第2講原電池化學(xué)電源

2024級教學(xué)指導(dǎo)看法核心素養(yǎng)

1.改變觀念與平衡思想：相識原電池的本質(zhì)

1.了解原電池的構(gòu)成，理解原電池的工作原

是氯化還原反應(yīng)。能多角度、動(dòng)態(tài)地分析原

理，能書寫電極反應(yīng)式和電池總反應(yīng)式，并

電池中物質(zhì)的改變及能量的轉(zhuǎn)換。

能設(shè)計(jì)簡潔的原電池。

2.證據(jù)掛理與模型認(rèn)知：能利用典型的原電

2.相識化學(xué)能與電能相互轉(zhuǎn)化的實(shí)際意義，

池裝置，分析原電池原理，建立解答原電池

了解常見的化學(xué)電源并利用相關(guān)信息分析化

問題的思維模型，并利用模型揭示其本質(zhì)及

學(xué)電源的工作原理。

規(guī)律。

考點(diǎn)一原電池的工作原理及其應(yīng)用

I高效學(xué)習(xí)課堂內(nèi)外學(xué)考一體

［學(xué)在課內(nèi)］

1.概念

原電池是把化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的裝置。

反應(yīng)特點(diǎn)：白發(fā)的氧化隨反應(yīng)。

2.構(gòu)成條件

(1)閉合回路

外電路：導(dǎo)線,用電器

或兩電極直接接觸

內(nèi)電路：電解員

(2)兩極有電勢差一一兩個(gè)活性不同的電極。

(3)電解質(zhì)溶液

(4)自發(fā)的氧化還原反應(yīng)

3.工作原理(銅、鋅電池簡圖如下)

c沿導(dǎo)線傳遞.有電流產(chǎn)生

氧化反應(yīng)還原反應(yīng)

端

，2H-+2c=H4

移

離

向

子

提煉圖：原電池中帶電微粒移動(dòng)方向圖

電流方向

&口^?豆》二

陰離F陽離f

［名師點(diǎn)撥］

(1)原電池閉合回路的形成有多種方式，可以是導(dǎo)線連接兩個(gè)電極，也可以是兩電極干脆接觸。

(2)電解質(zhì)溶液中陰、陽離子的定向移動(dòng)，與導(dǎo)線中電子的定向移動(dòng)共同組成了一個(gè)完整的閉

合回路。

(3)無論在原電池中還是在電解池中，電子均不能通過電解質(zhì)溶液。

4.單液原電池(無鹽橋)和雙液原電池(有鹽橋)對比

名稱單液原電池雙液原電池

電流計(jì)

CuSO,

裝置口/溶液

cu

二;F

if:二t里二?二室

ZnSOj容液CuSOr,溶液

相同點(diǎn)正、負(fù)極電極反應(yīng)式，總反應(yīng)式，電極現(xiàn)象

還原劑Zn與氧化劑C/+干脆接觸，既有Zn與氧化劑C/+不干脆接觸,僅有化學(xué)

不同點(diǎn)化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能，又有化學(xué)能轉(zhuǎn)化為能轉(zhuǎn)化為電能，避開了能量損耗，故電

熱能，造成能量損耗流穩(wěn)定，持續(xù)時(shí)間長

［提示］鹽橋的兩個(gè)作用

(1)連接內(nèi)電路，形成閉合回路。

(2)平衡電荷，保證溶液呈電中性。

5.原電池原理的應(yīng)用

(D比較金屬的活動(dòng)性強(qiáng)弱：原電池中，負(fù)極一般是活動(dòng)性較強(qiáng)的金屬，正極一般是活動(dòng)性較

弱的金屬(或能導(dǎo)電的非金屬)。

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

(3)用于金屬的防護(hù)：將須要愛護(hù)的金屬制品作原電池的正極而受到愛護(hù)。

⑷設(shè)計(jì)原電池：

①將氧化還原反應(yīng)分成兩個(gè)半反應(yīng)。

②依據(jù)原電池的反應(yīng)特點(diǎn)，結(jié)合兩個(gè)半反應(yīng)找出正、負(fù)極材料和電解質(zhì)溶液。

［考在課外］

教材延長

推斷正誤

(1)在原電池中，發(fā)生氧化反應(yīng)的一極肯定是負(fù)極(J)

(2)在原電池中，負(fù)極材料的活潑性肯定比正極材料強(qiáng)(X)

(3)在原電池中，正極本身肯定不參加電極反應(yīng)，負(fù)極本身肯定要發(fā)牛氧化反應(yīng)(X)

(4)帶有“鹽橋”的原電池比不帶“鹽橋”的原電池電流持續(xù)時(shí)間長(J)

(5)在內(nèi)電路中，電子由正極流向負(fù)極(X)

(6)某原電池反應(yīng)為Cu+2AgN0；l=Cu(NO.)2+2Ag,裝置中的鹽橋可以是裝有含瓊膠的KC1飽和

溶液(X)

拓展應(yīng)用

卜.列裝置中不能形成原電池的是0

ZnZn(含石墨)

稀HSO,稀H.SO桶HaSO,稀H2s0,

①②③④

稀H,SO1稀H2sol稀H,SO1

⑤⑥⑦

:山th

二二4二步旺才三二二

CuCL,溶液CuCl,加液Cu湍液

⑧

答案①③

思維探究

A1電極Agq/Ag電極

NaOH/NaAIO,：-

------

A.電子由Al電極通過外電路流向Ag20/Ag電極

B.電池負(fù)極旁邊溶液pH上升

C.正極反應(yīng)式為Ag20+2e+H20=2Ag+20ir

I）.負(fù)極會發(fā)生副反應(yīng)2A1+2NaOH+2壓0=2NaAl（）2+3H"

解析A1作負(fù)極失電子發(fā)生氧化反應(yīng)，由于電解質(zhì)溶液為NaOH溶液，所以電極反應(yīng)為：A1

-3e-+40H-=A10r+2H2C,負(fù)極消耗OH,pH減小，B項(xiàng)錯(cuò)誤；AgQ在正極得電子發(fā)生還原

反應(yīng)：Ag2O+2e-+H2O=2Ag+2OH，C項(xiàng)正確；電子從負(fù)極經(jīng)外電路流向正極，A項(xiàng)正確。

答案B

3.肯定條件下，試驗(yàn)室利用如圖所示裝置.，通過測電壓求算愈XAgCl）。工作一段時(shí)間后，兩

電極質(zhì)量均增大。下列說法正確的是（）

KCI溶液AgNO,溶液

A.右池中的銀電極作負(fù)極

B.正極反應(yīng)為Ag—e~=Ag+

C.總反應(yīng)為Ag++Cr=AgCll

D.鹽橋中的NO；向右池方向移動(dòng)

解析若“右池中的銀電極作負(fù)極”，Ag失去電子被氧化為Ag+：Ag-e-=Ag+,電極質(zhì)量減

輕，不符合題干中的信息“兩電極質(zhì)量均增大”，A項(xiàng)錯(cuò)誤。該裝置圖很簡潔讓考生聯(lián)想到鹽

橋電池，抓住“兩電極質(zhì)量均增大”推斷，若左池Ag失云電子被氧化為Ag+,Ag+再結(jié)合溶液

中的生成AgCl：Ag-e-+Cr=AgCb即左池的銀失去電子作負(fù)極；此時(shí)右池電解質(zhì)溶液

中的Ag+在銀電極表面得到電子被還原為Ag：Ag++e-=Ag,即右池的銀電極為正極；兩個(gè)電

極反應(yīng)式相加得到總反應(yīng)：Ag++Cr=AgClI；綜上所述，B項(xiàng)錯(cuò)誤，C項(xiàng)正確。依據(jù)“陰陽

相吸”可推斷鹽橋中的NO；向負(fù)極方向（即左池）移動(dòng)，D頂錯(cuò)誤。

答案c

4.中科院董紹俊課題組將二氧化鎰和生物質(zhì)置于一個(gè)由濾紙制成的折紙通道內(nèi)形成電池（如

圖所示），該電池可將可樂（pH=2.5）中的葡萄糖作為燃料獲得能量。下列說法正確的是（）

A.a極為正極

B.隨著反應(yīng)不斷進(jìn)行，負(fù)極區(qū)的pH不斷增大

C.b極的電極反應(yīng)為Mn02+2H20+2c-=Mn2++40H-

D.若消耗（）.01mol葡萄糖，電路中轉(zhuǎn)移0.02mol電子

解析由已知結(jié)合圖示，葡萄糖（CM2OJ發(fā)生氧化反應(yīng)生成葡萄糖內(nèi)酯（CM2。，所以a極為

負(fù)極，故A項(xiàng)錯(cuò)誤；電解質(zhì)溶液顯酸性，所以負(fù)極反應(yīng)為aHJ）6—2e-=CM九+2卜廣，隨著反

應(yīng)不斷進(jìn)行，負(fù)極區(qū)的pH不斷減小，故B項(xiàng)錯(cuò)誤；b極為正極，電極反應(yīng)為晰02+4H++26一

2+

=Mn+2H20,故C項(xiàng)錯(cuò)誤;由負(fù)極反應(yīng)QHM6-2e-=C6lW）6+2H+可得，1mol葡萄糖失去

2mol電子，所以若消耗0.01mol葡萄糖，電路中轉(zhuǎn)移0.02mol電子，故D項(xiàng)正確。

答案D

［名師點(diǎn)撥］

原電池正、負(fù)極的推斷方法

［留意］原電池的正極和負(fù)極與電極材料的性質(zhì)有關(guān)，也與電解質(zhì)溶液有關(guān)，不要形成活潑

電極肯定作負(fù)極的思維定勢。

［實(shí)力點(diǎn)提升］

5.（2024?山東煙臺自主練習(xí)）銘是常見的過渡金屬之一，探討銘的性質(zhì)具有重要意義。

在如圖裝置中.視察到裝置甲銅電極上產(chǎn)生大量的無色氣體。而裝置乙中銅電極上無氣體產(chǎn)

生，鋁電極上產(chǎn)生大量紅棕色氣體。由此可得到的結(jié)論是

答案由裝置甲知銘的金屬活動(dòng)性比銅強(qiáng)；由裝置乙知常溫下銘在濃硝酸中鈍化。

6.（2024?陽泉模擬）某?；瘜W(xué)愛好小組進(jìn)行探究性活動(dòng)，將氧化還原反應(yīng)：2Fe3++2I

\、2Fe2++h,設(shè)計(jì)成鹽橋原電池。供應(yīng)的試劑：FeCL溶液，KI溶液：其他用品任選。

請回答下列問題：

（1）請畫出設(shè)計(jì)的原甩池裝置圖，并標(biāo)出電極材料、電極名稱及電解質(zhì)溶液。

（2）發(fā)生氧化反應(yīng)的電極反應(yīng)式為

⑶反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí)，外電路導(dǎo)線中（填“有”或“無”）電流通過。

（4）平衡后向FeCL溶液中加入少量FeCL固體，當(dāng)固體全部溶解后，則此時(shí)該溶液中也極為

（填“正”或“負(fù)”）極。

解析（D先分析氧化還原反應(yīng)，找出正負(fù)極反應(yīng)，即可確定正負(fù)極區(qū)電解質(zhì)溶液。（2）發(fā)生

氧化反應(yīng)的電極是負(fù)極，「失電子。（3）反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí)，無電子流淌，故無電流產(chǎn)生。（4）

平衡后向FeCk溶液中加入少量FeCk固體，平衡逆向移動(dòng)，此時(shí)FeCh溶液失電子，正極變成

負(fù)極。

一詈流計(jì)

正極負(fù)極

答案(1)如圖：FeClj容液K1溶液

-

(2)21-2e-=I2(3)無(4)負(fù)

(1)將等質(zhì)量的兩份鋅粉a、b分別加入過量的稀硫酸中，同時(shí)向a中加入少量的CuSOi溶液，

產(chǎn)生1L的體積KL)與時(shí)間t(min)的關(guān)系是。

(2)將過量的兩份鋅粉a、匕分別加入定量的稀硫酸，同時(shí)向a中加入少量的CuSOi溶液，產(chǎn)生

乩的體積ML)與時(shí)間Z(min)的關(guān)系是。

(3)將(D中的CuSOi溶液改成CH￡OONa溶液，其他條件不變，則圖像是________。

(4)在上述試驗(yàn)中能否將CuSOi溶液更換成Cu(NO3)2溶液o

答案(1)A(2)B(3)C⑷否

［名師點(diǎn)撥］

原電池設(shè)計(jì)思維模型

將氧化還原反應(yīng)分成兩個(gè)半反應(yīng)

將還原劑(一般為比較活潑金屬)

作負(fù)極?活潑性比負(fù)極率的金屬或

非金屬導(dǎo)體作正極

如果兩個(gè)半反應(yīng)分別在兩個(gè)容器

中進(jìn)行(中間連接鹽橋),則兩個(gè)容

器中的電解質(zhì)溶液應(yīng)含有與電極

材料相同的金屬陽離子

結(jié)合要求及反應(yīng)特點(diǎn).畫出原電池

裝置圖?標(biāo)出也極材料名稱、正負(fù)

極、電解質(zhì)溶液等

［高考真題體驗(yàn)］

8.(2024?浙江自選)鋰(Li)■空氣電池的工作原理如圖用二示。下列說法不正確的是()

A.金屬鋰作負(fù)極，發(fā)生氧化反應(yīng)

B.L「通過有機(jī)電解質(zhì)向水溶液處移動(dòng)

C.正極的電極反應(yīng)：02+4葭=2。2一

D.電池總反應(yīng)：4Li+O2+2H2O=4LiOH

解析正極氧氣得到了電子后與水結(jié)合形成氫氧根，電極方程式為02+4屋+2H2。=401「，故

C項(xiàng)錯(cuò)誤：在鋰-空氣電池中，金屬鋰失去電子，發(fā)生氧化反應(yīng)，為負(fù)極，故A項(xiàng)正確；在負(fù)

極Li失去電子變成了Li+.會通過有機(jī)電解質(zhì)向水溶液處（正極）移動(dòng)，故B項(xiàng)正確：負(fù)極的

反應(yīng)式為Li—e-=Li+,正極反應(yīng)式為02+21120+40-=401「，電池的總反應(yīng)則為4Li+0?+

2H20=4Li0H,故D項(xiàng)正確。

答案C

9.（2024?海南化學(xué)）一種鎂氧電池如圖所示，電極材料為金屬鎂和吸附氧氣的活性炭，電解

液為K0H濃溶液。下列說法錯(cuò)誤的是（雙選）（）

ba.b

為

活性炭Mg電解質(zhì)

A.電池總反應(yīng)式為：2MgH-02+2H20=2Mg（0H）2

B.正極反應(yīng)式為：Mg—2e'=Mg'*

C.活性炭可以加快&在負(fù)極上的反應(yīng)速率

D.電子的移動(dòng)方向由a經(jīng)外電路到b

解析金屬鎂作負(fù)極，反應(yīng)式為Mg—2（T+20I「=Mg（0H）2,吸附氧氣的活性炭作正極，電極

反應(yīng)為&+4e-+2H20=4011,電池總反應(yīng)式為：2Mg+0i+2H20=2Mg（0H）2,A正確，B、C錯(cuò)

誤；電子的移動(dòng)方向由負(fù)極a經(jīng)外電路到正極b,I）正確.

答案BC

考點(diǎn)二化學(xué)電源

I高效學(xué)習(xí)課堂內(nèi)外學(xué)考一體

［學(xué)在課內(nèi)］

1.一次電池一一堿性鋅鐳干電池

鋅粉和KOH

的混合物

MnOj

金屬夕牘

正極反應(yīng)：2MnO2+2H2O+2a-=2MnO(OH)+20H-；

負(fù)極反應(yīng)：Zn—2e-+20H-=Zn(0H)2；

總反應(yīng)：Zn4-2MnO?+21L0=2Mn0(011)+Zn(0H)z。

2.二次電池——可充電電池

鉛蓄電池是最常見的二次電池，負(fù)極材料是邑，正極材料是晅。

(1)放電時(shí)的反應(yīng)

①負(fù)極：Pb—2b+SO^=PbSOi。

②正極：Pb()2+2e-+S芹+4H-=PbS(L+2H2。

③總反應(yīng)：Pb(s)+PbO2(s)+2H2SO,(aq)=2PbSOt(s)+2H20(l)o

(2)充電時(shí)的反應(yīng)

①陰極：PbS0.i+2e~~^Pb—SOF。

②陽極：PbS()L2e-+2H2=Pb0』+S0F+4H+。

③總反應(yīng)：2PbsOKs)+2M(D=Pb(s)+PbO2(s)-l-2H2S0,(aq)。

［留意］可充電電池的充放電丕能(填“能”或“不能”::理解為可逆反應(yīng)。

3.燃料電池

氫氧燃料電池是目前最成熟的燃料電池，可分成酸性和堿性兩種：

酸性堿性

+--

負(fù)極反應(yīng)式H，-2e-=2HH2-2e+2OH=2HzO

_+

正極反應(yīng)式02+4e+4H=2H200二+4院+2乩0=40曠

電池總反應(yīng)式2H2+O2=2H2O

［考在課外］

教材延長

推斷正誤

(1)太陽能電池不屬于原電池(J)

(2)碘可用作鋰碘電池的材料，該電池反應(yīng)為2Li(s)+I2(s)=2LiI(s),則碘電極作該電極的

負(fù)極(X)

(3)鉛蓄電池放電時(shí)的負(fù)極和充電時(shí)的陽極均發(fā)生還原反應(yīng)(X)

(4)可充電電池中的放電反應(yīng)和充電反應(yīng)互為可逆反應(yīng)(X)

拓展應(yīng)用

(1)

(2)逋過N。、傳感器可監(jiān)測NU、的含量，具JJ乍原埋示意圖如圖所示:

Pt電極上發(fā)生的是還原反應(yīng)(填“氧化”或“還原”)。寫出NiO電極的電極反應(yīng)式：M)—2。

一十(廣

N02O

思維探究

一種碳納米管能夠吸附氫氣，可作二次電池(如下圖所示)的碳電極。該電池的電解質(zhì)溶液為6

mol?口的KOH溶液。

(1)當(dāng)閘刀擲向充電器時(shí)，該裝置為電解池,銀電極反應(yīng)式為Ni(()H)2—e+0H=Ni()(OH)+

叫

(2)當(dāng)閘刀擲向用電器時(shí)，該裝置為原電池,銀電極電極反應(yīng)式為NiO(OH)+e-+HzO=Ni(0H)2

+0Ho

I對接高考分層訓(xùn)練逐級突破

［基礎(chǔ)點(diǎn)鞏固］

1.如圖為以Pt為電極的氫氧燃料電池的工作原理示意圖，稀H2s0,為電解質(zhì)溶液。卜.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(shí)間后，裝置中cOizSO)增大

D.若將W改為CH”消耗等物質(zhì)的量的CH,時(shí)，的用量增多

解析a極通入的壓發(fā)生氨化反應(yīng)，為負(fù)極，電子由a極經(jīng)外電路流向b極，A項(xiàng)正確：以稀

HSOi為電解質(zhì)溶液時(shí)，負(fù)極的H二被氧化為B項(xiàng)正確：電池工作一段時(shí)間后，裝置中。(乩SO,

減小，C項(xiàng)錯(cuò)誤；依據(jù)電池總反應(yīng)：2IL+02=2IL0,CH1+202=C02+2IL0,可知等物質(zhì)的量的

QL消耗6較多，D項(xiàng)正確,

答案c

2.液體燃料電池相比于氣體燃料電池具有體積小等優(yōu)點(diǎn)。一種以液態(tài)臟（反乩）為燃料的電池

裝置如下圖所示，該電池用空氣中的氧氣作為氧化劑，KCH溶液作為電解質(zhì)溶液。下列關(guān)于該

電池的敘述正確的是（）

產(chǎn)

A.b極發(fā)生氧化反應(yīng)

-

B.a極的反應(yīng)式：N2Hl+40H--4e=N2t+4H20

C.放電時(shí)，電流從a極經(jīng)過負(fù)載流向b極

D.其中的離子交換膜需詵用陽離子交換膜

-

解析燃料電池燃料（WL）在負(fù)極（a極）發(fā)生氧化反應(yīng)N2Hi4-40ir-4e=N2t+4IL0,02在正

極發(fā)生還原反應(yīng)：0+的+21120=401［，總反應(yīng)為NM+02=N2+2H2（）,A項(xiàng)錯(cuò)誤，B項(xiàng)正確；

放電時(shí)電流由正極流向負(fù)極，C項(xiàng)錯(cuò)誤；（）『在正極生成，移向負(fù)極消耗，所以離子交換膜應(yīng)

讓通過，故選用陰離子交換膜，D項(xiàng)錯(cuò)誤。

答案B

3.科學(xué)家設(shè)計(jì)出質(zhì)子膜H6燃料電池，實(shí)現(xiàn)了利用HS廢氣資源回收能量并得到單質(zhì)硫“質(zhì)

子膜比S燃料電池的結(jié)構(gòu)示意圖如圖所示。下列說法不正確的是（）

電極

質(zhì):「固體電解質(zhì)膜

i.,o

-電極b

電極a為電池的負(fù)極

電極b上發(fā)生的電極反應(yīng)為02+4H++4e—=2比0

電路中每流過4mol電子，在正極消耗44.8LH2s

每17g112s參加反應(yīng)，有1molII'經(jīng)質(zhì)子膜進(jìn)入正極區(qū)

解析電極a上H2s轉(zhuǎn)化為S2,發(fā)生氧化反應(yīng)，則電極a為電池的負(fù)極，A項(xiàng)正確；電極b上

。2轉(zhuǎn)化為出0,電極反應(yīng)式為02+41<*+4e~=2H20,B項(xiàng)正確；負(fù)極反應(yīng)式為2H2S—4e-=S2

十4e，電路中每流過4mcl電子，在負(fù)極消耗2mol而不是正極，且題中未指明比5所

處的狀態(tài),C項(xiàng)錯(cuò)誤；依據(jù)2Hzs-4e?=Sz+4H+知,姓晨0.5mol)H2s參加反應(yīng),生成1mol

成經(jīng)質(zhì)子膜進(jìn)入正極區(qū)，D項(xiàng)正確。

答案C

［名師點(diǎn)撥］

4.(1)將燃煤產(chǎn)生的二氧,化碳回收利用，可達(dá)到低碳排放的忖的。下圖是通過人工光合作用,

以C0?和H.0為原料制備HCOOH和0。的原理示意圖。電極b作________極，表面發(fā)生的電極反

應(yīng)為。

I—HCOOH

(2)濃差電池中的電動(dòng)勢是由于電池中存在濃度差而產(chǎn)生的。某濃差電池的原理如圖所示，該

電池從濃縮海水中提取LiCl的同時(shí)又獲得了電能。

LiCI溶液，?殘余海水

離子導(dǎo)體

(傳導(dǎo)Li.)

濃縮海水

稀鹽酸*

Z富含")

①X為極，丫電極反應(yīng)式為____________________________________

②丫極生成1molCL時(shí)，molLi+移向(填“X”或"Y”)極。

解析(1)從圖示可以看出，左側(cè)H:0轉(zhuǎn)變成6,0元素被氧化，電極a為負(fù)極，電極反應(yīng)式

為21U)-4e一=4H++01,11,通過質(zhì)子交換膜進(jìn)入右側(cè)發(fā)生反應(yīng)，右側(cè)通入的C0?轉(zhuǎn)變成

HCOOH,C元素被還原,電極b為正極,電極反應(yīng)式為Ca+2e-+2H+=HC00H。(2)依據(jù)裝置

可知生成H2的電極為正極，生成CL的電極為負(fù)極。

答案(1)正CO；+2e_+2H+=HCOOH

(2)①正2C1--2e-=CLt

②2X

［名師點(diǎn)撥］

電極反應(yīng)式的書寫

（1）一般電極反應(yīng)式的書寫

列物質(zhì)（負(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng)參加反應(yīng)的微粒

標(biāo)得失一j正極發(fā)生還原反應(yīng)一和得失電子數(shù)

—X_在電解質(zhì)溶液的環(huán)境中要生成穩(wěn)定的電

看環(huán)境

一4極產(chǎn)物，即H'、（）H—、H.,（）等是否參加反

配守恒

一一〔應(yīng)遵守電荷守恒、質(zhì)量守恒、電子守恒

兩支加|.

一兩電極反應(yīng)式相加，與總反應(yīng)式對照驗(yàn)證

驗(yàn)總式

（2）困難電極反應(yīng)式的書寫

困難電極反應(yīng)式=總反應(yīng)式一較簡潔一極的電極反應(yīng)式

如CH,酸性燃料電池中

CH,+202=C02+21L0……總反應(yīng)式①

2024-8H*4-8e-=4H20.......正極反應(yīng)式②

①一②得

-+

CH?+2H20-8e=C02+8H……負(fù)極反應(yīng)式K

［實(shí)力點(diǎn)提升］

5.某電動(dòng)汽車配載一種可充放電的鋰離子電池，放電時(shí)電池的總反應(yīng)為：Li1-Xo02+

LiC-LiCoOz+CKKl）。下列關(guān)于該電池的說法不正確的是（）

A.放電時(shí)，Li.在電解質(zhì)中由負(fù)極向正極遷移

B.放電時(shí),負(fù)極的電極反應(yīng)式為LiC—/+Q

C.充電時(shí)，若轉(zhuǎn)移1mole-,石墨（Cj電極將增重7xg

D.充電時(shí)，陽極的電極反應(yīng)式為LiCoOa—xe-=Li-￡o02+aLi+

++

解析放電時(shí)，負(fù)極反應(yīng)為：LiXe—%e-=ALi+C6,正極反應(yīng)為：Lii-ACo02+^e~4-^Li

r-

=LiCo02,A、B正確：充電時(shí)，陰極反應(yīng)為：A1i+Q4-xe=LiAC?,轉(zhuǎn)移1mol時(shí)，石

墨C6電極將增重7g,C項(xiàng)錯(cuò)誤；充電時(shí)，陽極反應(yīng)為放電時(shí)正極反應(yīng)的逆反應(yīng)：LiCoOj-xe

+

~=Li］-Xo02+^Li,D項(xiàng)正確。

答案c

6.中國科學(xué)家用毛筆書寫后的紙張作為空氣電極，設(shè)計(jì)并組裝了輕型、柔性且可折疊f勺可充

電鋰空氣電池（圖D,電池的工作原理如圖2。下列有關(guān)說法正確的是（）

金IM鋰有機(jī)電解空氣

質(zhì)溶液也極

國2

A.放電時(shí)?，紙張中的纖維素作鋰電池的正極

B.放電時(shí)，Li+由正極經(jīng)過有機(jī)電解質(zhì)溶液移向負(fù)極

C.開關(guān)K閉合給鋰電池充電，X為直流電源正極

D.充電時(shí),陽極的電極反應(yīng)式為U2O2—2e—=02t+2Li+

解析纖維素不導(dǎo)電，石墨導(dǎo)電，故放電時(shí)，紙張表面毛筆書寫后留下的石黑作電池正極，A

項(xiàng)錯(cuò)誤；原電池或電解池工作時(shí)，電解質(zhì)中陰、陽離子的移動(dòng)方向一般遵循“陰陽相吸”原

則，即電池放電時(shí)，電解質(zhì)中的陽離子移向正極，據(jù)此可快速推斷鋰電池放電時(shí)，帶正電荷

的Li+由負(fù)極經(jīng)過有機(jī)電解質(zhì)溶液移向正極，B項(xiàng)錯(cuò)誤；充電時(shí)，在流電源負(fù)極與電池負(fù)極（金

屬鋰）相連，故X為直流電源負(fù)極，C項(xiàng)錯(cuò)誤；充電時(shí)，空氣電極作陽極，此時(shí)LizOz失去電子

-+

生成Oz：Li202-2e=021+2Li,D項(xiàng)正確。

答案D

［名師點(diǎn)撥］

1.充放電電池解題模板

互逆

陰艮：還原反應(yīng)負(fù)極：氧化反應(yīng)

陰總陰’陽

反放電一瓢

充電

子應(yīng)子于

一池L

陽極：乳化反應(yīng)池T式正板：還原反應(yīng)

I1———.I

技巧：陰極反應(yīng)式=充電總互逆正極反應(yīng)式=放電總反

反應(yīng)式-陽極反應(yīng)式應(yīng)關(guān)-負(fù)極反應(yīng)式

2.速記速判

簡潔電極先寫出，困難反應(yīng)相減得。負(fù)極顛倒得陰極，正極顛倒得陽極。

［高考真題體驗(yàn)］

7.（2024?課標(biāo)全國HI,11）全固態(tài)鋰硫電池能量密度高、成本低，其工作原理如圖所示，其

中電極a常用摻有石墨烯的加材料，電池反應(yīng)為：16Li+W=8Li&（2WxW8）.下列說法錯(cuò)

誤的是（）

A.電池工作時(shí)，正極可發(fā)生反應(yīng)：2Li2S（，+2Li++2e-=3Li2S,

B.電池工作時(shí)，外電路中流過0.02mol電子，負(fù)極材料減重0.14g

C.石墨烯的作用主要是提高電極a的導(dǎo)電性

D.電池充電時(shí)間越長，電池中Li2s2的量越多

解析A項(xiàng)，原電池電解質(zhì)中陽離子移向正極，依據(jù)全固態(tài)鋰硫電池工作原理圖示中移動(dòng)

方向可知，電極a為正極，正極發(fā)生還原反應(yīng)，由總反應(yīng)可知正極依次發(fā)生

S8fLi2s8fLi2s6fLizSLLi2s2的還原反應(yīng),正確；B項(xiàng),電池工作時(shí)負(fù)極電極方程式為：Li—

e=Li',當(dāng)外電路中流運(yùn)0.02mol電子時(shí)，負(fù)極消耗的Li的物質(zhì)的量為0.02mol,其質(zhì)

量為0.14g,正確；C項(xiàng)，石墨烯具有良好的導(dǎo)電性，故可以提高電極a的導(dǎo)電實(shí)力，正確:

D項(xiàng)，電池充電時(shí)為電解池，此時(shí)電解總反應(yīng)為8LiS避生16Li+a&（2W啟8）,故Li2s2的量

會越來越少，錯(cuò)誤。

答案D

8.（2024?課標(biāo)全國III,11）一種可充電鋰-空氣電池如圖所示。當(dāng)電池放電時(shí)，與Li?在多

孔碳材料電極處生成M202r（*=（）或1）。下列說法正確的是（）

非水電解質(zhì)扃聚物隔膜

A.放電時(shí)，多孔碳材料電極為負(fù)極

B.放電時(shí)，外電路電子由多孔碳材料電極流向鋰電極

C.充電時(shí)，電解質(zhì)溶液中Li卡向多孔碳材料區(qū)遷移

D.充電時(shí)，電池總反應(yīng)為LizCVLZLi+O—。。

解析依據(jù)電池工作原理，多孔碳材料吸附0?在此獲得電子，所以多孔碳材料電極為電池

的正極，A項(xiàng)錯(cuò)誤：放電時(shí)電子從負(fù)極（鋰電極）流出，通過外電路流向正極（多孔碳材料電極），

B項(xiàng)錯(cuò)誤；Li+帶正電荷，充電時(shí)，應(yīng)當(dāng)向電解池的陰極:鋰電極）遷移，C項(xiàng)錯(cuò)誤；充電時(shí),

電池總反應(yīng)為Li4=2Li+（l—加D項(xiàng)正確。

答案I）

9.（2024?海南卷）一種電化學(xué)制備NH）的裝置如下圖所示，圖中陶瓷在高溫時(shí)可以傳輸H+。

下列敘述錯(cuò)誤的是（）

氨氣——產(chǎn)"［氮,氮?dú)?/p>

氨氣一氫氣

質(zhì)傳輸陶瓷、/行英電解池

L二匕Fd電極a

Pd電極b

A.Pd電極b為陰極

B.陰極的反應(yīng)式：L+6H++6e-=2NH：,

C.1「由陽極向陰極遷移

D.陶瓷可以隔離心和，

解析此裝置為電解池，總反應(yīng)式是N2+3H-2NH：；,Pd電極b上是氫氣發(fā)生氧化反應(yīng)，即氫

氣失去電子化合價(jià)上升，Pd電極b為陽極，故A說法錯(cuò)誤；依據(jù)A選項(xiàng)分析，Pd電極a為陰

極，反應(yīng)式為凡+6父+6-=2加3,故B說法正確：依據(jù)電解池的原理，陽離子由陽極移向

陰極，故C說法正確；依據(jù)裝置圖，陶瓷可以隔離電和壓，故D說法正確.

答案A

核心素養(yǎng)提升創(chuàng)新思維關(guān)鍵能力

一、新型高能綠色電池一一培育學(xué)生的節(jié)能環(huán)保意識，提升學(xué)生的社會責(zé)任感

隨著全球能源漸漸枯竭，以及廢舊電池中重金屬鹽的污染日趨嚴(yán)峻，因此，化學(xué)中的新型電

源，成為科學(xué)家探討的重點(diǎn)方向之一，也成了高考的高頻考點(diǎn)。高考中的新型化學(xué)電源，一

般具有高能環(huán)保、經(jīng)久耐用、電壓穩(wěn)定、比能量（單位質(zhì)量釋放的能量）高等特點(diǎn)。由于該類

試題題材廣、信息新、生疏度大，因此很多考生感覺難度大。但應(yīng)用的解題原理仍舊還是原

電池的基礎(chǔ)學(xué)問，只要細(xì)心分析，事實(shí)上得分相對比較簡潔。

解題思維模板

電子、陰、陽離子

移動(dòng)方向

觀察奘置負(fù)極電極材料

分析腮給反應(yīng)1包化反應(yīng)一電極上進(jìn)出物質(zhì)一還原反應(yīng)

題型一“?？疾凰ァ钡娜剂想姵?/p>

［題組訓(xùn)練］

1.（2015?江蘇化學(xué)，10）一種熔融碳酸鹽燃料電池原理示意如圖。下列有關(guān)該電池的說法正

確的是（）

電極A電板B

CO+H「\_1/H

CH4+H2OCM)

A.反應(yīng)CHdIl2（J里3%IL+C0,每消耗1molClh轉(zhuǎn)移12mol電子

B.電極A上H?參加的電極反應(yīng)為：也+201「-2屋=2比0

C.電池工作時(shí)，CO廠向電極B移動(dòng)

-

D.電極B上發(fā)生的電極反應(yīng)為：02+2C02+4e=2C0r

解析A項(xiàng)，CH.-CO,則該反應(yīng)中每消耗1molCH」轉(zhuǎn)移6mol電子，錯(cuò)誤；該電池的傳導(dǎo)

-

介質(zhì)為熔融的碳酸鹽，所以A電極即負(fù)極上山參加的電極反應(yīng)為：H2-2e+C0r=C0.-FH20,

錯(cuò)誤；C項(xiàng)，原電池工作時(shí)，陰離子移向負(fù)極，而B極是正極，錯(cuò)誤；D項(xiàng)，B電極即正極上

參加的電極反應(yīng)為：02+4屋+2a）2=2a）廠，正確。

答案D

2.（2024?銅陵模擬）如圖是以葡萄糖為燃料的微生物燃料電池結(jié)構(gòu)示意圖。關(guān)于該電池的敘

述不正確的是（）

外電阻

婆

筆

想

J

圖

病極

陽極室mW

A.該電池不能在高溫下工作

B.電池的負(fù)極反應(yīng)為&巾森+6生0—24?-=6（；（）2f+24H*

C.放電過程中，電子從正極區(qū)向負(fù)極區(qū)每轉(zhuǎn)移1mol,便有1mol『從陽極室進(jìn)入陰極室

D.微生物燃料電池具有高能量轉(zhuǎn)換效率、原料較廣泛、操作條件溫柔、有生物相容性等優(yōu)點(diǎn)，

值得探討與推廣

解析該電池為微生物電池，高溫下微生物失活，故不能在高溫下工作，A項(xiàng)正確；由電子移

動(dòng)方向可知左側(cè)為負(fù)極，電極反應(yīng)式為CM2（）6+6Il20—24/=6C0"+241廣，B項(xiàng)正確；電子

只能在外電路中移動(dòng)內(nèi)電路中導(dǎo)電微粒為陰、陽離子，C項(xiàng)錯(cuò)誤；該電池符合節(jié)能環(huán)保意識，

D項(xiàng)正確。

答案C

題型二“蘊(yùn)含時(shí)代氣息”的環(huán)保型電池

3.（2024?課標(biāo)全國H,12）我國科學(xué)家研發(fā)了一種室溫下“可呼吸”的Na?C02二次電池。將

NaClO,溶干白機(jī)溶劑作為中解液，鈉和負(fù)載碳納米管的銀網(wǎng)分別作為電極材料，電池的總反應(yīng)

為：3co?+4Na^^=^2Na2c（h+C。下列說法錯(cuò)誤的是（）

A.放電時(shí)，C10；向負(fù)極移動(dòng)

B.充電時(shí)釋放C02,放電時(shí)汲取C（）2

C.放電時(shí)，正極反應(yīng)為：3CO2+4e-=2COr+C

D.充電時(shí)，正極反應(yīng)為：Na+4-e-=Na

解析電池放電時(shí)，C10；向負(fù)極移動(dòng)，A項(xiàng)正確；結(jié)合總反應(yīng)可知放電時(shí)需汲取CO?,而充電

時(shí)釋放出CO，,B項(xiàng)正確；放電時(shí)，正極C0?得電子被還原生成單質(zhì)C,即電極反應(yīng)式為3c0?

+4e-=2C0r+C,C項(xiàng)正確；充電時(shí)陽極發(fā)生氧化反應(yīng)，即C被氧化生成CO?,D項(xiàng)錯(cuò)溫。

答案D

4.（2024?山東濟(jì)寧質(zhì)檢）如圖是發(fā)表于《科學(xué)進(jìn)展》的一種能夠捕獲CO2的電化學(xué)裝置。下

列說法正確的是（）

A.該裝置將電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能

B.正極的電極反應(yīng)為2co2+2°-=&0丁

C.每生成1mol的草酸鋁，外電路中轉(zhuǎn)移3mol電子

D.隨著反應(yīng)的進(jìn)行，草酸鹽的濃度減小

解析A項(xiàng)，由電池結(jié)構(gòu)分析知該裝置為原電池，能量改變?yōu)榛瘜W(xué)能轉(zhuǎn)化為電能，錯(cuò)誤；B項(xiàng),

右側(cè)為正極，C02放電，產(chǎn)物為CzO；，故電極反應(yīng)式為2co2+2e-=GO廠，正確；C項(xiàng)，每生

成1mol草酸鋁［AkCOjJ外電路中轉(zhuǎn)移6moie，錯(cuò)誤；D項(xiàng)，電池總反應(yīng)方程式為2Al

+6C0)=AL(Ca)a,故草酸捻濃度不變，錯(cuò)誤。

答案B

二、隔膜電池一一培育學(xué)生的思維建模意識、強(qiáng)化學(xué)生平安環(huán)保意識

解題步驟：

(D分清隔膜類型。即交換膜屬于陽膜、陰膜或質(zhì)子膜中的哪一種，推斷允許哪種離子通過隔

膜。

(2)寫出電極反應(yīng)式，推斷交換膜兩側(cè)離子改變，推斷電荷改變，依據(jù)電荷平衡推斷離子遷移

方向。

(3)分析隔膜作用。在產(chǎn)品制備中，隔膜作用主要是提高產(chǎn)品純度，避開產(chǎn)物之間發(fā)生反應(yīng)，

或避開產(chǎn)物因發(fā)生反應(yīng)而迨成危急。

⑷膜的選擇

應(yīng)以目的產(chǎn)物為基準(zhǔn)，結(jié)合新生成部分的位置及原有部分的位置，陰、陽離子的移動(dòng)方向進(jìn)

行選擇。

［題組訓(xùn)練］

題型一膜的作用

5.依據(jù)光合作用原理，設(shè)計(jì)如圖原電池裝置。下列說法王確的是()

光催化劑質(zhì)子交換膜金屈電極

A.a電極為原電池的正極

B.外電路電流方向是a-*b

C.b電極的電極反應(yīng)式為：&+2底+211+=也()2

I),a電極上每生成1mol也,通過質(zhì)子交換膜的卜廣為2mol

解析依據(jù)圖示可知，a電極上H;!0轉(zhuǎn)化為射和發(fā)生氧化反應(yīng)，則a電極為原電池的負(fù)極,

A項(xiàng)錯(cuò)誤；a電極為負(fù)極，b電極為正極，外電路電流方向應(yīng)從正極到負(fù)極，即b-a,B項(xiàng)錯(cuò)

誤；依據(jù)圖示可知，b電極上02得電子轉(zhuǎn)化為H2O2,電極反應(yīng)式為：O?+2e—+2H+=H2()2,C

項(xiàng)正確：a電極上每牛成1mol0八轉(zhuǎn)移41noi電子，則通過質(zhì)子交換膜的H,為4mo1,D項(xiàng)

錯(cuò)誤。

答案C

6.某學(xué)習(xí)小組為探究傳統(tǒng)的A1-空氣-海水電池設(shè)計(jì)如圖所法的試驗(yàn)裝置。

陽離子交換膜

該電池工作時(shí)，下列說法正確的是()

A.負(fù)極反應(yīng)式為A1+30I「-3e-=Al(0H)3

B.多孔Pt-Fe合金電極有利于吸附Na-

C.NaOH溶液的pH增大

D.1molO2參加反應(yīng)時(shí)，有4mol陽離子通過離子交換膜

解析A項(xiàng)，由圖分析知A1為負(fù)極，電極反應(yīng)式為Al—3e—=A-+,錯(cuò)誤；B項(xiàng)多孔Pt-Fe合

金電極有利于吸附。2,增大兩個(gè)電極的電位差，錯(cuò)誤；C項(xiàng)由于負(fù)極上生成Al3+,溶液中有

Na\故電池工作時(shí)通過陽離子交換膜的陽離子有Na'、A產(chǎn),故陰極上02放電生成的01廠與

A/+反應(yīng)后有剩余，故c(OH)增大，pH增大，正確；【)項(xiàng)由于有A1"通過交換膜，故通過交

換膜的離子的物質(zhì)的量小于4mol,錯(cuò)誤。

答案C

題型二膜的選擇

7.（2024?浙江卷）金屬（川-空氣電池（如圖）具有原料易得、能量密度高等優(yōu)點(diǎn)，有望成為新

能源汽車和移動(dòng)設(shè)備的電源。該類電池放電的總反應(yīng)方程式為：4M+M-2或0=4M（0H）“。

已知：電池的“理論比能量”指單位質(zhì)量的電極材料理論上能釋放出的最大電能。下列說法

不?正?確?的是（）

A.采納多孔電極的目的是提高電極與電解質(zhì)溶液的接觸面積，并有利于氧氣擴(kuò)散至電極表面

B.比較Mg、Al、Zn三種金屬?空氣電池，A1-空氣電池的理論比能量最高

/,+

C.M-空氣電池放電過程的正極反應(yīng)式：4M+/JO24-2/?!120+4/2e

I）.在Mg-空氣電池中，為防止負(fù)極區(qū)沉積Mg（0H）2,宜采納中性電解質(zhì)及陽離子交換膜

解析A項(xiàng)，采納多孔電極可以增大電極與電解質(zhì)溶液的接觸面積，且有利于氧氣擴(kuò)散至電極

112

的表面，正確；B項(xiàng)，單位質(zhì)量的Mg、Al、Zn釋放的電子分別為百mol、-mol、—mo1,明

izybo

顯鋁的比能量比Mg、Zn高，正確：C項(xiàng)，電池放電過程王極&得電子生成0H,但負(fù)極生成

的金屬陽離了?不能透過陰離子交換膜移至正極，故正極不能生成反應(yīng)式應(yīng)為：02+2H20

+4e-=4OH-,錯(cuò)誤；D項(xiàng)，為避開0曠移至負(fù)極而生成M（OH）〃，可采納中性電解質(zhì)及陽離子

交換膜阻擋0H,正確。

答案C

8.以鉛蓄電池為電源，通過電解法制備酒石酸（CH。，簡寫為RH?）的原理如圖所示（A、B為

惰性電極，a、b為離子交換膜）

下列敘述不正確的是（）

-+

A.N極的電極反應(yīng)式為PbD2+2e+S0r4-4H=PbS0t+2H20

B.b為陰離子交換膜

C.陰極反應(yīng)為2H20+2釬=比1+20H，陰極區(qū)溶液pH上升

D.鉛蓄電池中消耗2molH2s。4時(shí),理論上生成2molRH2

解析視察原理圖可知RH：在bB區(qū)生成，可推斷出R）由原料室進(jìn)入bB區(qū)。故b為陰膜，B

項(xiàng)正確；N為正極，電極反應(yīng)式為PbOz+ZiT+SO廠+4H'=PbSO,+2H2O,A項(xiàng)正確；A為陰極，

-

電極反應(yīng)式為2H2O4-2e=H2t+201廣，C項(xiàng)正確：鉛蓄電池總反應(yīng)為Pb+Pb02+

2H2so產(chǎn)=2PbS（，+2H?0,當(dāng)電池中消耗2molH2SO,時(shí),貝!電路中轉(zhuǎn)移2mole,依據(jù)B極電

2-+

極反應(yīng)2HzO-4e-=。21+4H+可知，轉(zhuǎn)移2mole,產(chǎn)品室有2moiH+生成，R+2H=RH2,

所以理論上可生成1