2022屆新高考化學(xué)一輪復(fù)習(xí)原電池 化學(xué)電源學(xué)案

原電池化學(xué)電源

qweft?力

111

1能.分析、解釋原電池的工作原理,能設(shè)計(jì)

考點(diǎn)一原電池1.變化觀念與平衡思想：認(rèn)識原電池反應(yīng)的本質(zhì)

簡通的原電池C

的工作原理及應(yīng)是自發(fā)的輒化還原反應(yīng)；能多角度動態(tài)地分析原

2.能列舉常見的化學(xué)電源,并能利用相關(guān)信

.電池中物質(zhì)的變化及能量的轉(zhuǎn)換：

息分析化學(xué)電源的工作原理C用

2.證據(jù)推理與模型認(rèn)知：能利用典型的原電池裝

3.能綜合考慮化學(xué)變化中的物質(zhì)變化和能量考點(diǎn)二常見的

變化來分析、解決實(shí)際問題，如新型電池的置,構(gòu)建原電池工作原理的模型，并利用模型分

化學(xué)電源

開發(fā)等。析常見化學(xué)電源的工作原理,

考點(diǎn)一原電池的工作原理及應(yīng)用（命題指數(shù)★★★★★）

、必備知識-自我排查.

L原電池的概念、構(gòu)成及反應(yīng)本質(zhì)：

（1）把化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的裝置,其本質(zhì)是發(fā)生了氧化還原反應(yīng)。

（2）閡成條件。

①有兩個活潑性不同的電極（常見為金屬或石墨）。

②將電極插入電解質(zhì)溶液或熔融電解質(zhì)中。

③兩電極間構(gòu)成閉合回路（兩電極接觸或用導(dǎo)線連接）。

④能自發(fā)發(fā)生氧化還原反應(yīng)。

2.原電池的工作原理（以銅鋅原電池為例）：

z

/CuSO,溶液

芥::三:—Cu

5st溶液CuSO4

容液

In

電極名稱負(fù)極正極

電極材料鋅片銅片

電極反應(yīng)Zn-2e—Zr?+Cu2+2e^~Cu

反應(yīng)類型氧化反應(yīng)還原反應(yīng)

電子流向由Zn片沿導(dǎo)線流向Cu片

鹽橋中鹽橋含飽和KC1溶液，

離子移向K'移向正極,C1移向負(fù)極

3.原電池原理的應(yīng)用：

(1)設(shè)計(jì)制作化學(xué)電源。

(2)加快化學(xué)反應(yīng)速率。

一個自發(fā)進(jìn)行的氧化還原反應(yīng),形成原電池時會使反應(yīng)速率增大。如在Zn與稀

硫酸反應(yīng)時加入少量CuSO4溶液構(gòu)成原電池，反應(yīng)速率增大。

(3)比較金屬的活動性強(qiáng)弱。

原電池中，一般活動性強(qiáng)的金屬作負(fù)極,而活動性弱的金屬(或非金屬導(dǎo)體)作正

極。

(4)用于金屬的防護(hù)。

使需要保護(hù)的金屬制品作原電池正極而受到保護(hù)。例如:要保護(hù)一個鐵質(zhì)的輸水

管道或鋼鐵橋梁,可用導(dǎo)線將其與一塊鋅塊相連,使鋅作原電池的負(fù)極。

基本技能?小測\\\

1.判斷下列說法是否正確,正確的打“J”，錯誤的打“X”。

(1)在原電池中，發(fā)生氧化反應(yīng)的一極一定是負(fù)極。()

提示：Vo氧化反應(yīng)是失去電子的反應(yīng)，因此在原電池中一定為負(fù)極上的反應(yīng)。

(2)在鋅銅原電池中，因?yàn)橛须娮油ㄟ^電解質(zhì)溶液形成閉合回路,所以有電流產(chǎn)

生。()

提示：X。電子不經(jīng)過電解質(zhì)溶液。

(3)原電池工作時,溶液中的陽離子向負(fù)極移動,鹽橋中的陽離子向正極移動。()

提示：X。陽離子向正極移動，陰離子移向負(fù)極。

(4)某原電池反應(yīng)為Cu+2AgN03—Cu(N03)2+2Ag,裝置中的鹽橋內(nèi)可以是含瓊脂的

KC1飽和溶液。()

提示：X。瓊脂中少量的C「會進(jìn)入AgNO3溶液和銀離子反應(yīng)。

(5)兩種活潑性不同的金屬組成原電池的兩極,活潑金屬一定作負(fù)極。()

提示：X?；顫娊饘俨灰欢ㄗ髫?fù)極，鋁-NaOH溶液-鎂電池中鋁作負(fù)極。

(6)把鋅片和銅片用導(dǎo)線連起來，浸入食鹽水中，不能形成原電池。()

提示：X。發(fā)生了吸氧腐蝕形成原電池。

3?的氧化性比Cu*強(qiáng)。

(1)寫出能說明氧化性Fe"大于C/?的離子方程式：。

⑵若要將上述反應(yīng)設(shè)計(jì)成原電池，電極反應(yīng)式分別是

①負(fù)極：o

②正極：O

(3)在表中畫出裝置圖，指出電極材料和電解質(zhì)溶液：

①不含鹽橋②含鹽橋

答案:(l)2Fe3++Cu~-2Fe2++Cu2+

(2)?Cu-2e_Cu2>(2)2Fe34+2e~2Fe2+

⑶

①不含鹽橋②含鹽橋

「白。I—?——I

cu|LrT°n

:eh4^p:

四卜?廣.

FeCh溶液CuCh溶液FcCh溶液

、關(guān)鍵能力-層級突破，

命題角度1：原電池的工作原理

【典例11（2020?全國HI卷）一種高性能的堿性硼化鋼（VBJ-空氣電池如圖所示，

其中在VB2電極發(fā)生反應(yīng):VB2+16OHTle^~V。？/+2B（OH）7+4H2O。該電池工作

時,下列說法錯誤的是（）

夕讖

VB：電極I~~匚二?一|宏合碳電恢

KOH溶液離子選擇性原

A.負(fù)載通過0.04mol電子時,有0.224L（標(biāo)準(zhǔn)狀況）02參與反應(yīng)

B.正極區(qū)溶液的pH降低,負(fù)極區(qū)溶液的pH升高

3

2+1102+200H+6H20—8B（OH）4HV04

D.電流由復(fù)合碳電極經(jīng)負(fù)載、電極、KOH溶液回到復(fù)合碳電極

以圖析題?培養(yǎng)關(guān)鍵能力

由題目給出的VB?電極此電極通入空氣，空氣為氧化

上的反應(yīng)式可以判斷此劑,則此電極為正極,電極反

電極為負(fù)極,消耗OH-應(yīng)式為O2+4e』2H2O=4OH;產(chǎn)

導(dǎo)致溶液pH降低生OH?導(dǎo)致溶液pH升高

KOH溶液離子選擇性膜

【解析】選B。該電池中。2在正極發(fā)生的反應(yīng)為02+2H20+4e^~40萬，所以負(fù)載

通過0.04mol電子時，有0?224L（標(biāo)準(zhǔn)狀況）。2參與反應(yīng),A正確；根據(jù)正負(fù)極電

極反應(yīng)式可知使用過程中負(fù)極區(qū)溶液的pH降低、正極區(qū)溶液的pH升高，B錯誤;

根據(jù)兩極電極反應(yīng)式可知電池總反應(yīng)為

4VB2+1102+200H+6H20~8B（Oil）4+4VO?",C正確；VB2電極和復(fù)合碳電極分別

為電池的負(fù)極、正極,根據(jù)物理學(xué)知識可知電流由復(fù)合碳電極經(jīng)負(fù)載、VB2電極、

KOH溶液回到復(fù)合碳電極,D正確。

【思維升級?母題延伸】（1）（變化觀念與平衡思想）分析電池工作原理,判斷裝

置中的離子交換膜是陽離子交換膜還是陰離子交換膜？

提示：陰離子交換膜。該電池中復(fù)合碳電極發(fā)生的反應(yīng)為02+2H20+4e-=40K,產(chǎn)

生OK,而VB?電極上發(fā)生的反應(yīng)消耗0H,因此離子交換膜應(yīng)為陰離子交換膜。

（2）（宏觀辨識與微觀探析）有同學(xué)認(rèn)為:本電池工作時電子從VB2電極出發(fā)沿導(dǎo)

線到達(dá)復(fù)合碳電極,再經(jīng)KOH溶液回到VB2電極,從而構(gòu)成閉合回路的。此同學(xué)的

認(rèn)識是否正確?為什么？

提示：不正確。電子不能經(jīng)過電解質(zhì)溶液，在電解質(zhì)溶液中是陰陽離子的定向移

動構(gòu)成閉合回路的。

【備選例題】

下圖中四種電池裝置是依據(jù)原電池原理設(shè)計(jì)的，下列有關(guān)敘述錯誤的是

()

④

A.①中鋅電極發(fā)生氧化反應(yīng)

B.②中電子由a電極經(jīng)導(dǎo)線流向b電極

C.③中外電路中電流由A電極流向B電極

D.④中LixCe作負(fù)極

【解析】選C。在原電池中陰離子移向負(fù)極，所以③中A電極為負(fù)極，則外電路中

電流應(yīng)由B電極流向A電極。

命題角度2:原電池的工作原理應(yīng)用

【典例2］選擇合適的圖象，將序號填在相應(yīng)橫線上：

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

CuSOi溶液,產(chǎn)生乩的體積V(L)與時間t(min)的關(guān)系是

(2)將過量的兩份鋅粉a、b分別加入定量的稀硫酸，同時向a中加入少量的CuSO.

溶液,產(chǎn)生乩的體積V(L)與時間t(min)的關(guān)系是o

(3)將(1)中的CuSOi溶液改成CH3C00Na溶液,其他條件不變,則圖象是

【以圖析題?培養(yǎng)關(guān)鍵能力】

【解析】(1)當(dāng)加入少量C11SO4溶液,Zn可以置換Cu,構(gòu)成原電池，速率加快，但由

于部分Zn參與置換Cu的反應(yīng),比的量減少，故選A。

(2)Zn與CuS04溶液反應(yīng)置換Cu,Zn、Cu、H2s0,構(gòu)成原電池，加快反應(yīng)速率，但由

+

于Zn足量，n(H)不變，H2的量不變，故選B。

+

⑶加入CH3C00Na,c(H)減少，但n(M)不變，故速率減慢，產(chǎn)生叢的量一樣多，故

選C。

答案：(1)A(2)B(3)C

【備選例題】

(2021?淮安模擬)某校化學(xué)興趣小組進(jìn)行探究性活動:將氧化還原反應(yīng)

2Fe?+2I-2Fe2++l2設(shè)計(jì)成帶鹽橋的原電池。提供的試劑:FeCk溶液、KI溶液;

其他用品任選?；卮鹣铝袉栴}：

(1)畫出設(shè)計(jì)的原電池裝置圖，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

（3）反應(yīng)達(dá)到平衡時,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FeCk固體，當(dāng)固體全部溶解后，則此時該溶液

中的電極變?yōu)椋ㄌ睢罢被颉柏?fù)”）極。

【解析】（1）先分析氧化還原反應(yīng)，找出正、負(fù)極反應(yīng)，即可確定電極材料和正、

負(fù)極區(qū)的電解質(zhì)溶液。（2）發(fā)生氧化反應(yīng)的電極是負(fù)極，負(fù)極上I失電子變成12。

（3）反應(yīng)達(dá)到平衡時，無電子移動，故無電流產(chǎn)生。（4）平衡后向FeCL溶液中加入

少量FeCk固體，平衡逆向移動，此時FC?+失電子，該溶液中的電極變成負(fù)極。

答案：（1）如下圖（答案合理即可）

靈敏電流計(jì)

（2）2r-2e—12⑶無⑷負(fù)

技法總結(jié)?提能\\\

L原電池的工作原理簡圖：

_/

~

懿嘩］里部

陽離子一

—陰離子

---1電解—液|—

注意:①若有鹽橋,鹽橋中的陰離子移向負(fù)極區(qū)，陽離子移向正極區(qū)。

②若有交換膜,離子可選擇性通過交換膜,如陽離子交換膜，陽離子可通過交換

膜移向正極。

2.判斷原電池正、負(fù)極的五種方法：

--（活潑金屬較不活潑金

屬或非金屬

判

判

斷

"—（電了?流出）—（電子流向）—（電子?流入）-----斷

為

為

負(fù)

正

極

不斷溶解或電極增收或極

質(zhì)量或小行氣泡產(chǎn)生

〕

、題組訓(xùn)練-技能通關(guān),

命題點(diǎn)1:原電池的工作原理分析（基礎(chǔ)性考點(diǎn)）

1.（雙選）某小組為研究原電池原理,設(shè)計(jì)如圖裝置,下列敘述正確的是

()

A.若X為Fe,Y為Cu,鐵為正極

B.若X為Fe,Y為Cu,電子由銅片流向鐵片

C.若X為Fe,Y為C,碳棒上有紅色固體析出

D.若X為Cu,Y為Zn,銅離子發(fā)生還原反應(yīng)

【解析】選C、DoFe比Cu活潑,Fe作負(fù)極，電子從Fe流向Cu,故A、B錯誤；若

X為Fe,Y為C,電解質(zhì)為硫酸銅，則正極C上析出Cu,故C正確；Zn比Cu活潑,Cu

作正極,Cu*發(fā)生還原反應(yīng)，故D正確。

2.（2021?福州模擬）原電池的電極名稱不僅與電極材料的性質(zhì)有關(guān)，也與電解

質(zhì)溶液有關(guān)。下列說法中正確的是（）

空氣

Mg/S^AIMgKShAICuFeJ@ICu

稀加酸Na溫容液嬴晟Na；京液

①

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6H20+6e—60H+3H,t

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+2e—H2t

【解析】選B。①中Mg作負(fù)極;②中A1作負(fù)極;③中銅作負(fù)極;④是鐵的吸氧腐

蝕,Cu作正極，電極反應(yīng)式為02+2H20+4e^~40H\

命題點(diǎn)2:原電池原理的應(yīng)用（綜合性考點(diǎn)）

3.（2021?成都模擬）有a、b、c、d四個金屬電極，有關(guān)的實(shí)驗(yàn)裝置及部分實(shí)驗(yàn)

現(xiàn)象如下:

實(shí)驗(yàn)

裝置

CuSO,溶液

部分實(shí)a極質(zhì)量減少;b極質(zhì)b極有氣體產(chǎn)生;d極溶解;c極電流從a極流

驗(yàn)現(xiàn)象量增加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

【解析】選C。把四個實(shí)驗(yàn)從左到右分別編號為①、②、③、④，則由實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)②可知,b極有氣體

產(chǎn)生,c極無變化，則活動性:b>c;由實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)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>c。

命題點(diǎn)3:聚焦“鹽橋”原電池（應(yīng)用性考點(diǎn)）

4.（雙選）將鎘（Cd）浸在氯化鉆（CoCi，溶液中，發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為

Co氣aq）+Cd（s）—Co（s）+Cd"（aq）,如將該反應(yīng)設(shè)計(jì)為如圖的原電池,則下列說法

一定錯誤的是（）

甲乙

A.Cd作負(fù)極,Co作正極

B.原電池工作時，電子從正極沿導(dǎo)線流向負(fù)極

C.根據(jù)陰陽相吸原理,鹽橋中的陽離子向負(fù)極（甲池）移動

2溶液，乙池中盛放的是CoCb溶液

【解析】選B、Co將該反應(yīng)設(shè)計(jì)為原電池時,Cd作負(fù)極，電極反應(yīng)為

Cd-2d-CdJCo作正極，電極反應(yīng)為Co2++2e--Co,鹽橋中的陽離子向正極（乙

池）移動。

【知識拓展】鹽橋

1.制作方法:在燒杯中加入2g瓊脂和60mL飽和KC1溶液，使用水浴加熱法將

瓊脂加熱至完全溶解,然后趁熱將此混合溶液加入U形玻璃管中，靜置待瓊脂凝

固后便可使用。

2.作用：鹽橋在原電池中起導(dǎo)電作用，使整個裝置形成閉合回路,鹽橋?qū)щ娎?/p>

的是陰、陽離子的定向移動,使電解質(zhì)溶液保持電中性,從而使原電池能相對持

續(xù)、穩(wěn)定產(chǎn)生電流。鹽橋不能用導(dǎo)線代替。

【加固訓(xùn)練一拔高】

1.根據(jù)下圖，判斷下列說法正確的是（）

A.裝置I和裝置H中負(fù)極反應(yīng)均是Fe-2e—Fe2+

B.裝置I和裝置II中正極反應(yīng)均是02+2H20+4e—40H

C.裝置I和裝置H中鹽橋中的陽離子均向右側(cè)燒杯移動

D.放電過程中，裝置I左側(cè)燒杯和裝置n右側(cè)燒杯中溶液的PH均增大

【解析】選D。裝置I中，由于Zn比Fe活潑，所以Zn作原電池的負(fù)極，電極反應(yīng)

式為Zn-2e--Zn2+;Fe作正極，電極反應(yīng)式為Oz+ZHzO+de"_40H；由于正極有0H-

生成，因此溶液的pH增大。裝置H中，F(xiàn)e作負(fù)極，電極反應(yīng)式為Fe-2e--Fe2+;Cu

作正極，電極反應(yīng)式為2H*+2e—H2t,正極由于不斷消耗H',所以溶液的pH逐漸

增大，據(jù)此可知A、B均錯誤,D正確。在原電池的電解質(zhì)溶液中，陽離子移向正極,

所以C錯誤。

2.全機(jī)電池以惰性材料作電極，在電解質(zhì)溶液中發(fā)生的原電池反應(yīng)為V。寺（黃

色）-V2+（紫色）+2H—V02+（藍(lán)色）+40+廠（綠色）。

下列說法正確的是()

+-2+

0t+2H+e_VO+H2O

C.反應(yīng)每生成1mol比0時轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量為0.5mol

【解析】選A。由電池總反應(yīng)VO^（黃色）+丫2+（紫色）+2H+一V（f（藍(lán)色）+H2O+V”（綠

色）可得,V。古為正極的活性物質(zhì)，V?一為負(fù)極的活性物質(zhì)，所以左室為正極室，右

室為負(fù)極室。正極反應(yīng)為VO|W+e-_V（T+H20,A項(xiàng)正確；負(fù)極反應(yīng)為

V2+-e~V3+,所以負(fù)極附近溶液的顏色由紫色逐漸變?yōu)榫G色，B項(xiàng)錯誤；由電極反

+-2+

應(yīng)V。2+2H+e~V0+H20可知,反應(yīng)每生成1molH20時轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量為

1mol,C項(xiàng)錯誤；由原電池總反應(yīng)可知，反應(yīng)過程中FT被不斷消耗，所以溶液的pH

逐漸增大，D項(xiàng)錯誤。

3.根據(jù)下圖，下列判斷中正確的是()

+2e-H2t

_2e—Cl2t

【解析】選B。由題給原電池裝置可知，電子經(jīng)過導(dǎo)線，由Zn電極流向Fe電極,

則。2在Fe電極發(fā)生還原反應(yīng)：02+2H20+4e~~40H；燒杯a中c（OFT）增大，溶液的

pH升高；燒杯b中，Zn發(fā)生氧化反應(yīng)：Zn-2e^~Zn”。

考點(diǎn)二常見的化學(xué)電源（命題指數(shù)★★★★★）學(xué)生用書P138

、必備知識-自我排查，

1.一次電池：只能使用一次,不能充電復(fù)原繼續(xù)使用

⑴堿性鋅鎰電池。

堿性鋅錦電池的負(fù)極是Zn,正極是Mn02,電解質(zhì)是KOH,其電極反應(yīng)如下：

負(fù)極:Zn+20H=2b—Zn(OH)2;

-

正極:2Mn02+2H20+2e-2MnO(OH)+20H;

總反應(yīng):Zn+2Mn02+2H20~2MnO(OH)+Zn(OH)2。

⑵銀鋅電池。

銀鋅電池的負(fù)極是Zn,正極是Ag2O,電解質(zhì)是KOH,其電極反應(yīng)如下：

負(fù)極:Zn+20『2e--Zn(OH)2;

正極:Ag20+H20+2e--2Ag+2OFT;

總反應(yīng):Zn+Ag20+H20—Zn(OH)2+2Ago

(3)鋰電池。

鋰電池是用金屬鋰作負(fù)極,石墨作正極，電解質(zhì)溶液由四氯化鋁鋰(LiAlCL)溶解

在亞硫酰氯(SOCL)中組成。其電極反應(yīng)如下：

負(fù)極：8Li-8e^~8Li+;

-2

正極:3S0Cl2+8e-6Cr+SO3+2S;

總反應(yīng):8Li+3S0Cb-6LiCl+Li2so3+2S。

2.二次電池:放電后能充電復(fù)原繼續(xù)使用

鉛蓄電池是最常見的二次電池，總反應(yīng)為

放電

Pb(s)+PbO2(s)+2H2S0I(aq)先施

2PbS0,(s)+2H20(l)

Pb(s)-2e+S0i(aq)=PbSO4(s)PbSO4(s)+2e=Pb(s)+SO5(aq)

【負(fù)珞反一M~Q~a(陰極.圍

(正.反應(yīng))一池一1陽極?血

PbO2(s)+4H.(aq)+SO)(aq)+2e+PbSO?s)+2H2p(>2c=PbO2(sH

=PbSO4(s)+2H2O(l)4H(aq)+SO4(aq)

3.燃料電池：

燃料電池中的常見燃料有氫氣、燒（CH」、C2HJ、燒的衍生物（甲醇、乙醇）、CO

等,燃料在電池中的負(fù)極發(fā)生反應(yīng)。

以氫氧燃料電池為例

介質(zhì)酸性堿性

--

負(fù)極反應(yīng)式2H2-4e-4H'2H2+40H-4e~——4H20

f

正極反應(yīng)式02+4H+4e-2H2002+2H20+4e~40H

電池總反應(yīng)式2H2+O2-2乩0

基本技能?小測.

1.判斷下列說法是否正確，正確的打“J”，錯誤的打“X”。

（1）堿性鋅鎰電池是一次電池,其中MnOz是催化齊！J,可使鋅鎰干電池的比能量高、

可儲存時間長。（）

提示：X。堿性鋅鎰電池MM）?是氧化劑參與電極反應(yīng)。

⑵二次電池充電時,充電器的正極連接二次電池的正極。（）

提示：Vo充電時正極連接電源的正極，作陽極發(fā)生氧化反應(yīng)。

（3）燃料電池工作時燃料在電池中燃燒,然后將熱能轉(zhuǎn)化為電能。（）

提示：X。燃料電池直接將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能。

（4）鉛蓄電池放電時,正極與負(fù)極質(zhì)量均增加。（）

提示：鉛蓄電池放電時，負(fù)極鉛、正極二氧化鉛均轉(zhuǎn)變?yōu)榱蛩徙U，質(zhì)量均增加。

⑸以葡萄糖為燃料的微生物燃料電池,放電過程中,H,從正極區(qū)向負(fù)極區(qū)遷移。（）

提示：X。在原電池中陽離子在電解質(zhì)溶液中移向正極。

2.電子表和電子計(jì)算器中所用的是紐扣式的微型銀鋅電池,其電極分別為Ag2O

和Zu,電解液為KOH溶液。工作時電池總反應(yīng)為Ag20+Zn+H20_2Ag+Zn（0H）2

⑴工作時電流從極流向極(兩空均選填“Ag.zO”或

“Zn”)o

(2)負(fù)極的電極反應(yīng)式為

⑶工作時電池正極區(qū)的pH(選填“增大”“減小”或“不變”)。

(4)外電路中每通過0.2mol電子,鋅的質(zhì)量理論上減少go

提示：(1)Ag2。Zn

-

(2)Zn+20H-2e-Zn(0H)2

、關(guān)鍵能力-層級突破，

命題角度1：新型二次電池

【其例1】科學(xué)家近年發(fā)明了一種新型Zn-CA水介質(zhì)電池。電池示意圖如圖，電

極為金屬鋅和選擇性催化材料,放電時,溫室氣體CO2被轉(zhuǎn)化為儲氫物質(zhì)甲酸等，

為解決環(huán)境和能源問題提供了一種新途徑。

下列說法錯誤的是()

A.放電時，負(fù)極反應(yīng)為Zn-2e+40H--Zn(OH)

B.放電時,1molCO2轉(zhuǎn)化為HCOOH,轉(zhuǎn)移的電子數(shù)為2mol

C.充電時，電池總反應(yīng)為2Zn(0H)24—2Zn+02f+40H+2HQ

D.充電時,正極溶液中0出濃度升高

【解析】選D。由題可知，放電時,C()2轉(zhuǎn)化為HCOOH,即CO?發(fā)生還原反應(yīng)，故放電

時右側(cè)電極為正極,左側(cè)電極為負(fù)極,Zn發(fā)生氧化反應(yīng)生成Zn(OH)^4；充電時，

2

右側(cè)為陽極,上0發(fā)生氧化反應(yīng)生成02,左側(cè)為陰極,Zn(OH)4發(fā)生還原反應(yīng)生

成Zn。放電時，負(fù)極上Zn發(fā)生氧化反應(yīng)，電極反應(yīng)式為Zn-2e+4OK_Zn(0H)24，

故A正確，不選；放電時,C02轉(zhuǎn)化為HCOOH,C元素化合價降低2,則1molCO2轉(zhuǎn)化

為HCOOH時,轉(zhuǎn)移電子數(shù)為2mol,故B正確,不選；充電時，陽極上H20轉(zhuǎn)化為02,

負(fù)極上Zn(0H)24轉(zhuǎn)化為Zn,電池總反應(yīng)為2Zn(0H)24——2Zn+O2t+40H+2H2O,

-

故C正確，不選；充電時，正極即為陽極，電極反應(yīng)式為2H20-4e~4H^+02f,溶液

中H濃度增大，溶液中c(H)?c(OH)=(,溫度不變時,(不變，因此溶液中OFT濃

度降低，故D錯誤，符合題意。

同源異構(gòu)-母題變式

在題干條件不變的情況下，下列說法正確的是()

4

B.放電時,CO?在電極上的反應(yīng)可能為C02-2e+2H—HCOOH

C.充電時,Zn電極的電極反應(yīng)式為Zn(OH)2「+2e—Zn+40H「

D.充電時，外接電源的負(fù)極接右側(cè)電極

【解析】選C。從題目給出的圖示中可知左側(cè)電極生成Zn(OH)2「，故電解質(zhì)溶

液1應(yīng)為堿溶液，而右側(cè)電極上C02生成的HCOOH為一種酸，因此電解質(zhì)溶液2不

可能為堿性溶液，故A項(xiàng)錯誤；放電時CO?在正極反應(yīng)為得電子的反應(yīng)，故B項(xiàng)錯

誤；根據(jù)圖示可以判斷充電時Zn電極的電極反應(yīng)式為Zn(OH)24+2e-~Zn+40H,

故C項(xiàng)正確；充電時，電池的正極要接外接電源的正極，負(fù)極接外接電源的負(fù)極，

故D項(xiàng)錯誤。

【講臺揮灑一刻】

命題角度2:新型燃料電池

【典例2]（2019?全國I卷）利用生物燃料電池原理研究室溫下氨的合成，電池

工作時MV27MV.在電極與醐之間傳遞電子,示意圖如下所示。下列說法錯誤的是（）

A.相比現(xiàn)有工業(yè)合成氨,該方法條件溫和，同時還可提供電能

2++

B.陰極區(qū),在氫化酶作用下發(fā)生反應(yīng)H2+2MV—2H+2MV

C.正極區(qū)，固氮酶為催化劑,凡發(fā)生還原反應(yīng)生成NH3

以圖析題?培養(yǎng)關(guān)鍵能力

交換膜

右端電極反應(yīng)式為

左端電極反應(yīng)式為

2

MV*-e-=MV2*,MV3-MV*.

是正極,在正極區(qū)

MV?失電子發(fā)生乳

海到電子生成

化反應(yīng).應(yīng)為負(fù)極NNH.3.

發(fā)生還原反應(yīng)

【解析】選B。相比現(xiàn)有工業(yè)合成氨，該方法選用酶作催化劑，條件溫和，同時利

用MV+和M\"+的相互轉(zhuǎn)化，化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能，故可提供電能，故A正確；左室為負(fù)

極區(qū)，MV,在負(fù)極失電子發(fā)生氧化反應(yīng)生成MV：電極反應(yīng)式為MV-e--MV：放電

生成的MV'2+在氫化酶的作用下與乩反應(yīng)生成H+和M『，反應(yīng)的方程式為

2f+

H2+2MV^^2H+2MV；故B錯誤；右室為正極區(qū)，MV?+在正極得電子發(fā)生還原反應(yīng)

生成MV：電極反應(yīng)式為MV2++e-——MV;放電生成的M『與W在固氮酶的作用下反應(yīng)

生成N4和出匕故C正確；電池工作時，氫離子（即質(zhì)子）通過交換膜由負(fù)極向正極

移動，故D正確。

思維升級?母題延伸

（1）（變化觀念與平衡思想）分析電池工作原理,判斷電池中間的交換膜是何種

類？

提示：質(zhì)子交換膜或陽離子交換膜。因?yàn)樵谪?fù)極區(qū)從通過氯化酶的作用生成

而在正極區(qū)N2通過固氮酶生成N%需要因此需要將負(fù)極區(qū)生成的M移動至正

極區(qū)。

（2）（證據(jù)推理與模型認(rèn)知）寫出正極區(qū)在固氮酶作用下M發(fā)生反應(yīng)的電極方程

式。

提示：N2+6M+6MV+出生2NH3+6MV：

（3）（宏觀辨識與微觀探析）當(dāng)電路中通過3mol電子時,可產(chǎn)生氨氣的體積（標(biāo)準(zhǔn)

狀況下）為L;正極區(qū)中n（4）（填“增加”“減少”或“不

變”）。

提示：22.4;不變。負(fù)極區(qū)氫氣在氫化酶作用下發(fā)生氧化反應(yīng)，反應(yīng)式為

H2+2MV"坐S=2H++2MV,正極區(qū)得電子發(fā)生還原反應(yīng)，生成NH3,發(fā)生反

應(yīng)：N2+6H++6MV+里迪=2NH3+6MVV根據(jù)反應(yīng)可知轉(zhuǎn)移6moi電子時生成2moiNH3,

負(fù)極區(qū)產(chǎn)生6molH，進(jìn)入正極區(qū)，同時正極區(qū)消耗6moiH*,故正極區(qū)M總量不

變，當(dāng)電路中通過3mol電子時，可產(chǎn)生氨氣的體積（標(biāo)準(zhǔn)狀況下）為22.4L,正極

區(qū)n（H*）不變。

【備選例題】

某電動汽車配載一種可充放電的鋰離子電池,放電時電池總反應(yīng)為

Lii-xCo02+LixC6—LiCo02+C6(x<l)。下列關(guān)于該電池的說法不正確的是()

A.放電時,Li'在電解質(zhì)中由負(fù)極向正極遷移

_

B.放電時，負(fù)極的電極反應(yīng)式為LixC6xe—xLi^Ce

C.充電時，若轉(zhuǎn)移1mole,石墨C)電極將增重7xg

D.充電時，陽極的電極反應(yīng)式為LiQA-xe—Li卜xCcA+xLi'

【解析】選C。放電時，負(fù)極反應(yīng)為LiC-xe^—xL1+C6,正極反應(yīng)為

+-

Li.-xCoOz+xe+xLi^—LiCo02,A>B正確；充電時，陰極反應(yīng)為xLi+C6+xe-LixC6,

轉(zhuǎn)移1mold時，石墨Ce電極將增重7g,C項(xiàng)錯誤；充電時，陽極反應(yīng)為放電時正

極反應(yīng)的逆反應(yīng)：

-

LiCo02xe—LijCoOz+xLi；D項(xiàng)正確。

技法總結(jié)?提能\\\

L二次電池的充電：

(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,正接正后作陽極。

⑵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.燃料電池題目的一般分析思路：

3.化學(xué)電源中電極反應(yīng)式書寫的一般方法:

⑴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+,

生成比0,在中性或堿性環(huán)境中結(jié)合10,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。

、題組訓(xùn)練-技能通關(guān)，

命題點(diǎn)1：一次電池與二次電池的工作原理分析(基礎(chǔ)性考點(diǎn))

L紙電池是一種有廣泛應(yīng)用的“軟電池”，某種堿性紙電池采用薄層紙片作為

載體和傳導(dǎo)體,紙的兩面分別附著鋅和二氧化鋅。下列有關(guān)該紙電池的說法不合

理的是()

A.Zn為負(fù)極,發(fā)生氧化反應(yīng)

B.電池工作時，電子由MnOz流向Zn

C.正極反應(yīng):MiA+e+FbO-Mn0(0H)+0FT

D.電池總反應(yīng):Zn+2Mn02+2H20—Zn(OH)2+2MnO(OH)

【解析】選B。類似于堿性鋅鎰電池,MnOz在正極上得電子被還原生成MnO(OH),

-

則正極的電極反應(yīng)式為Mn02+H20+e-MnO(OH)+0H；C正確；負(fù)極反應(yīng)式為

Zn+20H-2e_Zn(OH)2,結(jié)合正、負(fù)極反應(yīng)式及得失電子守恒可知，該電池的總反

應(yīng)式為Zn+2Mn02+2H20—Zn(OH)2+2MnO(OH),D正確。

2.(雙選)銀鎘(Ni-Cd)可充電電池在現(xiàn)代生活中有廣泛應(yīng)用。已知某銀鎘電池的

放電

電解質(zhì)溶液為KOH溶液,其充、放電按下式進(jìn)行:Cd+2NiOOH+2H2。嬴Cd(0H)2+

2Ni(OHM有關(guān)該電池的說法正確的是()

A.充電時陽極反應(yīng):Ni(OH)2+0H-e_NiOOH+H2O

一向負(fù)極移動

【解析】選A、Do放電時Cd的化合價升高，Cd作負(fù)極,Ni的化合價降低,NiOOH

作正極，則充電時Cd(0H)2作陰極,Ni(0H)2作陽極，陽極電極反應(yīng)式為Ni(0H)2+

-

OH-e-Ni00H+H20,A項(xiàng)正確；充電過程是電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能的過程,B項(xiàng)錯誤；放

電時負(fù)極電極反應(yīng)式為Cd+2OH-2e_Cd(OH)2,Cd電極周圍OH的濃度減小，C項(xiàng)

錯誤；放電時0H向負(fù)極移動，D項(xiàng)正確。

命題點(diǎn)2:各類燃料電池的工作原理分析(綜合性考點(diǎn))

3.(2021年湖北適應(yīng)性測試)研究發(fā)現(xiàn),在酸性乙醇燃料電池中加入硝酸,可使電

池持續(xù)大電流放電,其工作原理如下圖所示。

質(zhì)子交換膜

下列說法錯誤的是()

3降低了正極反應(yīng)的活化能

C.1molCH3cH20H被完全氧化時有3molO2被還原

-

3CH20H+3H20-12e-2C02+12H*

+

【解析】選Bo該電池的負(fù)極反應(yīng)為CH3CH20H+3H20-12e'——2C021+12H,H響右移

+

動通過質(zhì)子交換膜，正極反應(yīng)為02+4e+4H—2H2。。硝酸作正極反應(yīng)的催化劑，加

入催化劑可以降低正極反應(yīng)的活化能，故A正確；正極反應(yīng)雖然消耗但負(fù)極區(qū)

生成的H.移向正極區(qū)，負(fù)極區(qū)H的物質(zhì)的量不變，由于生成了水，電池工作時正極

區(qū)溶液的pH升高，故B錯誤；根據(jù)正負(fù)極電極反應(yīng)式可知，1molCH3cH20H被完全

氧化時有3molO2被還原，故C正確；負(fù)極反應(yīng)為

-

CH3CH20H+3H20-12e-2co2t+12H；故D正確。

4.（2021?長沙模擬）中科院科學(xué)家設(shè)計(jì)出一套利用SO?和太陽能綜合制氫的方

案,其基本工作原理如圖所示。下列說法錯誤的是（）

——@---薩皿

A.該電化學(xué)裝置中,Pt電極的電勢高于Bi\Q電極的電勢

B.該裝置中的能量轉(zhuǎn)化形式為光能一化學(xué)能一電能

C.電子流向：BiVOi電極f外電路fPt電極

22

1電極上的反應(yīng)式為SOf-2e>20H—SO4+H20

【解析】選B。該電化學(xué)裝置中，Pt電極為正極,BiVOi為負(fù)極，故Pt電勢高于BiVOi

電極的電勢,A正確；該裝置中的能量轉(zhuǎn)化形式為化學(xué)能一電能，B錯誤;據(jù)分析，

電子流向：BiVO」電極-外電路fPt電極,C正確；BiVOi為負(fù)極，電極上發(fā)生氧化反

應(yīng)，則電極反應(yīng)式為SO2]-2e+20H—SO24+40,。正確。

命題點(diǎn)3:原電池原理在實(shí)際生活中的應(yīng)用（應(yīng)用性考點(diǎn)）

5.十九大報告中提出要“打贏藍(lán)天保衛(wèi)戰(zhàn)”，意味著對大氣污染防治比過去要

求更高。二氧化硫一空氣質(zhì)子交換膜燃料電池實(shí)現(xiàn)了制硫酸、發(fā)電、環(huán)保三位

一體的結(jié)合，原理如圖所示。下列說法正確的是（）

-

2+2H20-2e-H2soi+2H+

-

2+4e+2H20-40H

D.相同條件下，放電過程中消耗的SO2和的體積比為2：1

【解析】選D。A項(xiàng)，放電時為原電池,質(zhì)子向正極移動，電極a為負(fù)極，則該電池

放電時質(zhì)子從電極a移向電極b,錯誤;B項(xiàng)，電極a為負(fù)極，發(fā)生氧化反應(yīng)，電極

-2

反應(yīng)為S02+2H20-2e-S04+4H；硫酸應(yīng)當(dāng)拆為離子形式，錯誤;C項(xiàng)，酸性條件

下，氧氣得電子與氫離子反應(yīng)生成水，電極b附近發(fā)生的電極反應(yīng)為

+

02+4e+4H—2H2。,錯誤;D項(xiàng)，由總反應(yīng)式2so2+。2+2乩（1-2s。21+4H'可知，放電

過程中消耗的SO2和的體積比為2：1,正確。

【加固訓(xùn)練一拔高】

1.某新型可充電電池構(gòu)造如圖所示,工作時（需先引發(fā)鐵和氯酸鉀的反應(yīng),從而

使LiCl-KCl共晶鹽熔化）某電極（記為X）的反應(yīng)式之一為

xLi'+xe+LiV308~Lii+xV308<,下列說法正確的是（）

共船鹽一鐵而狐酸伴

A.放電時,正極上的電極反應(yīng)式為Li-e~—Li+

B.放電時，總反應(yīng)式為xLi+LiVA—LiI+xV308

C.充電時,X電極與電源負(fù)極相連

D.充電時,X電極的質(zhì)量增加

【解析】選B。由題干所給電極反應(yīng)式可知X電極發(fā)生得電子的還原反應(yīng)，故X

電極是正極，結(jié)合題圖知，X電極是LiV3（k則Li-Si合金是負(fù)極，負(fù)極的電極反應(yīng)

式為Li-e^~Li；結(jié)合X電極的電極反應(yīng)式可知放電時總反應(yīng)式為

xLi-LiV308—Li1+xV308,A項(xiàng)錯誤,B項(xiàng)正確；充電時,X電極應(yīng)與電源正極相連,C項(xiàng)

錯誤；充電時,X電極的電極反應(yīng)是放電時X電極的電極反應(yīng)的逆過程，則充電時

X電極的質(zhì)量減輕,D項(xiàng)錯誤。

2?環(huán)境監(jiān)察局常用“定電位”NO,傳感器來監(jiān)測化工廠的氮氧化物氣體是否達(dá)到

排放標(biāo)準(zhǔn)，其工作原理如圖所示。下列說法不正確的是（）

工

多孔聚四

氟乙烯膜、

NO*

Z

NO2

2+2e+2H*~NO+H2O

+由工作電極移向?qū)﹄姌O

【解析】2-NO知，工作電極發(fā)生還原反應(yīng)，作正極，則對電極是負(fù)極，正確；B.工

作電極是正極，電極反應(yīng)式為N02+2e>2H*~N0+H20,正

確;C.對電極是負(fù)極，發(fā)生氧化反應(yīng)，則對電極的材料可能為活潑金屬鋅，正確;D.

陽離子向正極移動,所以傳感器工作時H.由對電極移向工作電極,錯誤。

3.車用尿素的學(xué)名是柴油機(jī)尾氣處理液,是一種無色、透明、清澈的液體，用于

還原氮氧化合物。目前使用的車用尿素溶液一般由32.5%高純尿素和67.5%的去

離子水組成。某學(xué)習(xí)小組利用圖示裝置探究車用尿素對尾氣中氮的氧化物的轉(zhuǎn)

化，下列說法正確的是()

C.該裝置工作時,NO?在b電極上的電極反應(yīng)式為2N（V8e—4CT+N2

D.若反應(yīng)中轉(zhuǎn)移1mol電子,則生成5.6L（標(biāo)準(zhǔn)狀況）N2

【解析】選C。電池a極發(fā)生氧化反應(yīng)，b極發(fā)生還原反應(yīng)，則a為負(fù)極,b為正極,

故A錯誤；電子從負(fù)極經(jīng)導(dǎo)線流向正極，故B錯誤；根據(jù)圖中信息得出NO?在b電

-

極變?yōu)榈獨(dú)?，其電極反應(yīng)式為2N02+8e~4。2-+即故C正確；反應(yīng)中轉(zhuǎn)移1mol

電子時，若全為NO?參與電極反應(yīng)，根據(jù)2N02+8e^~4（產(chǎn)+凡知，生成總的體積為2.8

L（標(biāo)準(zhǔn)狀況），若全為NO參與電極反應(yīng)，則生成M的體積為5.6L（標(biāo)準(zhǔn)狀況），故

D錯誤。

N真題演煉.索禾通關(guān).

1.（2020?天津等級考）熔融鈉-硫電池性能優(yōu)良,是具有應(yīng)用前景的儲能電池。

放電

如圖中的電池反應(yīng)為2Na+xS獲NaS（x=5?3,難溶于熔融硫）。下列說法錯誤的是

)

不銹鋼容器

Na-p-AIQ：固體

熔融鈉

熔融放(含碳粉)

2s4的電子式為Nai：sSSS]2-Na

B.放電時正極反應(yīng)為xS+2Na+2e—Na2Sx

2sx分別為電池的負(fù)極和正極

2。3為隔膜的二次電池

【解析】選C。Na2s4為離子化合物，構(gòu)成離子為Na：S?],電子式為

????

Na'[：SSSS/Na；A項(xiàng)正確；根據(jù)電池總反應(yīng)，放電時正極上S

發(fā)生還原反應(yīng)，且N3向正極移動參與反應(yīng)，電極反應(yīng)為xS+2Na+2e-——NES”B項(xiàng)

正確；Na為電池的負(fù)極,S為電池的正極,C項(xiàng)錯誤；根據(jù)電池總反應(yīng)及示意圖，可

知該電池是以Na-P-A12O3為隔膜的二次電池,D項(xiàng)正確。

2.(2019?全國III卷)為提升電池循環(huán)效率和穩(wěn)定性，科學(xué)家近期利用三維多孔

海綿狀Zn(3D-Zn)可以高效沉積ZnO的特點(diǎn)，設(shè)計(jì)了采用強(qiáng)堿性電解質(zhì)的

3D-Zn-NiOOH二次電池，結(jié)構(gòu)如圖所示。電池反應(yīng)為

放電

Zn(s)+2Ni00H(s)+H2O(1)嬴ZnO(s)+2Ni(OH)2(s)。

NiOOH

下列說法錯誤的是

A.三維多孔海綿狀Zn具有較高的表面積,所沉積的ZnO分散度高

B.充電時陽極反應(yīng)為Ni(OH)2(s)+0H(aq)-e'—NiOOH(s)+H20(D

C.放電時負(fù)極反應(yīng)為Zn(s)+20ir(aq)-2e—Zn0(s)+H2。⑴

D.放電過程中06通過隔膜從負(fù)極區(qū)移向正極區(qū)

【解析】選DoZn作負(fù)極被氧化生成ZnO,三維多孔海綿狀Zn具有較高的表面積，

沉積的ZnO分散度高，A正確。充電時陽極發(fā)生氧化反應(yīng)，根據(jù)電池反應(yīng)的充電過

程可知，陽極反應(yīng)為Ni(0H)2(S)+0H(aq)-e~NiOOH(s)+HQ(l),B正確。放電時

負(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng)，根據(jù)電池反應(yīng)的放電過程可知，負(fù)極反應(yīng)為

-

Zn(s)+20H(aq)-2e~ZnO(s)+H20(l),C正確。放電時，電池內(nèi)部陽離子由負(fù)極移

向正極，陰離子由正極移向負(fù)極,D錯誤。

【加固訓(xùn)練一拔高】

1.(2019?天津高考)我國科學(xué)家研制了一種新型的高比能量鋅-碘澳液流電池，

其工作原理示意圖如下。圖中貯液器可儲存電解質(zhì)溶液，提高電池的容量。下列

敘述不氐聊的是()

泵泵

A.放電時,