第02講原電池化學(xué)電源

目錄

01考情解碼?命題預(yù)警

02體系構(gòu)建?思維可視

03核心突破?靶向攻堅

考點一原電池的工作原理

重知識點1原電池的工作原理

知識點2原電池原理的應(yīng)用

考向1原電池的工作原理

考向2原電池原理的應(yīng)用

考點二常見的化學(xué)電源

知識點1一次電池和二次電池

知識點2燃料電池

考向1一次電池

重考向2二次電池（可充電電池）

重考向3燃料電池

04真題溯源?考向感知

01

Fi

考情解碼?命題預(yù)警

考點要求考查形式2025年2024年2023年2022年

原電池的工—天津卷T15,4分—

□選擇題

作原理及應(yīng)

回非選擇題

用

—天津卷T1,3分—

回選擇題

化學(xué)電源

口非選擇題

考情分析：

近幾年高考對原電池的考查，一般在選擇題中以生產(chǎn)、生活、科技等中的問題為載體，考查原電池

原理及其應(yīng)用、氫氧燃料電池（燃料電池）的原理及應(yīng)用；在工藝流程題中，以考查電極反應(yīng)式的書寫為

主。

復(fù)習(xí)目標(biāo)：

1.理解原電池的構(gòu)成、工作原理及應(yīng)用，正確判斷原電池的兩極，能書寫電極反應(yīng)式和總反應(yīng)方程式。

2.了解常見化學(xué)電源的種類及其工作原理；了解燃料電池的應(yīng)用。體會研制新型電池的重要性。

3.能夠認(rèn)識和書寫新型化學(xué)電源的電極反應(yīng)式。

02

體系構(gòu)建?思維可視

半電池包括電極材料和電解質(zhì)溶液

-----------S電極材料活動性不同的電極

原電池的構(gòu)成J-------------------------------

閉合回路兩個半電池通過鹽橋和導(dǎo)線連接

自發(fā)的氧化還原反應(yīng)

正極：得到電子，發(fā)生還原反應(yīng)

電極反應(yīng)c

負(fù)極：失去電子，發(fā)生氧化反應(yīng)

一原電池的工作原理）電子流向由負(fù)極經(jīng)導(dǎo)線流向正極

原電池的工作原理離子移動方向陽離子一正極；陽離子一負(fù)極

連接內(nèi)電路，形成閉合回路

y平衡電荷，使原電池不斷產(chǎn)生電流

鹽橋的作用

原

拆分氧化還原反應(yīng)，寫出電極反應(yīng)式

電

設(shè)計原電池確定電極材料和電解質(zhì)溶液

池

化畫裝置圖

學(xué)加快反應(yīng)速率

電

金屬的電化學(xué)防護被保護的金屬作原電池正極

源

堿性鋅銃電池

常見的化學(xué)電源

裝置I中還原劑Zn與氧化劑C/+直接接觸，會直接發(fā)生氧化還原反應(yīng)，易造成能量損耗；裝置II

中，還原劑在負(fù)極區(qū)，而氧化劑在正極區(qū)，能避免能量損耗。

，得分速記

I.原電池止負(fù)極的判斷方法

(1)看電極材料：一般情況下，兩個活潑性不同的電極，相對活潑的金屬作負(fù)極，較不活潑的金屬或

導(dǎo)電的非金屬作正極。

(2)看電極反應(yīng)：負(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng)，正極發(fā)生還原反應(yīng)。

(3)看電子流向：電子從負(fù)極經(jīng)導(dǎo)線流向正極。

(4)看離子移動方向：陽離子向正極移動，陰離子向負(fù)極移動。

(5)看電極發(fā)生的現(xiàn)象：負(fù)極參加反應(yīng)時，負(fù)極材料不斷溶解質(zhì)量減小，正極質(zhì)量增加或質(zhì)量不變。

2.原電池中粒子的“移動方向”

(1)外電路中電子移動方向：負(fù)極T正極。

(2)外電路中電流方向：正極一負(fù)極。

(3)電池內(nèi)部離子移動方向：陰離子一負(fù)極，陽離子一正極。

(4)鹽橋中(含飽和KG溶液)離子移動方向：K'T正極，C「一負(fù)極。

知識點2原電池原理的應(yīng)用

1.設(shè)計制作化學(xué)電源

(1)將氧化還原反應(yīng)拆分成兩個半反應(yīng)(即電極反應(yīng)式)；

(2)根據(jù)電極反應(yīng)式確定半電池的電極材料和電解質(zhì)溶液：

電極材料：一般活潑金屬作負(fù)極，不活潑金屬(或非金屬導(dǎo)體)作正極：

電解質(zhì)溶液：負(fù)極電解液一般是負(fù)極金屬對應(yīng)的陽離子的溶液；正極電解液一般是氧化劑對應(yīng)的電

解質(zhì)溶液；

(3)畫出電池裝置圖，標(biāo)出電極材料名稱、正負(fù)極、電解質(zhì)溶液等。

2.其他應(yīng)用

(1)比較金屬的活動性強弱：原電池中，負(fù)極一般是活動性較強的金屬，正極一般是活動性較弱的金

屬(或非金屬)。

(2)加快化學(xué)反應(yīng)速率：氧化還原反應(yīng)形成原電池時，反應(yīng)速率加快。

(3)用于金屬的防護：將需要保護的金屬制品作原電池的正極而受到保護。

Q知??

考向1原電池的工作原理

|m|如圖所示為鋅銅原電池。下列敘述正確的是（）

電流表

A.鹽橋的作用是傳導(dǎo)離子

B.外電路電子由銅片流向鋰片

C.鋅片上的電極反應(yīng)式為Zn2++2e、=Zn

D.外電路中有0.2mol電子通過時，銅片表面質(zhì)量增加約3.2g

答案A

解析在含鹽橋的原電池中，鹽橋連接左、右兩個燒杯中的溶液，可傳導(dǎo)離子，起到導(dǎo)電作用.A正確：

鋅的活動性強于銅，則鋅片作負(fù)極，銅片作正極；在外電路中，電子由負(fù)極流向正極，則電子由鋅片流向

銅片，B錯誤；鋅片是負(fù)極，發(fā)生失去電子的氧化反應(yīng)，電極反應(yīng)式為Zn-2e—=Zn2+,C錯誤；銅片

是正極，電極反應(yīng)式為CU2++25=CU,外電路中通過0.2mol電子時，銅片上析出0.1molCu,其質(zhì)量

為0.1molx64g.moli=6.4g,D錯誤。

思維建模原電池的工作原理

電子沿導(dǎo)線由負(fù)極向正極傳遞產(chǎn)生電流

發(fā)生氧化反應(yīng)發(fā)生還原反應(yīng)

負(fù)極

陰

陽

離

活動性強的金高

子

屬且不斷溶解或?qū)щ姺墙饘僮?/p>

移

移

向

向

電解質(zhì)溶液

【變式訓(xùn)練1?變考法】分析下圖所示的四個原電池裝置，其中結(jié)論正確的是（）

空氣

Fc

NaCI溶液

④

A.①②中Mg作負(fù)極，③④中Fe作負(fù)極

B.②中Mg作正極，電極反應(yīng)式為6H2O+6「=6OH一+3H2T

C.③中Fe作負(fù)極，電極反應(yīng)式為Fe—2e-=Fe2，

D.④中Cu作正極，電極反應(yīng)式為2H一+2e-=H2T

答案B

解析②中Mg不與NaOH溶液反應(yīng)，而A1能和NaOH溶液反應(yīng)失去電子，故A1是負(fù)極；③中Fe在濃

硝酸中鈍化，Cu和濃HNO-3反應(yīng)失去電子作負(fù)極，A、C錯；②中電池總反應(yīng)為2Al+2NaOH+

2H2O=2NaAlO2+3H2T?負(fù)極反應(yīng)式為2AI+8OK—6e-=2A10￡+4H20，二者相減得到正極反應(yīng)式

--_

為6H2O+6e=6OH+3H2t?B正確：④中Cu是正極，電極反應(yīng)式為O2+2H2O+4e=4OH,D錯。

【變式訓(xùn)練2?變題型】某興趣小組同學(xué)利用氧化還原反應(yīng)2KMnO4+IOFeS04+8H2S04==2MnS04+

5Fe2(SO4)3+K2so4+8H2O設(shè)計了如下原電池，其中甲、乙兩燒杯中各物質(zhì)的物質(zhì)的量濃度均為1mo卜，

鹽橋中裝有飽和K2sO,溶液?；卮鹣铝袉栴}：

⑴發(fā)生氧化反應(yīng)的燒杯是(填呷"或“乙”)。

(2)外電路的電流方向為從(填“a”或"b"，下同)到o

(3)電池工作時，鹽橋中的SOW移向_______(填“甲”或"乙”)燒杯。

(4)甲燒杯中發(fā)生的電極反應(yīng)為。

+2+

答案⑴乙(2)ab(3)乙(4)MnO；+8H+5e-=Mn+4H2O

解析根據(jù)題給氧化還原反應(yīng)可知，甲燒杯中石墨作正極，發(fā)生還原反應(yīng)，電極反應(yīng)式為MMT+8H+

5e=Mn2+4H2O；乙燒杯中石墨作負(fù)極，發(fā)生氧化反應(yīng)，電極反應(yīng)式為Fe"-e-=Fe*；外電路的電流

方向從正極流向負(fù)極，即從a到b；電池工作時，鹽橋中的陰離子移向負(fù)極，陽離子移向正極，即SO干

移向乙燒杯。

重考向2原電池原理的應(yīng)用

例3|依據(jù)氧化還原反應(yīng)2Ag(aq)+Cu(s)=Cu2(aq)+2Ag(s)設(shè)計的原電池如圖所示(鹽橋為盛有

KNO3瓊脂的U形管)。

檢流計

CU(NO3)2溶液

請回答卜列問題:

(1)電極X的材料是;電解質(zhì)溶液Y中的溶質(zhì)是(填化學(xué)式)。

(2)銀電極為電池的極，其電極反應(yīng)式為o

(3)鹽橋中的NOF移向CU(NO3)2溶液。

答案⑴CuAgNO3(2)正Ag'+e—=Ag(3)Cu(NO3)2

思維建模原電池電極反應(yīng)式的書寫方法

1.書寫單極反應(yīng)的原則

電極反應(yīng)必須符合加和性原則，即兩電極反應(yīng)相加，消去電子后得電池總反應(yīng)式。利用此原則，電

池總反應(yīng)式減去已知的一電極反應(yīng)得另一電極反應(yīng)。

若已知總反應(yīng)和一個電極反應(yīng)，總反應(yīng)一電極反應(yīng)=另一個電極反應(yīng)(注意：電極反應(yīng)轉(zhuǎn)移電子必須

相等)。

2.電極反應(yīng)的書寫步驟

(1)找出原電池中發(fā)生的氧化還原反應(yīng)，寫出方程式并配平；

(2)分析氧化還原反應(yīng)中的氧化劑、還原劑及電子轉(zhuǎn)移情況；

(3)寫出電極反應(yīng)式；

(4)若不能完整的寫出氧化還原反應(yīng)方程式，但必須找出氧化劑和還原劑。

【變式訓(xùn)練1?變考法】有a、b、c、d四個金屬電極，有關(guān)的實驗裝置及部分實驗現(xiàn)象如下:

baCdad

bC

實驗裝置j

-二二:2二

.二二二:=:i

三三U!:&三三壬

CuSO,溶液稀硫酸稀硫酸稀點酸

a極質(zhì)量減少；b極有氣體產(chǎn)d極溶解；c極電流從a極流

部分實驗現(xiàn)象

b極質(zhì)量增加生；c極無變化有氣體產(chǎn)生向d極

由此可判斷這四種金屬的活動順序是()

A.a>b>c>dB.b>c>d>a

C.d>a>b>cD.a>b>d>c

答案c

解析把四個實驗從左到右分別編號為①②③④，則由實驗①可知，a作原電池負(fù)極，b作原電池正

極，金屬活動性：a>b：由實驗②可知，b極有氣體產(chǎn)生，c極無變化，則活動性：b>c：由實驗③可

知，d極溶解，則d作原電池負(fù)極，c作正極，活動性：d>c；由實驗④可知，電流從a極流向d極，

則d極為原電池負(fù)極，a極為原電池正極，活動性：d>a<,綜上所述可知活動性：d>a>b>Co

【變式訓(xùn)練2?變題型】根據(jù)如圖，可判斷出下列離子方程式中錯誤的是()

0

Co:*(aq)Ag4(ac|)

A.2Ag(s)+Cd2-(aq)=2Ag+(aq)+Cd(s)

B.Co2(aq)+Cd(s)=Co(s)+Cd2*(aq)

C.2Ag+(aq)+Cd(s)=2Ag(s)+Cd2+(aq)

D.2Ag1(aq)+Co(s)=2Ag(s)+Co21(aq)

答案A

解析根據(jù)圖中電極標(biāo)有“+”和“一”，可確定分別為正極和負(fù)極，且金屬作電極，負(fù)極金屬活動性強于正

極金屬，結(jié)合原電池裝置可判斷金屬性分別為Cd>Co和Co>Ag,UPCd>Co>Ag。由于金屬性Cd強于Ag,

則2Ag(s)+Cd2(aq)=2Ag'(aq)+Cd⑸反應(yīng)不可能發(fā)生，2Ag'(aq)+Cd(s)=2Ag(s)+Cd"(aq)反應(yīng)可以

發(fā)生，A錯誤，C正確；由于金屬性Cd強于Co,則C02+(叫)+Cd(s)=Co(s)+Cd2+(aq)反應(yīng)可以發(fā)生,

2Ag+(aq)+Co(s)=2Ag(s)+Co”(aq)反應(yīng)可以發(fā)生，B、D正確。

?考點二常見的化學(xué)電源.

知識點1一次電池和二次電池

1.一次電池

⑴堿性鋅缽干電池

鋅粉和

KOH的

混合物

MnO：

金屬

外殼

負(fù)極反應(yīng)：Zn+2OH-2e=Zn(OH)2；

正極反應(yīng)：2MnO2+2H2O+2e—=2MnOOH+2OK；

總反應(yīng)：Zn十2MnCh十2H2O=2MnOOH十Zn(OH)2。

(2)鋅銀電池

金屬外殼

I-?

浸有KOH溶液

的隔板

負(fù)極反應(yīng)：Zn+20H-2e=Zn(0H)2；

正極反應(yīng)；Ag2O4-H2O+2e=2Ag+2OH；

總反應(yīng)：Zn+Ag2O+H2O=Zn(OH)2+2Ag。

2.二次電池

鉛蓄電池是最常見的二次電池，負(fù)極材料是Pb,正極材料是PbCh。總反應(yīng)為Pb(s)+PbCh(s)+

放中

2H2so4(aq)右由2PbSO(s)+2HO(I)<,

允電42

(1)鉛蓄電池的放電反應(yīng)為原電池反應(yīng)

負(fù)極：Pb-2e+SO?-=PbSO4

2

正極：PbO2+2e+SO4'+4H+===PbSO4+2H2O

(2)鉛蓄電池的充電反應(yīng)

陰極：PbS04+2e-===Pb+SO/

2

陽極：PbSO4-2c+2H2O===PbO2+SO4'+4H.

可充電電池充電時原來的負(fù)吸連接電源的負(fù)極作陰極；同理，原來的正極連接電源的正極作陽極，

簡記為負(fù)連負(fù)，正連正。

:得分速記

(1)電池放電時發(fā)生原電池反應(yīng)，充電時發(fā)生電解池反應(yīng)，在充電時電池的負(fù)極接電源的負(fù)極，即負(fù)

極接負(fù)極后為陰極，正極接正極后為陽極。

(2)充電時的陰極反應(yīng)與放電時的負(fù)極反應(yīng)、充電時的陽極反應(yīng)與放電時的正極反應(yīng)分別互為逆反應(yīng)。

(3)陽極和負(fù)極都發(fā)生氧化反應(yīng)，陰極和正極都發(fā)生還原反應(yīng)。

(4)充電電池放電時，電解質(zhì)溶液中的陽離子移向正極，陰離子移向負(fù)極，電子從負(fù)極經(jīng)導(dǎo)線流向正

極；電池充電時，電解質(zhì)溶液中的陽離子移向陰極，陰離子移向陽極。

(5)電極附近溶液的pH的變化，根據(jù)電極反應(yīng)進行分析。

知識點2燃料電池

1.氫氧燃料電池

氫氧燃料電池是目前最成熟的燃料電池，分為酸性和堿性兩種。

種類酸性堿性

+

負(fù)極反應(yīng)式2H2-4e-=4H2H2+4OH--4C-=4H2O

1

止極反應(yīng)式O2+4e+4H：=2H2OO2+2H2O+4e=4OH

電池總反應(yīng)式2H24-O2=2H2O

燃料電池的電極本身不參與反應(yīng)，有很強的催化活性，起導(dǎo)電作用。燃料和氧化劑連續(xù)地由外部供

給，

對于燃料電池要注意燃料在負(fù)極反應(yīng)，02在正極反應(yīng)，要注意電解質(zhì)溶液或傳導(dǎo)介質(zhì)的影響，如堿

性條件下，co?以cor形式存在。

若氫氧燃料電池正極上發(fā)生反應(yīng)的物質(zhì)都是。2，當(dāng)電解質(zhì)不同時，請分別寫出正極反應(yīng)式：

①酸性電解質(zhì)溶液環(huán)境下正極反應(yīng)式：O2+4H'+4e—==2H?O；

②堿性電解質(zhì)溶液環(huán)境下正極反應(yīng)式：O2+2H2O+4e-=4OH-；

2

③固體電解質(zhì)（高溫下能傳導(dǎo)。2-）環(huán)境下正極反應(yīng)式：o2+4e-=2O-；

④熔融碳酸鹽（如：熔融K283）環(huán)境下正極反應(yīng)式：（）2+2CO2+4e-=2COM。

2.甲烷一氧氣燃料電池

甲烷一氧氣燃料電池（正極反應(yīng)式與氫氧燃料電池正極反應(yīng)式相同，下面只需寫出負(fù)極反應(yīng)式即可）

①CHa—8c-+10OH-=COM+7H2O（堿性介質(zhì)）；

t

②CH?-8e+2H2O=CO2-l-8H（酸性介質(zhì)）；

-

③CH4-8e+4COf=5CO2+2H2O（熔融碳酸鹽作介質(zhì)）；

④CHL8C-+4O2-=CO2+2H2O（熔融的金屬氧化物作介質(zhì)，高溫下能傳導(dǎo)CT）。

得分速記

化學(xué)電源中電極反應(yīng)式書寫的一般方法

（1）明確兩極的反應(yīng)物。

（2）明確直接產(chǎn)物：根據(jù)負(fù)極氧化、正極還原，明確兩極的直接產(chǎn)物。

（3）確定最終產(chǎn)物：根據(jù)介質(zhì)環(huán)境和共存原則，找出參與的介質(zhì)粒子，確定最終產(chǎn)物。

（4）配平：根據(jù)電荷守恒、原子守恒配平電極反應(yīng)式。

注意：①H+在堿性環(huán)境中不存在；②-在水溶液中不存在，在酸性環(huán)境中結(jié)合H+,生成H2O,在

-

中性或堿性環(huán)境中結(jié)合H2O,生成0H：③若已知總反應(yīng)式時，可先寫出較易書寫的一極的電極反應(yīng)式，

然后在電子守恒的基礎(chǔ)上，總反應(yīng)式減去較易寫出的一極的電極反應(yīng)式，即得到較難寫出的另一極的電

極反應(yīng)式。

Q命Q?

考向1一次電池

國銀鋅電池是一種常見化學(xué)電源，其反應(yīng)原理：Zn+Ag2O+H2O=Zn（OH）2+2Ag。其工作示意

圖如下。下列說法不正確的是（）

Zn電^Agq電極

圭:二茸二-KOH溶液

A.Zn電極是負(fù)極

B.Ag20電極發(fā)生還原反應(yīng)

C.Zn電極的電極反應(yīng)式：Zn-2e+2OH-=Zn(OH)2

D.放電削后電解質(zhì)溶液的pH保持不變

答案D

解析反應(yīng)中鋅失去電子，Zn電極是負(fù)極，A正確；AgzO得到電子，發(fā)生還原反應(yīng)，B正確；電解質(zhì)

溶液顯堿性，Zn電極的電極反應(yīng)式：Zn-2e-+2OH-=Zn(OH)2,C正確；根據(jù)方程式可知消耗水，

且*生氫氧化鋅，氫氧根濃度增大，放電后電解質(zhì)溶液的pH升高，D錯誤。

思維建模解答一次電池的一般思維過程

電極反應(yīng)式的書寫步驟：

第1步，判斷電極(正、負(fù)極或者陰、陽極)上參與反應(yīng)的反應(yīng)物和生成物，根據(jù)元素化合價變化標(biāo)

出轉(zhuǎn)移電子的數(shù)目；

第2步，根據(jù)溶液的酸堿性，通過在電極反應(yīng)式的兩端添加H+或OFT：使電極反應(yīng)式符合電荷守

恒；

第3步，根據(jù)原子守恒，在電極反應(yīng)式的兩端添加H20(或其他小分子物質(zhì))，使電極反應(yīng)式符合原

子守恒。

寸新情境:

【變式訓(xùn)練1?變載體】【新型一次電池】鋰錦電池的體積小，性能優(yōu)良，是常用的一次

電池。該電池的反應(yīng)原理如圖所示，其中電解質(zhì)LiCIO4溶于混合有機溶劑中，通過電解質(zhì)遷移進入

MnCh晶格中，生成LiMnCh?；卮鹣铝袉栴}：

LiCIO,

Li混合有Mn°2

機溶劑

（1）外電路的電流方向是由（填"a”或"b"，下同）極流向極。

（2）電池的正極反應(yīng)式為。

_+

答案（l）ba（2）MnO2+e4-Li=LiMnO2

解析（1）結(jié)合所給裝置圖以及原電池反應(yīng)原理可知,Li作負(fù)極,MnCh作正極，所以電子流向是a-b,

電流方向則是b-a0（2）根據(jù)題給信息“電解質(zhì)LiCICU溶于混合有機溶劑中，口十通過電解質(zhì)遷移進入MnCh

晶格中，生成LiMnCh"，所以正極的電極反應(yīng)式為MnO2+e-+Li'=LiMnO2。

【變式訓(xùn)練2?變考法】【海水電池】海水電池在海洋能源領(lǐng)域備受關(guān)注，一種鋰一海水

電池構(gòu)造示意圖如下。下列說法錯誤的是（）

隔膜玻璃陶登

A.海水起電解質(zhì)溶液作用

B.N極僅發(fā)生的電極反應(yīng)：2H20+2。=2OH—+H2T

C.玻璃陶瓷具有傳導(dǎo)離子和防水的功能

D.該鋰一海水電池屬「一次電池

答案B

解析海水中含有豐富的電解質(zhì)，如氯化鈉、氯化鎂等，可作為電解質(zhì)溶液，A正確；鋰一海水電池的

總反應(yīng)為4Li+2H2O+O2==4Li0H,M極上Li失去電子發(fā)生氧化反應(yīng)，則M極為負(fù)極，電極反應(yīng)式為

Li-e=Li+,N極為正極，電極反應(yīng)式為O2+2H2O+4e=40H-,B錯誤；Li為活潑金屬，易與水

反應(yīng)，玻璃陶瓷的作用是防止水刃Li反應(yīng)，并能傳導(dǎo)離子，C正確；該電池不可充電，屬于一次電池,

D正確。

重考向2二次電池（可充電電池）

@如圖是鉛蓄電池構(gòu)造示意圖，下列說法不正確的是（）

-塑料

（外殼）

PbO￡正極）

H2so緒液

Pb（負(fù)極）

A.鉛蓄電池是二次電池，充電時電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能

B.電池工作時，電子由Pb板通過導(dǎo)線流向PbCh板

C.電池工作時，負(fù)極反應(yīng)為Pb—2e-+SO/=PbSO4

D.電池工作時，K移向Pb板

答案D

思維建模二次電池的充放電規(guī)律及電極反應(yīng)式書寫

(1)二次電池的充放電規(guī)律

連接

負(fù)極：氧化反應(yīng)一還原反應(yīng)：陰極、去(-)

、尤.電

)電"*~源

正極：還原反應(yīng)一氧化反應(yīng)：陽極/

I」

連接

①充電時電極的連接：充電的目的是使電池恢復(fù)其供電能力，因此負(fù)極應(yīng)與電源的負(fù)極相連以獲得

電子，可簡記為“負(fù)接負(fù)后作陰極，正按正后作陽極,

②工作時的電極反應(yīng)式：同一電極上的電極反應(yīng)式，在充電與放電時，形式上恰好是相反的：同一

電極周圍的溶液，充電與放電時pH的變化趨勢也恰好相反。

(2)二次電池電極反應(yīng)式的書寫

書寫二次電池的電極反應(yīng)式時，要明確放電和充電過程

①放電時：

負(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng)，對應(yīng)元素的化合價升高；

正極發(fā)生還原反應(yīng)，對應(yīng)元素的化合價降低。

②充電時：

陰極反應(yīng)是放電時負(fù)極反應(yīng)的逆過程；

陽極反應(yīng)是放電時正極反應(yīng)的逆過程。

【變式訓(xùn)練1?變考法】一種碳納米管能夠吸附氫氣，可作二次電池(如圖所示)的碳電極。該電池的

電辭質(zhì)溶液為6mol-L1的KOH溶液。

(1)寫出放電時的正、負(fù)極電極反應(yīng)式：o

(2)寫出充電時的陰、陽極電極反應(yīng)式：___________________________________________

__

答案（1）負(fù)極：H2-2e+2OH=2H2O；

正極：2NiO（OH）+2H2O+2e-=2Ni（OH）2+2OH-

（2）陰極：2H20+2?一=出t+20H-；

陽極：2Ni（OH）2+2OFT—2屋「2NiO（OH）+2H?O

V新考法?【變式訓(xùn)練2?變載體】【新型二次電池+空穴充電】Li。電池比能量高，在汽車、航

天等領(lǐng)域具有良好的應(yīng)用前景。近年來科學(xué)家研究了一種光照充電Li-0?電池（如圖所示）。光照時，光

催化電極產(chǎn)生電子（廣）和空穴（卜卜），驅(qū)動陰極反應(yīng)式（Li++e-=Li）和陽極反應(yīng)（Li2O2+2h+=2Li++O2）

對電池進行充電。下列敘述錯誤的是（）

光

催

金

化

屬

電

鋰

極

離子交換膜

A.充電時，電池的總反應(yīng)Li2O2=2Li+O2

B.充電效率與光照產(chǎn)生的電子和空穴量有關(guān)

C.放電時，Li+從正極穿過離子交換膜向負(fù)極遷移

D.放電時，正極發(fā)生反應(yīng)O2+2U+2/=口202

答案C

分析充電時光照光催化電極產(chǎn)生電子和空穴，則充電時總反應(yīng)為Li2O2=2Li+O2,結(jié)合圖示，充電時

金屬鋰為陰極，光催化電極為陽極：

充電（電解池）放電（原電池）

陽極口2。2+2h'=2Li?+02（光催化電極）負(fù)極Li-e-=Li+

+-

陰極Li++e-=Li（金屬鋰）正極02+2Li+2e=Li2O2

解析根據(jù)題給電池裝置圖并結(jié)合陰、陽極電極反應(yīng)可知，充電時，電池的總反應(yīng)為Li2O2=2Li-l-O2,

A項正確；由題干中光照時陰、陽極反應(yīng)可知，充電效率與光照產(chǎn)生的電子和空穴量有關(guān)，B項正確；放

電時題給裝置為原電池，陽離子（Li+）向正極遷移，C項錯誤：根據(jù)題給裝置圖可知，放電時正極上02得

電子并與Li+結(jié)合生成U2O2，O24-2Li'+2e=Li2O2,D項正確。

重

網(wǎng)同（1）①氫氧燃料電池以K0H溶液作電解質(zhì)溶液時，工作?段時間后，電解質(zhì)溶液的濃度將

（填“減小"增大"或"不變”，下同），溶液的pH0

②氫氧燃料電池以H2s。4溶液作電解質(zhì)溶液時，工作一段時間后，電解質(zhì)溶液的濃度將,溶

液的pH

(2)如圖是甲烷燃料電池的工作原理示意圖，根據(jù)燃料電池有關(guān)知識回答:

CH4An(%人口

a電極為燃料電池的..(填“正極”或“負(fù)極、其電極反應(yīng)為

電池總反應(yīng)為________________________________

(3)Li-S0CL電池可用于心臟起搏器。該電池的電極材料分別為鋰和碳，電解液是LiAlCkSOCk。電

池的總反應(yīng)可表示為：4Li+2SOCl2=4LiCl+S+S021o

請回答下列問題：

①電池的負(fù)極材料為，發(fā)生的電極反應(yīng)為O

②電池正極發(fā)生的電極反應(yīng)為o

答案(1)①減小減小②減小增大

-

(2)負(fù)極CH4+lOOH-8e=C0］+7H2OCH4+2O2+2OH=CO1+3H2O

(3)@鋰4Li-4e-=4Li+②2soeb+db=4C「+S+SCM

解析分析反應(yīng)的化合價變化，可知Li失電子，被氧化，為還原劑，SO02得電子，被還原，為氧化劑。

①負(fù)極材料為Li(還原劑)，4Li—4e=4Li。

②正極反應(yīng)式可由總反應(yīng)式減去位極反應(yīng)式得到：2soe12+41=4。一+S+SO2b

思維建模分析燃料電池的思維模型和電極反應(yīng)式的書寫

1.分析燃料電池類題目的思維模型

2.燃料電池中電極反應(yīng)式及總反應(yīng)式的書寫

(1)負(fù)極反應(yīng)式的書寫［以堿性(KOH溶液)甲烷燃料電池為例］

(2)正極反應(yīng)式的書寫

b

①酸性介質(zhì)：O2+4H+4e=2H2OO

②堿性介質(zhì)：O2+2H2O+4e=40H),

(3)電池總反應(yīng)式的書寫

依據(jù)得失電子守恒配平兩極反應(yīng)式，然后將兩極反應(yīng)式相加可得電池總反應(yīng)式。

【變式訓(xùn)練1?變考法】以甲烷燃料電池為例來分析在不同的環(huán)境下電極反應(yīng)式的書寫方法。

(1)酸性條件

總反應(yīng)式：；

正極反應(yīng)式：；負(fù)極反應(yīng)式：O

(2)堿性條件

總反應(yīng)式：：

正極反應(yīng)式：；負(fù)極反應(yīng)式：O

(3)固體電解質(zhì)(高溫下能傳導(dǎo)。2一)

總反應(yīng)式：：

正極反應(yīng)式：；負(fù)極反應(yīng)式：0

(4)熔融碳酸鹽(如熔融K2co3)環(huán)境下

總反應(yīng)式：：

正極反應(yīng)式，,負(fù)極反應(yīng)式，“

答案(1)CH4+202=82+2H2。

+

2O2+8H4-8C-=4H2O

-

CH4-8e+2H2O=CO2+8H

(2)CH4+202+2OH-=COr+3H2O

--

2O2+4H2O+8e=8OH

CH4+10OH--8e"=COf+7H2O

(3*出+2O2=CO2+2H2O

2"

2O2-l-8e-=4O

2

CH4+4O^-8e"=CO2+2H2O

(4)CH4+202=82+2%0

2O2+4CO2+8e-=4COr

CH4+4C0；-8C==5CO2+2H2O

【變式訓(xùn)練2,變載體】如圖為以Pt為電極的氫氧燃料電池的工作原理示意圖，稀H2sCh為電解質(zhì)

溶液。下列有關(guān)說法不正確的是()

A.a極為負(fù)極，電子由a極經(jīng)外電路流向b極

-+

B.a極的電極反應(yīng)式：H2-2e=2H

C.電池工作一段時間后，裝置中c(H2so4)增大

D.若將H?改為CHU,消耗等物質(zhì)的量的CH4時，Ch的用量增多

答案C

解析a極通入的H2發(fā)生氧化反應(yīng)，為負(fù)極，電子由a極經(jīng)外電路流向b極，以稀H2sCh為電解質(zhì)溶液

時，負(fù)極的Hz被氧化為H+,A、B項正確；總反應(yīng)為2H2+02=2+0,電池工作一段時間后，裝置中

c(H2so。減小，則C項錯誤；根據(jù)電池總反應(yīng)：2H2+。2=2比0,CHI+2O2=CO2+2H2O,可知消耗

等物質(zhì)的量的H2和CH?,CH4消耗O2較多，則D項正確。

04

真題溯源?考向感知

1.(天津卷2022-T1)近年我國在科技領(lǐng)域不斷取得新成就。對相關(guān)成就所涉及的化學(xué)知識理解錯誤

的是

A.我國科學(xué)家實現(xiàn)了從二氧化碳到淀粉的人工合成，淀粉是一種單糖

B.中國“深海一號”平臺成功實現(xiàn)從深海中開采石油和天然氣，石油和天然氣都是混合物

C.我國實現(xiàn)了高性能纖維鋰離子電池的規(guī)模化制備，鋰離子電池放電時將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能

D.以硅樹脂為基體的自供電軟機器人成功挑戰(zhàn)馬里亞納海溝，硅樹脂是一種高分子材料

【答案】A

【釋析】A.淀粉是一種多糖，故A錯誤；B.石油主要是各種烷燒、環(huán)烷燒、芳香燒的混合物，天然

氣主要含甲烷，還有少量的其他烷燃?xì)怏w，因此天然氣是混合物，故B正確；C.鋰離子電池放電屬于

原電池，是將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能，故C正確；D.硅樹脂是高聚物，屬于高分子材料，故D正確。綜上

所述，答案為A。

2.(天津卷2023-T15)研究人員進行了一組實驗：

實驗一：如圖，研究人員將氫氧化鈉溶液加入反應(yīng)容器，隨后加入鋅粉，隨后加熱。一段時間后反

應(yīng)完全，停止加熱，鋅粉仍有剩余，向反應(yīng)所得溶液中加入一塊銅片，并接觸剩余的鋅，銅片表面出現(xiàn)

銀白色金屬，并伴隨少量氣體產(chǎn)生。

已知：已知：Zn+2NaOH+2H2O===Na2[Zn(OH)4]+H2t

+2

Na2[Zn(OH)4)===2Na+[Zn(OH)4]-

22+

[Zn(OH)4]-Zn+4OH

(4)寫出實驗一中構(gòu)成的原電池正負(fù)極反應(yīng)：負(fù)極：；正極：°

22

答案Zn-2e+4OH-===lZn(OH)4]-[Zn(OH)4]+2e-===Zn+4OH\2H2O+2e-=H2t+2OH-

答案鋅比銅活潑，實驗?中構(gòu)成的原電池的負(fù)極為Zn,Zn失去電子生成[Zn(OH)4]\根據(jù)得失電子守

恒和電荷守恒配平電極方程式為：Zn-2e+4OH-=[Zn(OH)4]2-,正極為Cu,正極由[Zn(OH)4]2=Zn+40H-

產(chǎn)生的鋅離子得到電子轉(zhuǎn)變?yōu)殇\而產(chǎn)生銀白色的金屬、同時H?0得到電子生成少量H2,電極方程式

為：[Zn(OH)4]〉+2e===Zn+40H、2H2O+2e-H2t+2OH。

3.(2025?安徽卷)研窕人員開發(fā)出一種鋰-氫可充電電池(如圖所示)，使用前需先充電，其固體電解質(zhì)

僅允許ZT通過。下列說法正確的是

A.放電時電解質(zhì)溶液質(zhì)最減小

B.放電時電池總反應(yīng)為H2+2Li=2LiH

C.充電時移向惰性電極

D.充電時