快氧化还原反应的速率 一个自发进行的氧化还原反应，形成原电池时会使反应速率加快。 2.比较金属活动性强弱 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 热点题型二：原电池的工作原理的应用 6．（24-25高二上·贵州铜仁·阶段检测）某原电池总反应方程式为，能实现该反应的原电池组成是 A．正极为铜，负极为铁，电解质溶液为FeCl3溶液 B．正极为石墨，负极为铜，电解质溶液为FeCl3溶液 C．正极为铜，负极为铁，电解质溶液为CuSO4溶液 D．正极为石墨，负极为铜，电解质溶液为CuSO4溶液 7．（25-26高二上·河南周口·期末）用铁片与稀硫酸反应制取氢气时，下列措施能使氢气生成速率加大的是 A．不用稀硫酸，改用98%浓硫酸 B．加入固体无水硫酸铜 C．降低温度 D．加入适量的水 8．（25-26高二下·黑龙江哈尔滨·期末）下列事实不用原电池原理解释的是 A．轮船水线以下的船壳上装一定数量的锌块 B．烧过菜的铁锅加入清水放置，出现红棕色的锈斑 C．纯锌与稀硫酸反应时，滴入少量CuSO4溶液后反应速率加快 D．红热的铁丝与冷水接触，表面形成蓝黑色保护层 9．（25-26高一下·黑龙江佳木斯·期中）有 A、B、C、D 四种金属，按下表中装置进行实验，则A、B、C、D  金属活动性由强到弱的顺序为 装置 甲 乙 丙 丁 现象 电流从A到B Cu2+移向C D发生还原反应 D上有固体析出， C上无明显现象 A．B>A>D>C B．B>A>C>D C．D>C>B>A D．D>C>A>B 10．（25-26高二上·山东青岛·期中）有a、b、c、d四个金属电极，有关的反应装置及部分反应现象如下，由此可判断这四种金属的活动性顺序是 (1) (2) (3) (4) a极质量减小， b极质量增加 b极有气体产生， c极无变化 d极溶解，c极 有气体产生 电流从a极 流向d极 A．d>a>b>c B．b>c>d>a C．a>b>c>d D．a>b>d>c ( 知识点3：常见化学电源 ) 1．一次电池——不能充电复原继续使用 (1)碱性锌锰干电池 正极反应：2MnO2＋2H2O＋2e－=2MnO(OH)＋2OH－； 负极反应：Zn＋2OH－－2e－=Zn(OH)2； 总反应：Zn＋2MnO2＋2H2O=2MnO(OH)＋Zn(OH)2。 (2)锌银电池 负极反应：Zn＋2OH－－2e－=Zn(OH)2； 正极反应：Ag2O＋H2O＋2e－=2Ag＋2OH－； 总反应：Zn＋Ag2O＋H2O=Zn(OH)2＋2Ag。 (3)锂电池 LiSOCl2电池可用于心脏起博器，该电池的电极材料分别为锂和碳，电解液是LiAlCl4SOCl2，负极反应：4Li－4e－=4Li＋ 正极反应：2SOCl2＋4e－=SO2↑＋S↓＋4Cl－ 总反应： 4Li＋2SOCl2=4LiCl＋SO2↑＋S。 2．二次电池——放电后能充电复原继续使用 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。 总反应为Pb(s)＋PbO2(s)＋2H2SO4(aq)2PbSO4(s)＋2H2O(l)。 注意： 可充电电池充电时原来的负极发生还原反应(生成原来消耗的物质)，即作阴极，连接电源的负极；同理，原来的正极连接电源的正极作阳极，简记为负连负，正连正。 3．“高效、环境友好”的燃料电池 （1）．燃料电池 燃料电池是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。电极本身不包含活性物质，只是一个催化转化元件。燃料电池工作时，燃料和氧化剂连续地由外部供给，在电极上不断地进行反应，生成物不断地被排出，于是电池就连续不断地提供电能。 （2）．氢氧燃料电池是一种清洁高效的燃料电池 ①基本构造 ②工作原理 酸性电解质(H2SO4) 碱性电解质(KOH) 负极反应 2H2－4e－===4H＋ 2H2－4e－＋4OH－===4H2O 正极反应 O2＋4e－＋4H＋===2H2O O2＋4e－＋2H2O===4OH－ 总反应 2H2＋O2===2H2O 热点题型三：常见化学电源 11．（25-26高一下·贵州遵义·期中）近年来电池研发领域涌现“纸电池”，图展示了纸电池的基本结构，主要包括电极，电解液和隔离膜，电极和电解液均“嵌”在纸中，某同学利用氯化钠，蒸馏水和滤纸制备了电解液和隔离膜，用铜片与锌片制作了一个简易纸电池，总反应为，用电流表测试指针发生偏转。下列说法不正确的是 A．Zn片为负极 B．空气中的氧气在铜片失去电子 C．该原电池的电解质溶液可以是NaCl溶液 D．该电池有轻薄柔软等优点 12．（24-25高三上·河北雄安·开学考试）微生物燃料电池可有效处理各个领域的污废水，并实现污废水中有机污染物高效转化为清洁电力，其原理如图所示。下列说法正确的是 A．a为电池的正极 B．电极电势：a＞b C．a极电极反应为 D．每处理45gHCOO-，则消耗O2的体积为11.2L 13．（2026·北京昌平·二模）一种高性能的碱性硼化钒()—空气电池装置示意图如下。 总反应为：(中的化合价为) 该电池工作时，下列说法不正确的是 A．复合碳电极上发生还原反应 B．电极发生反应： C．若有(标准状况)参与反应，有通过阴离子交换膜移向负极 D．正极区溶液的降低、负极区溶液的升高 14．（25-26高二下·河南许昌·期中）火星探测器采用电池供电，该电池的工作原理如图所示。下列说法正确的是 A．通过离子交换膜向Li电极移动 B．催化电极上的还原产物和无机碳可吸附，减小电阻 C．可采用含的水溶液作电解质溶液 D．若将装置中的Li电极改为Na电极，电池的比能量降低 15．（2026·广东广州·三模）某科研小组设计如图装置，实现含盐废水(以NaCl为例)和造纸废水(以含葡萄糖为例)的有效处理，并获得HCl溶液和NaOH溶液。已知，电极A和电极B均为惰性电极，M、N、P膜为离子交换膜。下列说法正确的是 A．电势：电极A＞电极B B．M膜和P膜均为阴离子交换膜 C．该装置工作时，Ⅱ室和Ⅳ室溶液的pH均升高 D．消耗，理论上可获得24 mol NaOH和24 mol HCl 16．（2025·陕西咸阳·一模）电化学法制备盐酸羟胺（NH2OH·HCl）有诸多优点而在工业上被广泛应用。制备原理如图Ⅰ所示，A室电极上的反应机理如图Ⅱ所示。下列说法错误的是 A．一段时间后，B室中盐酸的浓度不变 B．正极反应式为 C．该电池总反应的原子利用率为100% D．3 mol H+通过交换膜，可得1 mol盐酸羟胺 17．（24-25高二上·广东佛山·期末）一种锌-空气电池的简易装置结构如图所示。下列说法错误的是 A．电子流动方向：凝胶→石墨 B．金属Zn为负极 C．石墨电极反应式： D．空气中的等酸性气体会影响电池的性能 18．（25-26高二上·浙江·阶段检测）沉积物微生物燃料电池可处理含硫废水，其工作原理示意图如图： 已知：光合菌发生的光合作用反应式为 沉积物 中的 Fe为+2价且在反应过程中 Fe化合价不变，下列说法不正确的是 A．碳棒b为电池的正极 B．碳棒a表面发生的第二步电极反应式为 C．负极室每处理 1mol沉积物 则转移(2+6x) mol电子 D．若光合菌产生的氧气被全部反应，则该电池每消耗32gO2，正极室质量增加44g 19．（2025·河南·三模）我国科学家将纳米级嵌入电极材料，能大大提高可充电铝离子电池的容量，其放电工作原理如图所示。其中有机离子导体主要含，隔膜仅允许含铝元素的微粒通过。 下列说法正确的是 A．电极电势： B．放电时，可经过隔膜进入左极室中 C．放电时，电池的负极反应式为 D．若从电极表面脱落，则电池单位质量释放电量增加 20．（24-25高二下·江苏盐城·期末）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 D．电池工作时，电子由a电极沿导线流向b电极 ( 知识点4：电极反应式的书写 ) 【知识清单】 1．原电池电极反应式的书写 书写电极反应式时，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电极反应式。 (1)书写步骤 (2)书写方法 ①拆分法 a．写出原电池的总反应，如2Fe3＋＋Cu=2Fe2＋＋Cu2＋。 b．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、电荷守恒及电子得失守恒配平两个半反应： 正极：2Fe3＋＋2e－=2Fe2＋ 负极：Cu－2e－=Cu2＋ ②加减法 a．写出总反应，如Li＋LiMn2O4=Li2Mn2O4。 b．写出其中容易写出的一个半反应(正极或负极)，如Li－e－=Li＋(负极)。 c．利用总反应式与上述的一极反应式相减，即得另一个电极的反应式， 即LiMn2O4＋Li＋＋e－=Li2Mn2O4(正极)。 2．燃料电池电极反应式的书写 第一步：写出燃料电池反应的总反应式 燃料电池的总反应与燃料的燃烧反应一致，若产物能和电解质反应则总反应为加和后的反应。 如甲烷燃料电池(电解质为NaOH溶液)的反应式为 CH4＋2O2=CO2＋2H2O① CO2＋2NaOH=Na2CO3＋H2O② ①式＋②式得燃料电池总反应式为 CH4＋2O2＋2NaOH=Na2CO3＋3H2O。 第二步：写出电池的正极反应式 根据燃料电池的特点，一般在正极上发生还原反应的物质是O2，随着电解质溶液的不同，其电极反应式有所不同，大致有以下四种情况： ①酸性电解质溶液环境下电极反应式：O2＋4H＋＋4e－=2H2O； ②碱性电解质溶液环境下电极反应式：O2＋2H2O＋4e－=4OH－； ③固体电解质(高温下能传导O2－)环境下电极反应式：O2＋4e－=2O2－； ④熔融碳酸盐(如熔融K2CO3)环境下电极反应式：O2＋2CO2＋4e－=2CO。 第三步：根据电池总反应式和正极反应式，写出负极反应式，电池反应的总反应式－电池正极反应式＝电池负极反应式。因为O2不是负极反应物，因此两个反应式相减时要彻底消除O2。 热点题型四：电极反应式的书写 21．（25-26高二上·江西南昌·期末）通常氢氧燃料电池有酸式和碱式两种，试回答下列问题： (1)在酸式介质中，负极反应的物质为_________，正极反应的物质为_______，酸式电池的电极反应：负极：_______，正极：_______。电解质溶液pH的变化_______(填“变大”，“变小”，“不变”)。 (2)在碱式介质中，碱式电池的电极反应：负极：_______，正极：______。电解质溶液pH的变化_______(填“变大”，“变小”，“不变”)。 (3)氢氧燃料电池汽车作为上海世博园中的交通工具之一，下列有关说法不正确的是________。 A．太阳光催化分解水制氢气比电解水制氢气更为科学 B．氢氧燃料电池作为汽车动力更能保护环境 C．以稀H2SO4、KOH为介质的氢氧燃料电池的负极电极反应式相同 D．以稀H2SO4、KOH为介质的氢氧燃料电池的总反应式相同 22．（25-26高二上·湖南邵阳·期末）某小组同学在实验室中组装如图所示装置，a为铁片，b为石墨，请回答： (1)从能量转化的角度看，该装置是将_________________(填能量转化的形式)，符合该装置的化学反应类型一定是_____________反应。 (2)若容器内盛有溶液，则b极的电极反应式是_______________________，b极附近观察到的现象是___________________________；a极的电极反应式是_______________________。该装置发生的总反应为_________________________。 (3)导线中电子流动的方向是_______(用“a→b”或“b→a”表示)。溶液中的阳离子向_______(填“a”或“b”)极方向移动，阴离子向______(填“a”或“b”极方向移动）。 23．（4.1.1原电池的工作原理—课前预习）回顾复习原电池的工作原理及形成条件 (1)由图1装置回顾原电池工作原理 ①电极上 锌片_________电子，是_________极，电极反应式：__________________。 铜片上Cu2＋_________电子，铜片是_________极，电极反应式：__________________。 ②外电路中：电子由_________片流向_________片。 ③溶液中：移向_________片，Cu2＋移向_________片。总反应方程式：__________________。 (2)原电池的构成条件 ①定义：把_________能转化为_________能的装置。 ②构成条件 24．（25-26高二上·湖北武汉·阶段检测）写出下列常见化学电源的正负极离子反应方程式： (1)铅酸蓄电池 正极：_____________。 负极：_____________。 (2)氢氧燃料电池(电解质为硫酸) 正极：_____________。 负极：_____________。 (3)氢氧燃料电池(电解质为能传递氧离子的固体氧化物) 正极：_____________。 负极：_____________。 (4)乙醇(C2H5OH)燃料电池(电解质为KOH溶液) 正极：_____________。 负极：_____________。 (5)乙醇(C2H5OH)燃料电池(电解质为熔融的碳酸盐) 正极：_____________。 负极：_____________。 25．（25-26高二上·四川眉山·期中）完成下列问题 (1)用反应Fe+2Fe3+=3Fe2+设计原电池，正极电极反应为___________。 (2)如图为甲烷燃料电池原理示意图。 甲烷通入的一极的电极反应式：___________当电路中累计有2mol电子通过时，消耗的氧气体积为(在标准状况下)___________L。 (3)为提升电池循环效率和稳定性，科学家近期利用三维多孔海绵状Zn(3D−Zn)可以高效沉积ZnO的特点，设计了采用强碱性电解质的3D−Zn—NiOOH二次电池，结构如下图所示。电池反应为Zn(s)+2NiOOH(s)+H2O(l)ZnO(s)+2Ni(OH)2(s)。 写出该电池的负极电极反应式___________； (4)某学习小组用如下图所示装置A、B分别探究金属铝与稀氢氧化钠溶液的反应，实验过程中装置A中烧杯内的溶液温度升高，装置B中烧杯的电流计指针发生偏转，请回答以下问题。 装置B中Mg上的现象是___________，Al发生的电极反应式是___________。 ( 课后提升 · 查漏补缺 ) 1．（25-26高二上·湖南邵阳·阶段检测）下列关于原电池的说法正确的是 A．原电池是将电能转化为化学能的装置 B．在铜锌原电池(稀硫酸为电解质溶液)中，铜电极上发生氧化反应 C．构成原电池的两极必须是两种不同的金属 D．原电池工作时，电子由负极经导线流向正极，溶液中阳离子向正极移动 2．（24-25高二上·江苏镇江·阶段检测）某同学用如图所示装置探究原电池的工作原理，并推出下列结论，其中不正确的是 A．锌片不断溶解，说明失去电子 B．铜片表面有气泡产生，说明在铜片表面生成 C．电流表指针发生偏转，说明该装置将电能转化为化学能 D．该装置发生的总反应为 3．（26-27高二上·青海海东·开学考试）化学电源在日常生活和高科技领域中都有广泛应用。下列说法正确的是 A．图甲：向Cu电极方向移动，Cu电极附近溶液中H＋浓度增大 B．图乙：该电池正极材料是Ag2O C．图丙：锌筒作负极，发生还原反应，锌筒会变薄 D．图丁：该电池是一次电池，可以重复使用 4．（25-26高二上·甘肃陇南·阶段检测）机动车(如汽车)往往需要配备电池，下列说法正确的是 A．Mg比Al活泼，在任意电解质溶液形成的原电池中，Mg总是作负极 B．任意一种原电池放电时，放电前后正极的电极材料质量总是保持不变 C．任意一种原电池放电时，放电前后负极的电极材料质量总是减轻 D．25℃时，理论上自发进行的氧化还原反应均可设计成原电池 5．（25-26高一下·天津滨海新区·期中）A、B、C是三种金属，根据下列①、②两个实验，确定它们的还原性强弱的顺序为 ①、将A与B浸在稀硫酸中用导线相连，A上有气泡放出，B逐渐溶解 ②、将C浸入A的盐溶液中，无金属析出 A．A＞B＞C B．B＞C＞A C．C＞A＞B D．B＞A＞C 6．（25-26高一下·河南新乡·阶段检测）用如图所示装置探究原电池的工作原理，下列说法正确的是 A．电池工作过程中电能转化为化学能 B．电子由电极通过外电路流向石墨电极 C．石墨电极发生还原反应，电极反应式： D．若将溶液换成稀硫酸，则石墨电极产生 7．（2026·吉林长春·三模）以1，3-二氟丙烷做电解液，可显著提升锂金属电池在低温环境下的性能。一种基于1，3-二氟丙烷电解液、正极材料为的锂金属电池工作原理如图所示，下列说法错误的是 A．放电时，嵌入正极材料中 B．放电时，a电极的质量减小，b电极的质量增加 C．低温下，1，3-二氟丙烷与可快速实现结合与分离 D．放电时，b电极反应式为 8．（24-25高二下·浙江衢州·期末）在微生物作用下，可将废水中有机物的化学能直接转化为电能，其装置如图所示。下列说法正确的是 A．M为原电池正极 B．电子流动方向： C．N电极反应式： D．废水的温度越高，该装置处理废水的效率也越高 9．（2025·甘肃白银·模拟预测）某研究团队开发出一种新型的固态电池(SSBs)他们先将纤维素与邻苯二甲酸酐转化为纤维素邻苯二甲酸酯大分子(CP)，再将CP与锂盐混合，形成固体电解质体系(CP-SSE)，该电池放电时的工作原理如图所示。下列说法错误的是 A．利用纤维素制备CP-SSE符合可持续发展要求 B．CP分子间存在氢键，使其具有卓越的机械性能 C．放电时，b极反应为 D．充电时，当生成1mol 时，有7g 向左穿过CP-SSE 10．（24-25高二上·江苏无锡·期末）铅蓄电池的工作原理可表示为，其构造示意图如图所示。下列有关说法不正确的是   A．放电时，正、负电极质量均增大 B．放电时，溶液的pH减小 C．充电时，Pb与电源负极相连接 D．充电时，每消耗，转移电子数为 11．（26-27高二上·河南开封·阶段检测）完成下列问题 (1)恒温条件下，可逆反应：在体积固定的密闭容器中进行，达到平衡状态的标志是_________； A．单位时间内消耗的同时生成 B．混合气体的密度不再改变的状态 C．混合气体的压强不再改变的状态 D．混合气体的平均摩尔质量不再改变的状态 E．CO、、浓度之比为1∶2∶1的状态 (2)工业上在恒容密闭容器中用下列反应合成甲醇：   ①如表所列数据是反应在不同温度下的化学平衡常数() 温度 2.041 0.270 0.012 A．由表中数据判断该反应的_________0(填“>”、“=”或“<”)； B．某温度下，将和充入的密闭容器中，充分反应后达到平衡时测得，则此段时间内该反应的平均速率为_________，CO的转化率为_________，此时的温度为_________，平衡后向容器中再充入和，此时，_________。(填“>”、“=”或“<”) ②要提高CO的转化率，可以采取的措施是_________。 a．升温       b．加入催化剂       c．增加CO的浓度       d．恒容充入       e．分离出甲醇 (3)下图为甲醇燃料电池的简易装置，a电极的电极反应式为____________________。 12．（25-26高一下·新疆伊犁·期中）回答下列问题： (1)键能是表征化学键强度的物理量，可以用键断裂时所需能量的大小来衡量。从断键和成键的角度分析反应中能量的变化，化学键的键能如表所示： 化学键 键能() 436 496 463 则生成可以__________(填“放出”或“吸收”)__________kJ热量。 (2)有a、b、c、d四个金属电极，有关的反应装置及部分反应现象如下： 实验装置 甲 乙 丙 丁 部分实验现象 a极质量减小，b极质量增加 b极有气体产生，c极无变化 d极溶解，c极有气体产生 电流计指示在导线中电流从a极流向d极 根据实验现象回答下列问题： ①装置甲中b极的电极反应式为______________________________。 ②装置丙溶液中的移向__________(填“c”或“d”)极。 (3)为减少汽车尾气的污染，逐步向着新能源汽车发展。肼—空气燃料电池是一种碱性电池，无污染，能量高，有广泛的应用前景，工作原理如图所示。 ①负极电极反应式为______________________________。 ②当电池工作时电路中通过了1mol电子，计算标准状况下负极生成气体的体积__________。 13．（24-25高一下·安徽·期中）电池的发展是化学对人类的一项重大贡献。某化学兴趣小组探究不同条件下化学能转化为电能的装置如图所示。请回答下列问题： (1)若烧杯中的溶液为硫酸铜溶液，a是Zn、b是Cu，A为电流计。 ①下列有关说法错误的是___________(填标号)。 a．该装置工作过程中主要将化学能转化为电能 b．一段时间后，烧杯中溶液质量减少 c．一段时间后，b电极质量增加 ②假设反应前两电极质量相等，若外电路导线中转移个电子时，两电极质量理论上相差___________g。 (2)若a为Al，b为Mg，电解质溶液为NaOH溶液，则该电池的负极反应式为___________，溶液中的移向___________电极(填“a”或“b”)。 (3)若a为Fe，b为Cu，电解质溶液为浓硝酸，则该电池的正极为___________(填“Fe”或“Cu”)，电池的负极反应式为___________。 (4)若该电池为CO燃料电池，电解质溶液为稀硫酸，电子经导线由a电极移向b电极，则CO应通入___________电极(填“a”或“b”)，该电极反应式为___________。 第1页（共2页） 第1页（共2页） 学科网（北京）股份有限公司 $ 第10讲 原电池 化学电源 【考向预测】 1.此部分内容在高考选择题中常有一道，也常出现在原理类非选择题中。 2.高考主要考查点：一是原电池正负极判断、电极反应式书写；二是电池工作过程中电子、离子迁移及溶液 pH 变化分析；三是以新型化学电源为背景，考查氧化还原本质与简单计算。 ( 知识梳理 · 题型预览 ) 热点题型一：原电池的工作原理 热点题型二：原电池的工作原理的应用 热点题型三：常见化学电源 热点题型四：电极反应式的书写 ( 知识点1：原电池的工作原理 ) 【知识清单】 1．概念和反应本质 原电池是把化学能转化为电能的装置。其本质是能自发进行的氧化还原反应。 2.原电池的构成条件 一看反应：看是否有能自发进行的氧化还原反应发生(一般是活动性强的金属与电解质溶液反应)。 二看两电极：一般是活动性不同的两电极。 三看是否形成闭合回路，形成闭合回路需三个条件： 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。 3.工作原理(以铜锌原电池为例) (1)反应原理 电极名称 负极 正极 电极材料 锌片 铜片 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，K＋移向正极，Cl－移向负极 (2)盐桥的组成：盐桥中装有饱和的KCl、KNO3等溶液和琼胶制成的胶冻。 (3)盐桥的作用：a．连接内电路，形成闭合回路； b．维持两电极电势差(平衡电荷)，使电池能持续提供电流。 4.原电池装置中的3个移动方向 (1)电子移向：电子从负极流出经外电路流入正极。（负失正得） (2)电流方向：电流从正极流向负极。 (3)离子移动方向：阳离子向正极移动，阴离子向负极移动。(负负正正)。 热点题型一：原电池的工作原理1．（25-26高一下·山东临沂·期中）某化学兴趣小组的同学设计了如图所示原电池装置。下列说法不正确的是 A．该装置反应的能量变化可用如图表示 B．工作时，电子从Zn片流向Cu片，然后经过溶液回到Zn片 C．电池工作时，溶液中向Zn电极移动 D．电池工作一段时间后，溶液质量增加 【答案】B 【知识点】吸热反应和放热反应、原电池原理理解、原电池电子流向判断及应用、原电池正负极判断、原电池电解质溶液中离子的移向判断及应用 【详解】A．该装置为原电池，原电池为化学能转化为电能的装置，是放热反应，该装置反应的能量变化可用如图表示，A正确； B．原电池工作时，活泼金属失电子，Zn的金属性比Cu强，故锌电极为负极，铜电极为正极，Zn失电子经外电路流向Cu片，但电子不会进入溶液，B错误； C．由B项可知，锌电极为负极，铜电极为正极，在原电池中电解液中阴离子向负极移动，故溶液中向Zn电极移动，C正确； D．该原电池总反应为：Zn+2H+=Zn2++H2↑，锌的相对原子量为65，H2相对分子质量为2，即若溶液中增加65 g Zn2+，同时会减少2 g H+，故电池工作一段时间后，溶液质量增加，D正确； 故选B。 2．（25-26高二上·湖南邵阳·期末）原电池的正极发生反应 A．氧化 B．还原 C．氧化还原 D．无法确定 【答案】B 【知识点】原电池的基本概念、原电池原理理解、原电池正负极判断、氧化反应、还原反应的判断 【详解】原电池工作时负极失电子发生氧化反应，原电池正极得到电子，所含元素化合价降低，发生还原反应，B正确； 故选B。 3．（25-26高二下·云南曲靖·期中）某原电池装置如图所示；锌片和铜片插入稀硫酸中，用导线连接，电流表指针偏转。下列说法正确的是 A．锌片作正极，发生还原反应 B．电子从铜片经导线流向锌片 C．铜片表面有气泡产生 D．稀硫酸中的H+向锌片移动 【答案】C 【知识点】原电池原理理解、原电池电子流向判断及应用、原电池正负极判断、原电池电解质溶液中离子的移向判断及应用 【详解】A．金属活动性强于，锌片作负极，发生失电子的氧化反应，A错误； B．原电池中电子由负极经导线流向正极，即电子从锌片经导线流向铜片，B错误； C．铜片为正极，溶液中在铜片表面得电子生成，因此铜片表面有气泡产生，C正确； D．原电池中阳离子向正极移动，因此稀硫酸中的向铜片移动，D错误； 故选C。 4．（25-26高二上·云南曲靖·期末）关于原电池，下列说法正确的是 A．原电池是将化学能转化为电能的装置 B．原电池中正极发生氧化反应 C．原电池工作时，电子从负极经电解质溶液流向正极 D．任何氧化还原反应都可以设计成原电池 【答案】A 【知识点】原电池的基本概念、原电池原理理解、原电池电子流向判断及应用、原电池正负极判断、设计原电池 【详解】A．原电池是通过自发氧化还原反应将化学能转化为电能的装置，符合原电池的基本定义，A正确； B．原电池中正极得到电子，元素化合价降低，发生还原反应，负极才发生氧化反应，B错误； C．原电池工作时，电子仅能在导体中迁移，从负极经外电路流向正极，电解质溶液依靠阴、阳离子定向移动导电，电子不能进入电解质溶液，C错误； D．只有自发进行的氧化还原反应才能设计为原电池，非自发的氧化还原反应无法直接设计为原电池，D错误； 答案选A。 5．（4.1.1原电池的工作原理—随堂检测）下列装置能构成原电池的是 A． B． C． D． 【答案】B 【知识点】原电池的基本概念、原电池的判断、原电池原理理解 【详解】A．无水乙醇属于非电解质，不能电离出自由移动的离子，无法导电，不满足原电池需要电解质溶液的构成要求，不能构成原电池，A错误； B．Al和Pt是活泼性不同的电极，稀硫酸为电解质溶液，Al可与稀硫酸发生自发的氧化还原反应，且两电极通过导线连接形成闭合回路，满足原电池全部构成条件，能构成原电池，B正确； C．Fe和Mg为活泼性不同的电极，食盐水为电解质溶液，但两电极未连接，没有形成闭合回路，不能构成原电池，C错误； D．两电极均为石墨，活泼性相同，不存在电势差，且石墨和稀盐酸不能发生自发的氧化还原反应，不能构成原电池，D错误； 故选B。 ( 知识点2：原电池的工作原理的应用 ) 【知识清单】 1.加快氧化还原反应的速率 一个自发进行的氧化还原反应，形成原电池时会使反应速率加快。 2.比较金属活动性强弱 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 热点题型二：原电池的工作原理的应用6．（24-25高二上·贵州铜仁·阶段检测）某原电池总反应方程式为，能实现该反应的原电池组成是 A．正极为铜，负极为铁，电解质溶液为FeCl3溶液 B．正极为石墨，负极为铜，电解质溶液为FeCl3溶液 C．正极为铜，负极为铁，电解质溶液为CuSO4溶液 D．正极为石墨，负极为铜，电解质溶液为CuSO4溶液 【答案】B 【知识点】原电池原理理解、原电池正负极判断、原电池电极反应式书写、原电池原理的综合应用、设计原电池 【详解】A．负极为铁，铁比铜活泼，优先失电子，总反应为，无法实现题给反应，A错误； B．负极为铜，铜失电子生成，正极为惰性石墨，电解质溶液中在正极得电子生成，总反应为，B正确； C．负极为铁，电解质为溶液，总反应为，无法实现题给反应，C错误； D．电解质为溶液，无参与反应，无法实现题给反应，D错误； 故选B。 7．（25-26高二上·河南周口·期末）用铁片与稀硫酸反应制取氢气时，下列措施能使氢气生成速率加大的是 A．不用稀硫酸，改用98%浓硫酸 B．加入固体无水硫酸铜 C．降低温度 D．加入适量的水 【答案】B 【知识点】浓硫酸的强氧化性、浓度对化学反应速率的影响、温度对化学反应速率的影响、外因对化学反应速率影响的综合分析、原电池原理对化学反应速率的影响 【详解】A．常温下98%浓硫酸会使铁发生钝化，且浓硫酸具有强氧化性，与铁反应生成而非，不能加快氢气生成速率，A错误； B．加入无水硫酸铜后，Fe与CuSO4发生置换反应生成Cu，Fe、Cu与稀硫酸构成原电池，使氢气生成速率加快，B正确； C．降低温度会使反应活化分子百分数减小，反应速率减慢，C错误； D．加入适量水会稀释稀硫酸，使降低，反应速率减慢，D错误； 故答案选B。 8．（25-26高二下·黑龙江哈尔滨·期末）下列事实不用原电池原理解释的是 A．轮船水线以下的船壳上装一定数量的锌块 B．烧过菜的铁锅加入清水放置，出现红棕色的锈斑 C．纯锌与稀硫酸反应时，滴入少量CuSO4溶液后反应速率加快 D．红热的铁丝与冷水接触，表面形成蓝黑色保护层 【答案】D 【知识点】原电池原理理解、原电池原理对化学反应速率的影响、金属的防护 【详解】A．轮船水线下的锌块、铁与海水构成原电池，锌作负极被腐蚀、铁作正极被保护，用到原电池原理，A不符合题意； B．烧过菜的铁锅残留电解质溶液，同铁锅的铁、碳构成原电池，铁发生吸氧腐蚀生成红棕色锈斑，用到原电池原理，B不符合题意； C．锌置换出中的铜，锌、铜与稀硫酸构成原电池，加快了反应速率，用到原电池原理，C不符合题意； D．红热铁丝与冷水接触，是铁和水蒸气直接发生化学反应生成四氧化三铁，无原电池结构形成，不用原电池原理解释，D符合题意； 答案选D。 9．（25-26高一下·黑龙江佳木斯·期中）有 A、B、C、D 四种金属，按下表中装置进行实验，则A、B、C、D  金属活动性由强到弱的顺序为 装置 甲 乙 丙 丁 现象 电流从A到B Cu2+移向C D发生还原反应 D上有固体析出， C上无明显现象 A．B>A>D>C B．B>A>C>D C．D>C>B>A D．D>C>A>B 【答案】A 【知识点】原电池原理理解、原电池电子流向判断及应用、原电池正负极判断、利用原电池原理比较金属活动性强弱、原电池电解质溶液中离子的移向判断及应用 【详解】甲装置为原电池，电流从正极沿外电路流向负极，电流从A到B说明A为正极、B为负极，原电池负极金属活动性更强，故；乙装置为原电池，电解质溶液中阳离子向正极移动，移向C说明C为正极、B为负极，故；丙装置为原电池，正极发生得电子的还原反应，D发生还原反应说明D为正极、A为负极，故；丁装置中D上有固体（）析出，说明D能置换出中的，活动性；C无明显现象说明C不能置换，活动性，故。综上金属活动性由强到弱顺序为，故选A。 10．（25-26高二上·山东青岛·期中）有a、b、c、d四个金属电极，有关的反应装置及部分反应现象如下，由此可判断这四种金属的活动性顺序是 (1) (2) (3) (4) a极质量减小， b极质量增加 b极有气体产生， c极无变化 d极溶解，c极 有气体产生 电流从a极 流向d极 A．d>a>b>c B．b>c>d>a C．a>b>c>d D．a>b>d>c 【答案】A 【知识点】原电池原理理解、原电池电子流向判断及应用、原电池正负极判断、利用原电池原理比较金属活动性强弱 【详解】由实验1中a极质量减小、b极质量增加，可知a为原电池负极、b为正极，金属活泼性a>b；实验2中未构成原电池，b极有气体、c极无变化，得活泼性b>c；实验3中d极溶解、c极有气体，得d为负极、c极为正极，故活泼性d>c；实验4中电流从a极流向d极，电流由正极流向负极，故d为负极、a极为正极，故活泼性d>a；综合得金属活动性顺序为d>a>b>c，A正确； 故答案选A。 ( 知识点3：常见化学电源 ) 1．一次电池——不能充电复原继续使用 (1)碱性锌锰干电池 正极反应：2MnO2＋2H2O＋2e－=2MnO(OH)＋2OH－； 负极反应：Zn＋2OH－－2e－=Zn(OH)2； 总反应：Zn＋2MnO2＋2H2O=2MnO(OH)＋Zn(OH)2。 (2)锌银电池 负极反应：Zn＋2OH－－2e－=Zn(OH)2； 正极反应：Ag2O＋H2O＋2e－=2Ag＋2OH－； 总反应：Zn＋Ag2O＋H2O=Zn(OH)2＋2Ag。 (3)锂电池 LiSOCl2电池可用于心脏起博器，该电池的电极材料分别为锂和碳，电解液是LiAlCl4SOCl2，负极反应：4Li－4e－=4Li＋ 正极反应：2SOCl2＋4e－=SO2↑＋S↓＋4Cl－ 总反应： 4Li＋2SOCl2=4LiCl＋SO2↑＋S。 2．二次电池——放电后能充电复原继续使用 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。 总反应为Pb(s)＋PbO2(s)＋2H2SO4(aq)2PbSO4(s)＋2H2O(l)。 注意： 可充电电池充电时原来的负极发生还原反应(生成原来消耗的物质)，即作阴极，连接电源的负极；同理，原来的正极连接电源的正极作阳极，简记为负连负，正连正。 3．“高效、环境友好”的燃料电池 （1）．燃料电池 燃料电池是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。电极本身不包含活性物质，只是一个催化转化元件。燃料电池工作时，燃料和氧化剂连续地由外部供给，在电极上不断地进行反应，生成物不断地被排出，于是电池就连续不断地提供电能。 （2）．氢氧燃料电池是一种清洁高效的燃料电池 ①基本构造 ②工作原理 酸性电解质(H2SO4) 碱性电解质(KOH) 负极反应 2H2－4e－===4H＋ 2H2－4e－＋4OH－===4H2O 正极反应 O2＋4e－＋4H＋===2H2O O2＋4e－＋2H2O===4OH－ 总反应 2H2＋O2===2H2O 热点题型三：常见化学电源11．（25-26高一下·贵州遵义·期中）近年来电池研发领域涌现“纸电池”，图展示了纸电池的基本结构，主要包括电极，电解液和隔离膜，电极和电解液均“嵌”在纸中，某同学利用氯化钠，蒸馏水和滤纸制备了电解液和隔离膜，用铜片与锌片制作了一个简易纸电池，总反应为，用电流表测试指针发生偏转。下列说法不正确的是 A．Zn片为负极 B．空气中的氧气在铜片失去电子 C．该原电池的电解质溶液可以是NaCl溶液 D．该电池有轻薄柔软等优点 【答案】B 【知识点】原电池原理理解、原电池正负极判断、原电池原理的综合应用、新型电池 【详解】A．根据总反应可知化合价升高，失电子发生氧化反应，因此片为负极，A正确； B．铜片活泼性弱于，作原电池正极，正极发生还原反应，空气中的在铜片表面得到电子，并非失去电子，B错误； C．题干中说明使用氯化钠和蒸馏水制备电解液，溶液可导电，能作为该原电池的电解质溶液，C正确； D．该纸电池以滤纸作为隔离膜载体，具有轻薄柔软的优点，D正确； 故答案为B。 12．（24-25高三上·河北雄安·开学考试）微生物燃料电池可有效处理各个领域的污废水，并实现污废水中有机污染物高效转化为清洁电力，其原理如图所示。下列说法正确的是 A．a为电池的正极 B．电极电势：a＞b C．a极电极反应为 D．每处理45gHCOO-，则消耗O2的体积为11.2L 【答案】C 【知识点】22.4L/mol适用条件、原电池正负极判断、原电池电极反应式书写、原电池原理的综合应用、新型电池 【分析】该装置为微生物质子交换膜燃料电池，左侧a极通入含的污废水，中C元素失电子被氧化生成，发生氧化反应，故a为负极；右侧b极通入，得电子发生还原反应，b为正极； 【详解】A．由分析知，a是负极，A错误； B．电流在外部电路由高电势正极流向低电势负极，正极b电势高于负极a，即电极电势：，B错误； C．中C为价，氧化产物中C为价，1 mol 失去2 mol电子；装置为质子交换膜体系，介质呈酸性，产物写，电极反应：，C正确； D．摩尔质量为45 g/mol，45 g 物质的量为1 mol，由负极反应可知转移2 mol电子；正极，4 mol电子消耗1 mol ，转移2 mol电子消耗0.5 mol ；题目未指明标准状况，无法直接确定体积为11.2 L，D错误； 故选C。 13．（2026·北京昌平·二模）一种高性能的碱性硼化钒()—空气电池装置示意图如下。 总反应为：(中的化合价为) 该电池工作时，下列说法不正确的是 A．复合碳电极上发生还原反应 B．电极发生反应： C．若有(标准状况)参与反应，有通过阴离子交换膜移向负极 D．正极区溶液的降低、负极区溶液的升高 【答案】D 【知识点】原电池正负极判断、原电池电极反应式书写、原电池原理的综合应用、新型电池 【分析】由题可知，该电池中，中V的化合价升高，发生失电子的氧化反应，所以电极为负极；复合碳电极通入空气，为正极，发生得电子的还原反应。 【详解】A．复合碳电极为正极，得电子，发生还原反应，A正确； B．负极失电子，结合总反应配平可得电极反应：，电荷、原子均守恒，B正确； C．标准状况下物质的量为0.01 mol，参与反应转移4 mol电子，故反应转移0.04 mol电子；原电池中阴离子移向负极，为维持电荷平衡，转移0.04 mol电子时，有通过阴离子交换膜移向负极，C正确； D．正极反应为，生成，正极区pH升高；负极反应消耗，负极区pH降低，D错误； 答案选D。 14．（25-26高二下·河南许昌·期中）火星探测器采用电池供电，该电池的工作原理如图所示。下列说法正确的是 A．通过离子交换膜向Li电极移动 B．催化电极上的还原产物和无机碳可吸附，减小电阻 C．可采用含的水溶液作电解质溶液 D．若将装置中的Li电极改为Na电极，电池的比能量降低 【答案】D 【知识点】原电池电子流向判断及应用、原电池正负极判断、原电池原理的综合应用、新型电池 【分析】Li为活泼金属，作原电池的负极，催化电极为原电池的正极，结合原电池规律逐一分析。 【详解】A．该电池中，负极失电子生成，需要透过离子交换膜移向正极平衡电荷，因此该膜为阳离子交换膜，不能通过，无法移向电极，A错误； B．是不导电物质，生成后会沉积在催化电极表面，覆盖催化活性位点，会增大电池电阻，B错误； C．是活泼金属，能与水直接反应（），因此不能采用水溶液作电解质，C错误； D．比能量指单位质量电极材料能输出的电能，转移电子，消耗，消耗；相同质量的比转移电子数更少，输出电能更少，因此改为电极后，电池比能量降低，D正确； 故答案选D。 15．（2026·广东广州·三模）某科研小组设计如图装置，实现含盐废水(以NaCl为例)和造纸废水(以含葡萄糖为例)的有效处理，并获得HCl溶液和NaOH溶液。已知，电极A和电极B均为惰性电极，M、N、P膜为离子交换膜。下列说法正确的是 A．电势：电极A＞电极B B．M膜和P膜均为阴离子交换膜 C．该装置工作时，Ⅱ室和Ⅳ室溶液的pH均升高 D．消耗，理论上可获得24 mol NaOH和24 mol HCl 【答案】D 【知识点】原电池电极反应式书写、原电池原理的综合应用、新型电池、燃料电池原理及优点 【分析】由图可知，电极A为原电池的负极，葡萄糖在负极失去电子发生氧化反应生成二氧化碳和氢离子，反应式为C6H12O6-24e-+ 6H2O=6CO2↑+24H+；电极B是正极，氧气在正极得到电子发生还原反应生成氢氧根离子，反应式为O2+4e-+2H2O=4OH-；则原电池工作时，Ⅰ室中的氢离子通过阳离子交换膜进入Ⅱ室，Ⅲ室中的氯离子通过阴离子交换膜进入Ⅱ室，则Ⅱ室得到盐酸；Ⅲ室中钠离子通过阳离子交换膜进入Ⅳ室，在Ⅳ室得到氢氧化钠溶液。 【详解】A．由分析可知，电极A为原电池的负极，电极B是正极，则电极B的电势高于电极A，A错误； B．由分析可知，M膜和P膜均为阳离子交换膜，B错误； C．由分析可知，原电池工作时，Ⅱ室得到盐酸，溶液pH减小；Ⅳ室得到氢氧化钠溶液，pH升高，C错误； D．电极A的反应式为：C6H12O6-24e-+ 6H2O=6CO2↑+24H+，由电荷守恒可知，Ⅱ室可以获得24 mol氯化氢，Ⅳ室获得24 mol氢氧化钠，D正确； 故选D。 16．（2025·陕西咸阳·一模）电化学法制备盐酸羟胺（NH2OH·HCl）有诸多优点而在工业上被广泛应用。制备原理如图Ⅰ所示，A室电极上的反应机理如图Ⅱ所示。下列说法错误的是 A．一段时间后，B室中盐酸的浓度不变 B．正极反应式为 C．该电池总反应的原子利用率为100% D．3 mol H+通过交换膜，可得1 mol盐酸羟胺 【答案】B 【知识点】原电池原理、原电池原理的综合应用、原子经济性、基元反应与反应历程 【分析】盐酸羟胺的化学式为NH2OH·HCl，由阳离子NH3OH+和阴离子Cl-构成，注意到NH2OH·HCl中N的化合价为-1。由图Ⅰ可知，外电路中电子由Pt电极流向含Fe的电极，则Pt电极是负极，含Fe的电极是正极。负极反应式为，正极反应式为，总反应式为（发生1 mol总反应时，外电路通过6 mol e-，氢离子交换膜通过6 mol H+）。由图Ⅱ可知，A室电极上的反应机理是：①NO吸附到Fe表面；②NO累计结合3个H+和3个e-，形成NH2OH；③NH2OH与H+结合形成NH3OH+，同时脱附。图Ⅱ中X是H+，Y是NH3OH+，Fe起催化剂和导电的作用。 【详解】A．由分析可知，负极反应式为，当外电路通过2 mol e-时，负极产生2 mol H+，B室也有2 mol H+通过氢离子交换膜进入A室，所以B室中盐酸的浓度不变，A正确； B．由分析可知，正极反应式为，B错误； C．由分析可知，该电池的总反应为，属于化合反应，原子利用率为100%，C正确； D．由分析可知，3 mol H+通过交换膜时，可得1 mol盐酸羟胺，D正确； 故选B。 17．（24-25高二上·广东佛山·期末）一种锌-空气电池的简易装置结构如图所示。下列说法错误的是 A．电子流动方向：凝胶→石墨 B．金属Zn为负极 C．石墨电极反应式： D．空气中的等酸性气体会影响电池的性能 【答案】A 【知识点】原电池电子流向判断及应用、原电池正负极判断、原电池电极反应式书写、原电池原理的综合应用、新型电池 【详解】A．原电池中电子仅能在外电路（导线）中移动，不能经过电解质凝胶，电解质依靠离子定向移动传导电荷，A错误； B．锌-空气电池工作时，Zn发生失电子的氧化反应，金属Zn为负极，B正确；； C．石墨为正极，碱性条件下O2得电子生成OH-，电极反应式为，C正确； D．空气中的等酸性气体会与KOH发生反应，导致电解质碱性减弱，会影响电池的性能，D正确； 故答案选A。 18．（25-26高二上·浙江·阶段检测）沉积物微生物燃料电池可处理含硫废水，其工作原理示意图如图： 已知：光合菌发生的光合作用反应式为 沉积物 中的 Fe为+2价且在反应过程中 Fe化合价不变，下列说法不正确的是 A．碳棒b为电池的正极 B．碳棒a表面发生的第二步电极反应式为 C．负极室每处理 1mol沉积物 则转移(2+6x) mol电子 D．若光合菌产生的氧气被全部反应，则该电池每消耗32gO2，正极室质量增加44g 【答案】D 【知识点】原电池正负极判断、原电池电极反应式书写、原电池原理的综合应用、原电池有关计算 【分析】氢离子移向碳棒b，故碳棒b为原电池的正极，氧气在正极上得到电子发生还原反应生成水；碳棒a为原电池的负极，在负极上失电子发生氧化反应生成S单质，S单质再失电子生成。 【详解】A．根据分析可知，碳棒b为原电池的正极，A正确； B．根据图示，碳棒上(负极) S生成的电极反应式：，B正确； C．中Fe为+2价，S的化合价为（+2 + x·y=0，解得）。S最终转化为（S为+6价），每个S原子失去电子数为，1mol 含x mol S，转移电子总数为，即(2+6x) mol，C正确； D．消耗32g O₂（1mol）时，根据正极反应，有4mol（约4g）进入正极室；根据光合作用反应式，生成1mol 需要消耗1mol （44g）。因此，正极室质量增加为和的质量之和，即 4g + 44g = 48g ，D错误； 故答案选D。 19．（2025·河南·三模）我国科学家将纳米级嵌入电极材料，能大大提高可充电铝离子电池的容量，其放电工作原理如图所示。其中有机离子导体主要含，隔膜仅允许含铝元素的微粒通过。 下列说法正确的是 A．电极电势： B．放电时，可经过隔膜进入左极室中 C．放电时，电池的负极反应式为 D．若从电极表面脱落，则电池单位质量释放电量增加 【答案】C 【知识点】原电池正负极判断、原电池电极反应式书写、原电池原理的综合应用、新型电池 【分析】由图可知，放电时电子流向为N→M，故N为负极，铝失电子，发生氧化反应， M为正极，得电子，发生还原反应，阴离子向负极区域移动。 【详解】A．由分析知， N为负极、M为正极，正极电极电势高于负极，则M＞N，A错误； B．放电时阴离子向负极移动，N为负极（右极室），向负极N极室移动（右极室），B错误； C．电池的负极为铝电极，放电时负极的反应为， C正确； D．“将纳米级嵌入电极材料，能大大提高可充电铝离子电池的容量”，若从电极表面脱落，电池容量减小，则电池单位质量释放电量减少，D错误； 故答案选C。 20．（24-25高二下·江苏盐城·期末）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 D．电池工作时，电子由a电极沿导线流向b电极 【答案】B 【知识点】原电池电子流向判断及应用、原电池电极反应式书写、原电池原理的综合应用、新型电池 【分析】由工作原理可知，该装置为原电池，左侧通入氧气，转化成氢氧根离子，化合价降低，得电子，作正极，电极方程式为，右侧氧化亚铜转化成氧化铜，化合价升高，失电子，作负极，原电池工作时，化学能转化成电能，但能量有损耗，不能全部转化，电子从负极经导线流到正极，据此解答。 【详解】A．电池工作时，化学能转化为电能、热能等，A错误； B．电极a通入氧气，为正极，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．电极a通入氧气，为正极，得电子，电解质溶液为碱性，所以a电极反应式为，C错误； D．电池工作时，电极a为正极，电极b为负极，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； 故选B。 ( 知识点4：电极反应式的书写 ) 【知识清单】 1．原电池电极反应式的书写 书写电极反应式时，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电极反应式。 (1)书写步骤 (2)书写方法 ①拆分法 a．写出原电池的总反应，如2Fe3＋＋Cu=2Fe2＋＋Cu2＋。 b．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、电荷守恒及电子得失守恒配平两个半反应： 正极：2Fe3＋＋2e－=2Fe2＋ 负极：Cu－2e－=Cu2＋ ②加减法 a．写出总反应，如Li＋LiMn2O4=Li2Mn2O4。 b．写出其中容易写出的一个半反应(正极或负极)，如Li－e－=Li＋(负极)。 c．利用总反应式与上述的一极反应式相减，即得另一个电极的反应式， 即LiMn2O4＋Li＋＋e－=Li2Mn2O4(正极)。 2．燃料电池电极反应式的书写 第一步：写出燃料电池反应的总反应式 燃料电池的总反应与燃料的燃烧反应一致，若产物能和电解质反应则总反应为加和后的反应。 如甲烷燃料电池(电解质为NaOH溶液)的反应式为 CH4＋2O2=CO2＋2H2O① CO2＋2NaOH=Na2CO3＋H2O② ①式＋②式得燃料电池总反应式为 CH4＋2O2＋2NaOH=Na2CO3＋3H2O。 第二步：写出电池的正极反应式 根据燃料电池的特点，一般在正极上发生还原反应的物质是O2，随着电解质溶液的不同，其电极反应式有所不同，大致有以下四种情况： ①酸性电解质溶液环境下电极反应式：O2＋4H＋＋4e－=2H2O； ②碱性电解质溶液环境下电极反应式：O2＋2H2O＋4e－=4OH－； ③固体电解质(高温下能传导O2－)环境下电极反应式：O2＋4e－=2O2－； ④熔融碳酸盐(如熔融K2CO3)环境下电极反应式：O2＋2CO2＋4e－=2CO。 第三步：根据电池总反应式和正极反应式，写出负极反应式，电池反应的总反应式－电池正极反应式＝电池负极反应式。因为O2不是负极反应物，因此两个反应式相减时要彻底消除O2。 热点题型四：电极反应式的书写21．（25-26高二上·江西南昌·期末）通常氢氧燃料电池有酸式和碱式两种，试回答下列问题： (1)在酸式介质中，负极反应的物质为_________，正极反应的物质为_______，酸式电池的电极反应：负极：_______，正极：_______。电解质溶液pH的变化_______(填“变大”，“变小”，“不变”)。 (2)在碱式介质中，碱式电池的电极反应：负极：_______，正极：______。电解质溶液pH的变化_______(填“变大”，“变小”，“不变”)。 (3)氢氧燃料电池汽车作为上海世博园中的交通工具之一，下列有关说法不正确的是________。 A．太阳光催化分解水制氢气比电解水制氢气更为科学 B．氢氧燃料电池作为汽车动力更能保护环境 C．以稀H2SO4、KOH为介质的氢氧燃料电池的负极电极反应式相同 D．以稀H2SO4、KOH为介质的氢氧燃料电池的总反应式相同 【答案】(1) H2 O2 H2-2e-=2H+ O2+4e-+4H+=2H2O 变大 (2) H2-2e-+2OH-=2H2O O2+4e-+2H2O=4OH- 变小 (3)C 【知识点】原电池原理理解、原电池正负极判断、原电池电极反应式书写、燃料电池原理及优点、氢氧燃料电池 【分析】在燃料电池中，通入燃料的电极为负极，失去电子，发生氧化反应；通入氧气或空气的电极为正极，正极上得到电子，发生还原反应，两个电极的反应式随电解质溶液的酸碱性的不同而不同，结合溶液中c(H+)或c(OH-)的变化分析判断pH的变化，利用燃烧反应产生的物质分析对环境的影响。对于可充电电池，可根据放电时的反应方程式判断正负极电极反应式及电子转化情况。 【详解】（1）在酸性氢氧燃料电池中，在负极上由H2失电子生成H+，负极的电极反应为：H2-2e-=2H+；在正极由O2得电子生成OH-，生成的OH-结合H+生成水，正极的电极反应为：O2+4e-+4H+=2H2O；总电极反应式为2H2+O2=2H2O，由于正、负极消耗与生成的H+等量，所以H+的总量不变，但水的总量增加，c(H+)减小，故溶液的pH变大； （2）在碱式介质中，H2在负极失去电子生成H+，H+结合OH-生成水，故负极的电极反应式为：H2-2e-+2OH-=2H2O；O2在正极得电子生成OH-，正极的电极反应式为：O2+4e-+2H2O=4OH-，总电极反应式为2H2+O2=2H2O，由于正、负极消耗与生成的OH-等量，所以OH-的总量不变，而水的总量增加，c(OH-)减小，故溶液的pH变小； （3）A．电解水获得H2消耗较多的能量，而在催化剂作用下利用太阳能来分解H2O获得H2更为科学，A正确； B．氢氧燃料电池产物H2O无污染，能有效保护环境，B正确； C．以稀H2SO4、KOH为介质的氢氧燃料电池的负极电极反应式分别为：H2-2e-=4H+，H2-2e-+2OH-=2H2O，可见电解质溶液的酸碱性不同，负极的电极反应式不相同，C错误； D．以稀H2SO4、KOH为介质的氢氧燃料电池的总反应式均为2H2+O2=2H2O，D正确； 故选C。 22．（25-26高二上·湖南邵阳·期末）某小组同学在实验室中组装如图所示装置，a为铁片，b为石墨，请回答： (1)从能量转化的角度看，该装置是将_________________(填能量转化的形式)，符合该装置的化学反应类型一定是_____________反应。 (2)若容器内盛有溶液，则b极的电极反应式是_______________________，b极附近观察到的现象是___________________________；a极的电极反应式是_______________________。该装置发生的总反应为_________________________。 (3)导线中电子流动的方向是_______(用“a→b”或“b→a”表示)。溶液中的阳离子向_______(填“a”或“b”)极方向移动，阴离子向______(填“a”或“b”极方向移动）。 【答案】(1) 化学能转化为电能 氧化还原 (2) 有无色气泡产生 （或 ） (3) a→b b a 【知识点】原电池原理理解、原电池电子流向判断及应用、原电池正负极判断、原电池电极反应式书写、原电池电解质溶液中离子的移向判断及应用 【详解】（1）如图所示装置没有外接电源，且具备两个活泼性不同的电极、电解质溶液和闭合回路，因此该装置为原电池，从能量转化的角度看，原电池是将化学能转化为电能的装置；原电池反应的本质是自发进行的氧化还原反应，因此符合该装置的化学反应类型一定是氧化还原反应； （2）若容器内盛有 溶液，由于铁的活泼性大于石墨，故a极（铁片）作负极，失去电子发生氧化反应，电极反应式为 ；b极（石墨）作正极，溶液中的氢离子在正极得到电子发生还原反应，电极反应式为 ，因此，在b极附近可以观察到有无色气泡产生；该装置的总反应即为铁与稀硫酸自发进行的反应，化学方程式为 ； （3）在原电池中，电子从负极流出，经外电路导线流向正极，即电子流动的方向是 a→b；在内电路（电解质溶液）中，为了维持电荷平衡，溶液中的阳离子向正极（b极）方向移动，阴离子向负极（a极）方向移动。 23．（4.1.1原电池的工作原理—课前预习）回顾复习原电池的工作原理及形成条件 (1)由图1装置回顾原电池工作原理 ①电极上 锌片_________电子，是_________极，电极反应式：__________________。 铜片上Cu2＋_________电子，铜片是_________极，电极反应式：__________________。 ②外电路中：电子由_________片流向_________片。 ③溶液中：移向_________片，Cu2＋移向_________片。总反应方程式：__________________。 (2)原电池的构成条件 ①定义：把_________能转化为_________能的装置。 ②构成条件 【答案】(1) 失 负 Zn-2e-=Zn2+ 得 正 Cu2+＋2e-=Cu 锌 铜 锌 铜 CuSO4＋Zn=ZnSO4＋Cu (2) 化学 电 【知识点】原电池的基本概念、原电池原理理解、原电池电子流向判断及应用、原电池正负极判断、原电池电极反应式书写、原电池电解质溶液中离子的移向判断及应用 【详解】（1）①金属活泼性顺序为，因此锌片作原电池负极，失去电子，发生氧化反应，方程式为Zn-2e-=Zn2+。铜片作正极，溶液中的在铜片表面得到电子发生还原反应，方程式为Cu2+＋2e-=Cu。 ②外电路中电子由负极（锌片）经导线流向正极（铜片）。 ③电解质溶液中，向负极（锌片）移动平衡电荷，阳离子向正极（铜片）移动参与反应，总反应为锌与硫酸铜的置换反应CuSO4+Zn=ZnSO4+Cu。 （2）原电池是利用自发氧化还原反应实现能量转化的装置，本质是将化学反应释放的化学能转化为电能 24．（25-26高二上·湖北武汉·阶段检测）写出下列常见化学电源的正负极离子反应方程式： (1)铅酸蓄电池 正极：_____________。 负极：_____________。 (2)氢氧燃料电池(电解质为硫酸) 正极：_____________。 负极：_____________。 (3)氢氧燃料电池(电解质为能传递氧离子的固体氧化物) 正极：_____________。 负极：_____________。 (4)乙醇(C2H5OH)燃料电池(电解质为KOH溶液) 正极：_____________。 负极：_____________。 (5)乙醇(C2H5OH)燃料电池(电解质为熔融的碳酸盐) 正极：_____________。 负极：_____________。 【答案】(1) (2) (3) (4) (5) 【知识点】原电池电极反应式书写、铅蓄电池、烃燃料电池、氢氧燃料电池 【详解】（1）铅酸蓄电池是二次电池，二氧化铅是正极，酸性条件下二氧化铅在硫酸根离子作用下在正极得到电子发生还原反应生成硫酸铅，电极反应式为：，铅是负极，硫酸根离子作用下铅失去电子发生氧化反应生成硫酸铅，电极反应式为：； （2）电解质为硫酸的氢氧燃料电池中通入氧气的电极是正极，酸性条件下氧气在正极得到电子发生还原反应生成水，电极反应式为：，通入氢气的电极是负极，氢气在负极失去电子发生氧化反应生成氢离子，电极反应式为：； （3）电解质为能传递氧离子的固体氧化物的氢氧燃料电池中通入氧气的电极是正极，氧气在正极得到电子发生还原反应生成氧离子，电极反应式为：；通入氢气的电极是负极，氧离子作用下氢气在负极失去电子发生氧化反应生成水，电极反应式为：； （4）电解质为氢氧化钾溶液的乙醇燃料电池中通入氧气的电极为正极，水分子作用下氧气在正极得到电子发生还原反应生成氢氧根离子，电极反应式为：，通入乙醇的电极为负极，碱性条件下乙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：； （5）电解质为熔融的碳酸盐的乙醇燃料电池中通入氧气的电极为正极，氧气在二氧化碳作用下得到电子发生还原反应生成碳酸根离子，电极反应式为：，通入乙醇的电极为负极，碳酸根离子作用下乙醇在负极失去电子发生氧化反应生成二氧化碳和水，电极反应式为：。 25．（25-26高二上·四川眉山·期中）完成下列问题 (1)用反应Fe+2Fe3+=3Fe2+设计原电池，正极电极反应为___________。 (2)如图为甲烷燃料电池原理示意图。 甲烷通入的一极的电极反应式：___________当电路中累计有2mol电子通过时，消耗的氧气体积为(在标准状况下)___________L。 (3)为提升电池循环效率和稳定性，科学家近期利用三维多孔海绵状Zn(3D−Zn)可以高效沉积ZnO的特点，设计了采用强碱性电解质的3D−Zn—NiOOH二次电池，结构如下图所示。电池反应为Zn(s)+2NiOOH(s)+H2O(l)ZnO(s)+2Ni(OH)2(s)。 写出该电池的负极电极反应式___________； (4)某学习小组用如下图所示装置A、B分别探究金属铝与稀氢氧化钠溶液的反应，实验过程中装置A中烧杯内的溶液温度升高，装置B中烧杯的电流计指针发生偏转，请回答以下问题。 装置B中Mg上的现象是___________，Al发生的电极反应式是___________。 【答案】(1)2Fe3++2e-=2Fe2+ (2) CH4-8e-+10OH-=+7H2O 11.2 (3)Zn(s)+2OH-(aq)-2e-=ZnO(s)+H2O(l) (4) 有气泡冒出 【知识点】原电池电极反应式书写、燃料电池原理及优点、烃燃料电池、原电池有关计算 【详解】（1）在反应 中， 的化合价降低，发生还原反应。在原电池中，正极发生还原反应，故正极的电极反应式为 。 （2）甲烷燃料电池中，通入甲烷的一极为负极，发生氧化反应。由于电解质溶液为 溶液，呈碱性，甲烷失去电子生成的二氧化碳会与 反应生成 ，故电极反应式为 。正极通入氧气，电极反应式为 ，当电路中通过 电子时，消耗 的物质的量为 ，在标准状况下的体积为 。 （3）根据电池总反应 可知，放电时 的化合价由 价升高到 价，失去电子，作负极。在强碱性电解质中， 失去电子结合 生成 和 ，负极电极反应式为 。 （4）装置B构成了 溶液原电池。虽然 的金属性比 强，但在稀氢氧化钠溶液中， 能与 发生自发的氧化还原反应而 不能，因此 作负极， 作正极。正极上水中的氢离子得电子生成氢气，所以 电极上的现象是有气泡冒出。 在负极失去电子，在碱性条件下生成 四羟基合铝酸钠，电极反应式为 。 ( 课后提升 · 查漏补缺 ) 1．（25-26高二上·湖南邵阳·阶段检测）下列关于原电池的说法正确的是 A．原电池是将电能转化为化学能的装置 B．在铜锌原电池(稀硫酸为电解质溶液)中，铜电极上发生氧化反应 C．构成原电池的两极必须是两种不同的金属 D．原电池工作时，电子由负极经导线流向正极，溶液中阳离子向正极移动 【答案】D 【知识点】原电池的基本概念、原电池原理理解、原电池电子流向判断及应用、原电池正负极判断、原电池电解质溶液中离子的移向判断及应用 【详解】A．原电池是将化学能转化为电能的装置，将电能转化为化学能的装置为电解池，A错误； B．铜锌原电池（稀硫酸为电解质溶液）中，锌的活泼性强于铜，锌为负极发生氧化反应，铜为正极，正极上得电子发生还原反应，B错误； C．构成原电池的两极不一定是两种不同金属，也可以是金属与导电非金属（如石墨），燃料电池的两极还可以均为相同的惰性电极，C错误； D．原电池工作时，负极失去电子，电子由负极经外电路导线流向正极；正极表面富集电子带负电，会吸引溶液中阳离子向正极移动，D正确； 故选D。 2．（24-25高二上·江苏镇江·阶段检测）某同学用如图所示装置探究原电池的工作原理，并推出下列结论，其中不正确的是 A．锌片不断溶解，说明失去电子 B．铜片表面有气泡产生，说明在铜片表面生成 C．电流表指针发生偏转，说明该装置将电能转化为化学能 D．该装置发生的总反应为 【答案】C 【知识点】原电池的判断、原电池原理理解、原电池电子流向判断及应用、原电池正负极判断、原电池电极反应式书写 【详解】A．锌的金属活动性强于铜，在该原电池中锌作负极，发生氧化反应失去电子生成，所以锌片不断溶解，A正确； B．铜作原电池正极，溶液中向正极移动，在铜片表面得到电子生成，所以铜片表面有气泡产生，B正确； C．电流表指针发生偏转说明电路中有电流产生，原电池是将化学能转化为电能的装置，不是将电能转化为化学能，C错误； D．该原电池的负极反应为，正极反应为，总反应为，D正确； 故选C。 3．（26-27高二上·青海海东·开学考试）化学电源在日常生活和高科技领域中都有广泛应用。下列说法正确的是 A．图甲：向Cu电极方向移动，Cu电极附近溶液中H＋浓度增大 B．图乙：该电池正极材料是Ag2O C．图丙：锌筒作负极，发生还原反应，锌筒会变薄 D．图丁：该电池是一次电池，可以重复使用 【答案】B 【知识点】原电池原理理解、原电池电子流向判断及应用、原电池正负极判断、化学电源分类及特点、原电池电解质溶液中离子的移向判断及应用 【详解】A． 图甲为Zn、Cu、H2SO4溶液构成的原电池，锌为负极，铜为正极，溶液中的阴离子向负极移动，即向Zn电极方向移动，H+在Cu电极上得到电子生成氢气，即Cu电极附近溶液中H+浓度减小，A错误； B． 图乙为纽扣式银锌电池，锌为负极，Ag2O为正极，电解质溶液为碱性溶液，则正极的电极反应式为：Ag2O+2e-+H2O=2Ag+2OH-，B正确； C． 图丙为锌锰干电池，锌筒作负极，发生氧化反应，电极反应式为：Zn-2e-=Zn2+，锌溶解，锌筒会变薄，C错误； D． 图丁为铅蓄电池，属于二次电池，并非一次电池，可充电后重复使用，D错误； 故选B。 4．（25-26高二上·甘肃陇南·阶段检测）机动车(如汽车)往往需要配备电池，下列说法正确的是 A．Mg比Al活泼，在任意电解质溶液形成的原电池中，Mg总是作负极 B．任意一种原电池放电时，放电前后正极的电极材料质量总是保持不变 C．任意一种原电池放电时，放电前后负极的电极材料质量总是减轻 D．25℃时，理论上自发进行的氧化还原反应均可设计成原电池 【答案】D 【知识点】原电池的基本概念、原电池原理理解、原电池正负极判断、设计原电池 【详解】A．若电解质溶液为溶液时，可与反应而不反应，此时作负极、作正极，并非任意电解质溶液中都作负极，A错误； B．如铅蓄电池放电时，正极反应生成，正极材料质量增大；以硫酸铜为电解质的铜锌原电池放电时，正极上析出，质量也增大，并非正极质量总是不变，B错误； C．燃料电池的负极采用惰性电极材料时，电极本身不参与反应，质量不变；铅蓄电池放电时负极反应生成，电极质量增大，并非负极质量总是减轻，C错误； D．原电池的反应原理是自发进行的氧化还原反应，时理论上所有自发进行的氧化还原反应均可设计为原电池，D正确； 故选D。 5．（25-26高一下·天津滨海新区·期中）A、B、C是三种金属，根据下列①、②两个实验，确定它们的还原性强弱的顺序为 ①、将A与B浸在稀硫酸中用导线相连，A上有气泡放出，B逐渐溶解 ②、将C浸入A的盐溶液中，无金属析出 A．A＞B＞C B．B＞C＞A C．C＞A＞B D．B＞A＞C 【答案】D 【知识点】常见金属的活动性顺序及其应用、利用原电池原理比较金属活动性强弱 【分析】两种活泼性不同的金属作电极、稀硫酸作电解质构成原电池时，还原性更强的金属作负极，发生失电子的氧化反应，由实验①可判断还原性；还原性更强的金属可以从盐溶液中置换出还原性更弱的金属，实验②中C不能置换出A，说明还原性，故还原性顺序为。 【详解】A．据分析可知还原性B>A，A错误； B．据分析可知还原性A>C，B错误； C．据分析可知还原性A>C，C错误； D．实验①得出还原性B>A，实验②得出还原性A>C，综合得还原性顺序为B>A>C，D正确； 故选D。 6．（25-26高一下·河南新乡·阶段检测）用如图所示装置探究原电池的工作原理，下列说法正确的是 A．电池工作过程中电能转化为化学能 B．电子由电极通过外电路流向石墨电极 C．石墨电极发生还原反应，电极反应式： D．若将溶液换成稀硫酸，则石墨电极产生 【答案】B 【知识点】原电池原理理解、原电池电子流向判断及应用、原电池正负极判断、原电池电极反应式书写、原电池原理的综合应用 【详解】A．电池工作过程中是化学能转化为电能，A错误； B．该原电池中Cu失电子作负极，石墨作正极，电子由负极（Cu电极）通过外电路流向正极（石墨电极），B正确； C．石墨电极上得电子生成，电极反应式为，不会生成Fe单质，C错误； D．若将溶液换成稀硫酸，Cu和稀硫酸不能自发发生氧化还原反应，无法形成原电池，石墨电极不会产生，D错误； 故选B。 7．（2026·吉林长春·三模）以1，3-二氟丙烷做电解液，可显著提升锂金属电池在低温环境下的性能。一种基于1，3-二氟丙烷电解液、正极材料为的锂金属电池工作原理如图所示，下列说法错误的是 A．放电时，嵌入正极材料中 B．放电时，a电极的质量减小，b电极的质量增加 C．低温下，1，3-二氟丙烷与可快速实现结合与分离 D．放电时，b电极反应式为 【答案】D 【知识点】原电池原理理解、原电池电极反应式书写、原电池原理的综合应用、新型电池 【分析】该电池以锂基材料为负极，为正极，1，3-二氟丙烷为电解液，放电时负极失电子生成，经阳离子膜向正极迁移并嵌入正极材料，实现化学能向电能的转化，据此分析。 【详解】A．放电时，负极金属锂失电子生成Li+，穿过阳离子交换膜向正极迁移，嵌入正极材料中。A正确； B．放电时，变成从a电极脱下，a电极质量减小。最终嵌入b极（正极），b电极的质量增加。B正确； C．该电池低温性能优越的主要原因是1，3-二氟丙烷电解液与形成强配位作用，促进的快速嵌入、传输、脱嵌，也即实现它们的快速结合和分离。C正确；　 D．放电时，正极发生还原反应，得到电子，结合迁移过来的生成，电极反应式为，D错误； 故选D。 8．（24-25高二下·浙江衢州·期末）在微生物作用下，可将废水中有机物的化学能直接转化为电能，其装置如图所示。下列说法正确的是 A．M为原电池正极 B．电子流动方向： C．N电极反应式： D．废水的温度越高，该装置处理废水的效率也越高 【答案】C 【知识点】原电池原理的综合应用 【分析】根据图中N电极的转化关系：由属于化合价降低，得到电子，在正极反应，则N电极为正极，电极反应式为：；则M极为负极，有机废水失去电子被氧化，据此分析解答。 【详解】A．根据分析，M为原电池负极，A错误； B．电子流动方向由负极沿外电路流向正极，即由：，B错误； C．根据分析，N电极为负极，其电极反应式为：，C正确； D．该装置使用微生物进行生物催化，温度过高则会导致微生物失去活性，催化效率减弱，反而降低了处理废水的效率，D错误； 故答案为：C。 9．（2025·甘肃白银·模拟预测）某研究团队开发出一种新型的固态电池(SSBs)他们先将纤维素与邻苯二甲酸酐转化为纤维素邻苯二甲酸酯大分子(CP)，再将CP与锂盐混合，形成固体电解质体系(CP-SSE)，该电池放电时的工作原理如图所示。下列说法错误的是 A．利用纤维素制备CP-SSE符合可持续发展要求 B．CP分子间存在氢键，使其具有卓越的机械性能 C．放电时，b极反应为 D．充电时，当生成1mol 时，有7g 向左穿过CP-SSE 【答案】D 【知识点】原电池原理的综合应用、新型电池 【分析】该电池为二次电池，由工作原理可知，放电时，a为负极，发生电极反应：，b为正极，发生电极反应：，装置中CP为电解质的固态载体。 【详解】A．纤维素属于可再生资源，利用纤维素制备CP-SSE符合可持续发展要求，A项正确； B．CP中存在羟基和氧原子，存在分子间氢键，增强了机械性能，B项正确； C．由分析可知，放电时，b极的电极反应为，C项正确； D．充电时，a极发生反应：，当生成1mol 时，消耗，即有7x g 向左穿过CP-SSE，D项错误； 答案选D。 10．（24-25高二上·江苏无锡·期末）铅蓄电池的工作原理可表示为，其构造示意图如图所示。下列有关说法不正确的是   A．放电时，正、负电极质量均增大 B．放电时，溶液的pH减小 C．充电时，Pb与电源负极相连接 D．充电时，每消耗，转移电子数为 【答案】B 【知识点】原电池正负极判断、原电池原理的综合应用、铅蓄电池、原电池有关计算 【详解】A．放电时，负极反应式为，正极反应式为，正、负极都生成，质量均增大，该选项正确； B．放电时的总反应为，消耗硫酸，溶液中氢离子浓度减小，pH增大，该选项错误； C．充电时，Pb是放电时的负极，充电时作阴极，与电源负极相连，该选项正确； D．充电时转化为Pb和，Pb元素化合价从 + 2价变为0价和 + 4价，每消耗2mol，转移2mol电子，转移电子数为，该选项正确； 综上所述，正确答案是B。 11．（26-27高二上·河南开封·阶段检测）完成下列问题 (1)恒温条件下，可逆反应：在体积固定的密闭容器中进行，达到平衡状态的标志是_________； A．单位时间内消耗的同时生成 B．混合气体的密度不再改变的状态 C．混合气体的压强不再改变的状态 D．混合气体的平均摩尔质量不再改变的状态 E．CO、、浓度之比为1∶2∶1的状态 (2)工业上在恒容密闭容器中用下列反应合成甲醇：   ①如表所列数据是反应在不同温度下的化学平衡常数() 温度 2.041 0.270 0.012 A．由表中数据判断该反应的_________0(填“>”、“=”或“<”)； B．某温度下，将和充入的密闭容器中，充分反应后达到平衡时测得，则此段时间内该反应的平均速率为_________，CO的转化率为_________，此时的温度为_________，平衡后向容器中再充入和，此时，_________。(填“>”、“=”或“<”) ②要提高CO的转化率，可以采取的措施是_________。 a．升温       b．加入催化剂       c．增加CO的浓度       d．恒容充入       e．分离出甲醇 (3)下图为甲醇燃料电池的简易装置，a电极的电极反应式为____________________。 【答案】(1)CD (2) de (3) 【知识点】吸热反应和放热反应、化学反应速率计算、化学平衡状态的判断方法、化学平衡常数的影响因素及应用、转化率的计算、原电池电极反应式书写 【详解】（1）A．消耗甲醇和生成氢气均为逆反应方向的变化，不能说明正逆反应速率相等，A错误； B．恒容容器中气体总质量和体积均不变，混合气体的密度始终不变，不能作为平衡标志，B错误； C．该反应前后气体分子数不同，恒温恒容下压强不变说明气体总物质的量不再变化，反应达到平衡，C正确； D．气体总质量不变，平均摩尔质量不变说明气体总物质的量不变，反应达到平衡，D正确； E．浓度之比为特定值不能说明浓度不再改变，E错误； 故选CD。 （2）①A．由表中数据可知，温度升高，平衡常数减小，说明升温使平衡逆向移动，正反应为放热反应，因此。B．初始浓度，。平衡时，则，根据化学计量数关系，。平均速率；的转化率；平衡时，，此时平衡常数，查表可知对应温度为；再充入和，即和各增加，此时浓度商，平衡正向移动，故。②a．升温平衡逆向移动，转化率降低；b．催化剂不影响化学平衡，转化率不变；c．增加浓度，平衡正向移动，但自身转化率降低；d．恒容充入，平衡正向移动，转化率提高；e．分离出甲醇，生成物浓度减小，平衡正向移动，转化率提高。故选de。 （3）由图可知，a电极通入甲醇并生成，发生氧化反应，作原电池的负极；电解质溶液为稀硫酸，甲醇失去电子生成二氧化碳和氢离子，电极反应式为。 12．（25-26高一下·新疆伊犁·期中）回答下列问题： (1)键能是表征化学键强度的物理量，可以用键断裂时所需能量的大小来衡量。从断键和成键的角度分析反应中能量的变化，化学键的键能如表所示： 化学键 键能() 436 496 463 则生成可以__________(填“放出”或“吸收”)__________kJ热量。 (2)有a、b、c、d四个金属电极，有关的反应装置及部分反应现象如下： 实验装置 甲 乙 丙 丁 部分实验现象 a极质量减小，b极质量增加 b极有气体产生，c极无变化 d极溶解，c极有气体产生 电流计指示在导线中电流从a极流向d极 根据实验现象回答下列问题： ①装置甲中b极的电极反应式为______________________________。 ②装置丙溶液中的移向__________(填“c”或“d”)极。 (3)为减少汽车尾气的污染，逐步向着新能源汽车发展。肼—空气燃料电池是一种碱性电池，无污染，能量高，有广泛的应用前景，工作原理如图所示。 ①负极电极反应式为______________________________。 ②当电池工作时电路中通过了1mol电子，计算标准状况下负极生成气体的体积__________。 【答案】(1) 放出 242 (2) c (3) 5.6L 【知识点】化学键与化学反应中的能量关系、吸热反应和放热反应、根据△H=反应物的键能之和-生成物的键能之和计算、原电池电极反应式书写、原电池有关计算 【详解】（1）根据反应热计算公式：反应物总键能-生成物总键能，该反应的；这表示生成时放出484的热量，因此生成时，放出热量为； （2）①装置甲中，a极质量减小，说明a极金属失去电子发生氧化反应，为负极；b极质量增加，说明b极为正极，溶液中的在正极得电子发生还原反应析出铜单质，其电极反应式为。②装置丙中，d极溶解，说明d极为负极；c极有气体产生，说明c极为正极。在原电池内部，阳离子向正极移动，因此溶液中的移向正极，即c极； （3）①在肼—空气燃料电池中，通入燃料肼（）的a极为负极。由于电解质溶液为碱性（溶液），肼在负极失去电子发生氧化反应生成氮气和水，电极反应式为。②根据负极的电极反应式可知，每生成1mol需要转移4mol电子。当电路中通过1mol电子时，生成的物质的量为0.25mol。在标准状况下，该气体的体积为。 13．（24-25高一下·安徽·期中）电池的发展是化学对人类的一项重大贡献。某化学兴趣小组探究不同条件下化学能转化为电能的装置如图所示。请回答下列问题： (1)若烧杯中的溶液为硫酸铜溶液，a是Zn、b是Cu，A为电流计。 ①下列有关说法错误的是___________(填标号)。 a．该装置工作过程中主要将化学能转化为电能 b．一段时间后，烧杯中溶液质量减少 c．一段时间后，b电极质量增加 ②假设反应前两电极质量相等，若外电路导线中转移个电子时，两电极质量理论上相差___________g。 (2)若a为Al，b为Mg，电解质溶液为NaOH溶液，则该电池的负极反应式为___________，溶液中的移向___________电极(填“a”或“b”)。 (3)若a为Fe，b为Cu，电解质溶液为浓硝酸，则该电池的正极为___________(填“Fe”或“Cu”)，电池的负极反应式为___________。 (4)若该电池为CO燃料电池，电解质溶液为稀硫酸，电子经导线由a电极移向b电极，则CO应通入___________电极(填“a”或“b”)，该电极反应式为___________。 【答案】(1) b 64.5 (2) a (3) Fe (4) a 【知识点】原电池原理理解、原电池正负极判断、原电池电极反应式书写、原电池有关计算 【详解】（1）①a．该装置为Zn-Cu硫酸铜原电池，原电池将化学能转化为电能，a正确； b．总反应为，每溶解1mol Zn（65g）析出1mol Cu（64g），溶液总质量增加，b错误； c．b为正极，得电子生成Cu附着在b电极，b电极质量增加，c正确； 故选项为。 ②转移个电子即转移1mol电子，负极a溶解0.5mol Zn，质量减少；正极b析出0.5mol Cu，质量增加；反应前两电极质量相等，因此质量差为； （2）Mg不与NaOH溶液反应，Al可与NaOH溶液反应，因此Al（a电极）作负极，负极电极反应为；原电池中阴离子向负极移动，因此移向电极； （3）常温下Fe在浓硝酸中发生钝化，Cu可与浓硝酸反应，因此Cu作负极，作正极，负极Cu失电子生成，电极反应为； （4）原电池中电子从负极流出流向正极，电子由a流向b，说明a是负极；燃料电池中燃料在负极失电子，因此CO通入a电极；电解质为稀硫酸（酸性环境），CO失电子生成，电极反应为； 第1页（共2页） 第1页（共2页） 学科网（北京）股份有限公司 $