高考化学二轮复习核心考点逐项突破专题八原电池(原卷版+解析)

专题八原电池

核心考点1、原电池的基本原理

I.构建原电池模型，掌握原电池工作原理

C-沿导线传递.有电流产生

「还原反应

*<2H-+2c==H2j

2.原电池正、负极判断的“五个角度”

3.两种原电池装置的比较

名称单液原电池双液原电池

CuSO.

装彳溶液

置

图单.液原电池

两类还原剂Zn与氧化剂C产直接Zn与氧化剂Cu?+不直接接触，

装置接触，既有化学能转化为电能，仅有化学能转化为电能，避免

的不又有化学能转化为热能，迨成了能量损耗，故电流稳定，持

同点能量损耗续时间长

盐桥中装有饱和的KCkKNCh等溶液和琼胶制成的胶冻，有导

备注

电和平衡电荷作用。

4.原电池的设计和制作方法

(1)定：确定一个能够自发进行的氧化还原反应。

(2)拆：将氯化坏原反应拆分为氮化反应和坏原反应两个半反应.分别作为仇极和F极的电极反应°

还原剂一〃€一==氧化产物(负极电吸反应)；

氧化剂+加一=还原产物(正极电吸反应)。

(3)我：根据氧化还原反应中的还原剂和氧化剂确定原电池的负极和电解质溶液，正极一般选择比负极稳定

的金属或能导电的非金属。

(4)画：连接电路形成闭合回路，画出原电池示意图。

如：根据反应2FeC13+Cu=2FeCL+CuCL

设计的原电池为：

1.【2022年1月浙江卷】pH计是一种采用原电池原理测量溶液pH的仪器。如图所示，以玻璃电极(在特

制玻璃薄膜球内放置已知浓度的HC1溶液，并插入Ag—AgCl电极)和另一Ag—AgCl电极插入待测溶液中

组成电池，pH与电池的电动势E存在关系：pH=(E-常数)/0.059。下列说法正确的是

Ag-AgCl电极

O.OmorLdKCI)

细孔陶瓷

玻璃薄膜球

A.如果玻璃薄膜球内电极的电势低，则该电极反应式为：AgCl(s)+e=Ag(s)+Cl(0.1molL-1)

B.玻璃膜内外氢离子浓度的差异不会引起电动势的变化

C.分别测定含已知pH的标准溶液和未知溶液的电池的电动势，可得出未知溶液的pH

D.pH计工作时，电能转化为化学能

2.（2021.广东真题）火星大气中含有大量CO?,一种有CO?参加反应的新型全固态电池有望为火星探测器

供电。该电池以金属钠为负极，催纳米管为正极，放电时

A.负极上发生还原反应B.CO?在正极上得电子

C.阳离子由正极移向负极D.将电能转化为化学能

3.（2019•全国卷I,⑵利用生物燃料电池原理研究室温下氨的合成，电池工作时MV?十/MV十在电极与酶之间

传递电子，示意图如图所示。下列说法错误的是（）

JZ

A.相比现有工业合成氨，该方法条件温和，同时还可提供电能

B.阴极区，在氢化酶作用下发生反应HZ+2MV2，=2H++2MV+

C.正极区，固氮陋为催化剂，N?发生还原反应生成NH3

D.电池工作时质子通过交换膜由负极区向正极区移动

1.（2022秋•广东广州•高三统考阶段练习）Li-O,电池比能量高，可用于汽车、航天等领域。电池反应式

为：2Li+O,.工LiQ、，放电时，下列说法不正确的是

A.Li在负极失去电子B.0?在正极发生还原反应

C.阳离子由正极移向负极D.化学能转化成电能

2.（2022秋・辽宁盘锦•高三辽河油田第二高级中学校考期末）习近平总书记提出我国要在2030年实现“碳

达峰”，2060年前实现“碳中和、某科研小组用电化学方法将CO2转化为CO实现再利用，转化的基本原理

如图所示,下列说法不正确的是

A.该装置能将化学能转化为电能

f

B.M上的电极反应方程式为2H2O-4c=O2t+4H

C.工作一段时间后，N电极室中的溶液pH减小

D.当转化2moice）2时，有4moiH+从左室穿过交换膜到达右室

3.（2021秋・福建厦门•高三校考期中）控制适当的条件，将反应2Fe3++2「.2Fe2++b设计戌如图所示的

原电池。下列判断正确的是

A.反应开始时，乙中电极反应式为2「+2e=L

B.反应开始时，甲中石墨电极上发生氧化反应

C.电流表指针为零时，两池溶液颜色相同

D.平衡时甲中溶入FeCb固体后，乙中的石墨电极为负极

4.（2022秋・河南驻马店•高三统考期中）锂一海水电池在海洋能源领域备受关注。下列说法错误的是

A.海水起电解质溶液的作用

B.锂为负极，发生的电极反应：Li-c=Li,

C.锂电极应与海水直接接触

D.正极反应式：0?+2也0+4。=4OH

5.（2021.全国•高三专题练习）锂/氟化碳电池粒定性很高。电解质溶液为LiClO,的乙二醇二甲醛

（CH30cH2cH20cHJ溶液，总反应为xLi+CR-xLiF+C,放电产物LiF沉积在正极，工作原理如图所示:

I~~|用电器|-I

I4离子交换膜|bI

氟

化

碳

石

*墨奉

t

i

□CIO’的乙二静二甲醛溶液

卜列说法正确的是

A.外电路电子由b流向a

B.高子交换膜为阴离子交换膜

C.电解质溶液可用Licio’的乙薛溶液代替

D.正极的电极反应式为CFx+xD-xLi'-xLiF+C

核心考点2、化学电源

1.锌钵干电池

(1)酸性锌铳干电池[4]

负极材料：Zn正极材料：碳棒

电解质溶液：ZnCb、NH4Q和淀粉糊作电解质

电极反应为：负极Zn—2c-=Zn2+

正极2NH4++2广=2NH3+H2

+2+

正极产生的N%又和ZnCL作用：Zir+4NH3=[Zn(NH3)4]

(2)碱性锌钵干电池

碱性锌钵干电池是电解液由原来的中性变为离子导电性能更好的碱性，负极也由锌片改为锌粉，反应

面积成倍增加，使放电电流大加幅度提高。碱性干电池的容量和放电时间比普通干电池增加几倍。

负极材料：Zn正极材料：碳棒

--

电极反应：Zn+2OH-2e=ZrO+H2O

-

电极反应：MnO24-2H2O4-2e=Mn(OH)2+2OH

总反应：Zn4-MnO2+2H2O=ZnO+Mn(OH)2

2.铅蓄电池

铅蓄电池可放电亦可充电，具有双重功能。它是用硬橡胶或透明塑料制成长方形外壳，用含睇5%〜8%

的铅睇介金铸成格板，在正极格板上附着一层PbO2,负极格板上附着海绵状金属铅，两极均浸在一定浓度

的硫酸溶液中，且两极间用微孔橡胶或微孔塑料隔开。

放电时电极反应为:

负极：Pb+SC资-2e=PbSOJ

正极：PbCh+4H++SC号+2e=PbSO4l+2H2O

充电时电极反应为：

+

阳极：PbSO4+2H2O-2e=PbO2+4H+鼠龙

阴极：PbSO4+2e=Pb+SC^"

蓄电池放电和充电的总反应式：

Pb(s)+PbO2(s)+2H2so4(aq)2PbSO4(s)+2比。⑴

目前汽车上使用的电池，有很多是铅蓄电池。由于它的电压稳定，使用方便、安全、可靠，性能良好,

价格低廉，又可以循环使用，因此广泛应用于国防、科研、交通、生产和生活中，缺点是比较笨重。

3.氢氧燃料电池

电极、电解质、燃料和氧化剂

具有能量利用效率高、可连续使用和污染轻

等优点___________________________________

，电极材料本身不参与氧化还原反应

，工作时，燃料和氧化剂(储存在电池之外的

\容器中)由外部连续供给，分别在电极上不

卜断地进行反应，生版物不断地排出

通入燃料气体的一极为在负极发生氧化反

、应，通入氧气的一极为正极发生还原反应

氢氧燃料电池是忖前最成熟的燃料电池，可分为酸性和碱性两种:

种类酸性碱性

2H2+4OH-4c-

负极反应式2H2-4e=4H~

=4H2O

-

O2+2H2O+4e=4OH

+

正极反应式O2+4H+4e-=2H2O

电池反应式2H2+O2——2H2O

【拓展1】化学电源中电极反应式书写的思维模板

1.书写电极反应式的原则

电极反应式遵循质量守恒、得失目子守恒及电荷守恒，遵循离子方程式的书写规则，两电极反应式相加得

电池总化学(或离子)方程式。

2.书写电极反应式的基本类型

(1)类型一题目给定原电池的装置图，未给总反应式

①首先找出原电池的正、负极，口］分别找出氧化剂和还原剂。

②结合电解质判断出还原产物和氧化产物。

③遵循氧化还原反应离子方程式和平原则，写出电极反应式。（注意：电极产物能否与电解质溶液共存，如

铅蓄电池的负极铅失电子变为Pbn,但Pb?+与硫酸溶液中的SOM不共存，因而负极电极反应式为Pb—2e「

+SOr=PbSO4）

④将两电极反应式相加（注意两极得失电子数相等）可得电池总反应式。

（2）类型二题目中给出原电池的总反应式

①分析原电池总反应式中各元素的化合价变化情况，找出氧化剂及其对应的还原产物，氧化剂发生的反应

即为正极反应：找出还原剂及其对应的氧化产物，还原剂发生的反应即为负极反应。

②当氧化剂、还原剂、氧化产物、还原产物由多种元素组成时，还应考虑电解质是否参与了反应。

③若有一个电极反应式较难写出，可先写出较易写出的电极反应式，然后再用总反应式减去该电极反应式

即得到另一电极反应式。

注意①H'在碱性环境中不存在；②-在水溶液中不存在，在酸性环境中结合H,生成HzO,在中性或

碱性环境中结合HQ,生成OH,③若已知总反应式时，可先写出较易书写的一极的电极反应式，然后在

电子守恒的基础.上，总反应式减去较易写出的一极的电极反应式，即得较难写出的另一极的电极反应式。

【拓展2】燃料电池中氧气得电子的思维模型

根据燃料电池的特点，一般在正极上发生还原反应的物质都是。2得到电子后化合价降低，首先变

成02一,02能否稳定存在要看电解质环境。由于电解质溶液（酸、碱、盐）的不同，其电极反应也有所不同，

下表为四种不同电解质环境中，氧气得电子后一的存在形式：

电解质环境从电极反应式判断氧元素的存在形式

+

酸性电解质溶液O24-4H+4e-=2H2O

碱性电解质溶液O2+2H2O+4C-=4OH-

固体电解质（高温下能传导。2一）。2+45^=20?

-

熔融碳酸盐（如熔融K2co3）O2+2CO2+4e=2COr

【练习】按要求书写不同“介质”下甲醇燃料电池的电极反应式

（1）竣性介质，如H2s04溶液：

负极：CH3OH-6e+H2O=CO2+6H\

3

正极：^C）2+6e+6H=3H2OO

（2）碱性介质,如KOH溶液:

负极：CH30H—6「+8（汨-=0）歹+61420。

3

正极：¥）2+6e+3H2O=6OH。

（3）熔融盐介质，如K2co3：

负极：CH3OH-6e-+3COf=4CO2+2H2Oo

3

正极：¥)2+6e+3CO2=3CO*。

(4)掺杂Y2O3的ZrO3固体作电解质，在高温下能传导。2-：

2

负极：CH30H—6e+3O-=C02+2H2OO

正极：^O2+6e-=3O2-o

【归纳提升】

1.银镉(Ni—Cd)可充电电池在现代生活中有广泛应用。已知某银镉电池的电解质溶液为KOH溶液，其充、

放电一

放电按下式进行：Cd+2NiOOH+2H2。耍彳Cd(OH)2+2Ni(OHH。

负极：Cd-2e4-2OH-=Cd(OH)2o

阳极：2Ni(OH)2+20K—2e-=2NiOOH+2H2O。

2.如将燃煤产生的二氧化碳回收利用，可达到低碳排放的目的。如下图是通过人工光合作用，以CO?和

H20为原料制备HCOOH和02的原理示意图。

负极:2H2O-4e=O2+4H\

IF极：2co2+4H++4©一=2HCOOHc

3.液体燃料电池相比于气体燃料电池具有体积小等优点。一种以液态册(N2H4)为燃料的电池装置如图所示。

-

负极：N2H4-4e+4OH=N24-4H2OO

正极：Oz+4e+2H2O=4OHo

4.某电动汽车配载一种可充放电的锂离子电池，放电时电池总反应为Li1-xCoO2+LitC6=LiCoO2+C6(x<

l)o则：

负极：LiC,一年一=,g'+C6

正极：Lii-xCoO2+xc-+xLi'=LiCoC)2

1.【2022年全国乙卷】Li-O?电池比能量高，在汽车、航天等领域具有良好的应用前景。近年来科学家研

究了一种光照充电Li-O,电池(如图所示)。光照时，光催化电极产生电子心一)和空穴(h+),驱动阴极反

应(Li++e-=Li)和阳极反应(Li2O2+2h+=2Li++O2)对电池进行充电。下列叙述错误的是

L\光

催

金

化

属a

电

锂/

Lr极

电

解

A.充电时，电池的总反应口2。2=2口+02

B.充电效率与光照产生的电子和空穴量有关

C.放电时，Li+从正极穿过离子交换膜向负极迁移

D.放电时，正极发生反应。2+2Li+十2e-=Liq2

2.【2022年山东卷】设计如图装置回收金属钻。保持细菌所在环境pH稳定，借助其降解乙酸盐生成CO-

将废旧锂离子电池的正极材料LiCoC)2(s)转化为Co?*,工作时保持厌氧环境，并定时将乙室溶液转移至甲室。

已知电极材料均为石墨材质，右侧装置为原电池。下列说法正确的是

A.装置工作时，甲室溶液pH逐渐增大

B.装置工作一段时间后，乙室应补充盐酸

C.乙室电极反应式为LiCoO2+2Hq+c-=Li++Co2++4。H-

D.若甲室C02+减少200mg,乙室Co?♦增加300mg,则此时已进行过溶液转移

3.(2020•全国卷III,⑵一种高性能的碱性硼化帆(VB?)—空气电池如下图所示，其中在VB2电极发生反应：

-

VB2+16OH-Hc-=VOr+2B(OH)；+4H2O

负载

KOH溶液离子选择性膜

该电池工作时，下列说法错误的是(

A.负载通过0.04mol电子时，有0.224L(标准状况)0?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+1lO2+20OH+6H2O=8B(OH)；+4VOf

D.电流由复:合碳电极经负载、VB?电极、KOH溶液回到复合破电极

4J2020•全国卷【，12］科学家近年发明了一种新型Zn—CO2水介质电池。电池示意图如下，电极为金属锌和

选择性催化材料。放电时，温室气体CO?被转化为储氢物质甲酸等，为解决环境和能源问题提供了一种新

途径。

下列说法错误的是()

A.放电时，负极反应为Zn-2e-+40H"=Zn(OH)1-

B.放电时，1molCO?转化为HCOOH,转移的电子数为2moi

C.充电时，电池总反应为2Zn(0H虐=2Zn+02T+4OH—2H2。

D.充电时，正极溶液中OH浓度升高

5.【2022年湖南卷】海水电池在海洋能源领域备受关注，一种锂■海水电池构造示意图如下。下列说法错

误的是

用电器

Ml]N

隔破玻璃阳应

A.海水起电解质溶液作用

B.N极仅发生的电极反应：2Hq+2e=2OH+H2T

C,玻璃陶瓷具有传导离子和防水的功能

D.该锂-海水电池属于一次电池

1.（2022•河北邯郸•邯郸一中校考模拟预测）熔融钠-硫电池性能优良，是具有应用前景的储能电池。下图

中的电池反应为2Na+S.、《、Na2s1.（盾=5〜3,难溶于熔融硫），下列说法错误的是

个密封

工二一不锈钢容器

---------Na-夕-AI2O3固体

--------熔融钠

乜’-----熔融硫（含碳粉）

A.Na?S4的电子式为Na-[:S:S:S:S:『-Na+

B.放电时正极反应为xS+2Na++2e-=NaS

C.Na和NaR分别为电池的负极和正极

D.该电池是以Na-B-Aiq、为隔膜的二次电池

2.（2023秋•山东潍坊•高三统考期末）我国科研人员设计将脱除SO?的反应与制备H2O2相结合的协同转化

装置如图。在电场作用下，双极膜中间层的HzO解离为OH-和H+,并向两极迁移。已知:

NaOH溶液稀H,SO』

①单独制备H2O2：2H2O+O2=2H2O2,不能自发进行;

②单独脱除S()2：4OH+2SO2+O,=2SOf+2H2O,能自发进行。

下列说法正确的是

A.正极的电极反应式：O?+2e+2H.=HQ2

B.单独脱除SO?的反应为吸热反应

C.反应过程中需补加稀H2so4

D.协同转化总反应：SO2+O2+2H2O=H2O2-»-H2SO4

3.(2023秋・山东德州•高三统考期末)我国科学家最近发明了一种Zn-PbO?电池，电解质为KRO,、H2SO4

和KOH,由a和b两种离子交换摸隔开，形成A、B、C三种电解质溶液区域，结构示意图如下，下列说

法正确的是

+

A.负极的电极反应式为：PbO2+SOf+2e-+4H=PbSO4+2H2O

B.b膜是阳离子交换膜

C.放电结束后B区的电解质溶液浓度减小

D.每转移Imol电子C区溶液质量减少80克

4.（2022秋・广东汕尾•高三统考期末）中国新能源汽车处于世界领先地位，某品牌电动汽车使用三元锂电

放电

池，总反应式为：Li-NixCOyMnO+LiaC6TLiNixCo、,MnQ2+6C。下图是工作原理，隔膜只允许X离

充电

子通过，汽车加速时，电动机提供推动力，减速时，发电机将多余能量转化为电能储存。下列说法错误的

是

A.减速时，电池充电；加速时，电池放电

B.加速时，电子的方向为：甲电极―电动机一乙电极

C.减速时，乙电极的反应为：LiNi'COyMnQ+ae=LifNi、COyMnQ2+aLi+

D.加速时，X离子由甲经过隔膜向乙移动

5.（2022秋・江西赣州•高三统考期末）202（）年9月中国明确提出2030年“碳达峰”与2060年“碳中和”目标,

如图是某科研团队设计的光电催亿反应器，可由CO?制得异丙醇。其中A、B均是惰性电极，下列说法正确

的是

纤维股

A.A为负极

B.若A极产生4gH2，则B极产生16go?

C.电子从B极通过合成蛋白质纤维膜到A极

+

D.A极上CO?参与的反应为：3CO2+18H+18e=CH3CH(OH)CH5+5H2O.

6.（2023・湖南岳阳•统考一模）科学家最近发明了一种Al-PbO,电池，通过x和y两种离子交换膜隔成M、

R、N三个区域卜，＞3,三个区域的电解质分别为K2SOs、H2so八KOH中的一种，结构如图所示。下列

说法错误的是

JL/PHO,

Xy1

[AI(OH)J-J

\ub%硫酸溶液

Al，L

M区R区N区

Itl

a%硫酸溶液

A.放电时，R区域的电解质浓度逐渐增大

2

B.放电时，PbO:电极反应为：PbO24-2e+4H'=Pb+4-2H2O

C.M区电解质为KOH,且放电时K+通过x膜移向R区

D.消耗L8gA1时,N区域电解质溶液减少9.6g

核心考点3、金属的腐蚀与防护

1.金属电化学的腐蚀原理

（1）金属腐蚀：是金属与周围接触到的气体或液体物质发生氧叱还原反应而引起损耗的现象。

（2）化学腐蚀的类型

两种腐蚀往往同时发生，但电

金属霰接忙到的干燥气体或非电解质液体等

化学腐馋更普遍.危害更严重

直接发生化学反应引起的贬注叫儆化学腐法

卜实质：金属失电子被氧化而损耗一

\无电流产生

《金属腐蚀的类⑥）不纯的金属践电解质溶液接触时，会发生原

电池反应，比较活泼的金5夫电子而被氧化

的腐馆叫做电化学腐蚀

珏3实质：枝腐蚀金属成为原电池的负极而祓破

坏

有微弱电沌产生（形成微小兔电池）

（3）电化学腐蚀的比较⑺

腐蚀类型吸氧腐蚀析氢腐蚀

条件水膜酸性很弱或呈中性水膜酸性强

负极反应Fc-2c'==Fe2+

正极反应

O2+4e-+2H2O==4OH-2H++2e==H2T

总反应+2+

2Fe+2H9+O2=2Fe(OH)2Fe+2H==Fe+H2t

4Fe(OH)2+2H2O+O2=4Fe(OH)3

Fe,()3,〃H,O

(铁镑)

联系金属的腐蚀以电化腐蚀为主.

电化腐蚀又以吸氧腐蚀为主（PH25.6时）

若pH<5.6时则为析氢腐蚀。

腐蚀作用主要腐蚀类型，有广泛性在某些局部区域

2.金属的防护

（1）本质

阻止金属发生化学反应，基本思路是防止金属与化学物质直接接触，防止金属做原电池的负极。

（2）金属防护的几种重要方法

①改变金属的内部组织结构合金钢中含有合金元素，使组织结构发生变化，耐腐蚀。如:不锈钢。在钢铁中

加入一定比例的铭和银（14%~8%Cr,7%〜9%Ni）,改变钢铁内部的组成和结构，可极大程度地提高钢铁

抗腐蚀性能，这就是常见的"不锈钢''（合金）。

②在金属表面覆盖保护层。常见方式有:涂油脂、油漆或覆盖搪瓷、塑料等;用化学方法使金属袤面钝化，形

成致密氧化膜;在表面镀一层有自我保护作用的另一种金属。

③电化学保护法:

a.外加电流的阴极保护法（阴极电保护法）：接上外加直流电源构成电解池，被保护的金属作阴极，利用电

解池的原理，如钢闸门接低压直流电源负极，石墨接电源正极做阳极，浸入水中。

b.牺牲阳极的阴极保护法:外加负极材料，构成原电池，被保护的金属作正极，利用原电池原理，如船壳上

镶嵌锌块。

1.【2022年广东卷】为检验牺牲阳极的阴极保护法对钢铁防腐的效果，将镀层有破损的镀锌铁片放入酸化

的3%NaCl溶液中。一段时间后，取溶液分别实验，能说明铁片没有被腐蚀的是

A.加入AgNO,溶液产生沉淀B.加入淀粉碘化钾溶液无蓝色出现

C.加入KSCN溶液无红色出现D.加入K3[Fe（C7）6]溶液无蓝色沉淀生成

2.（2021•全国乙卷真题）沿海电厂采用海水为冷却水，但在排水管中生物的附着和滋生会阻碍冷却水排放

并降低冷却效率，为解决这一问题，通常在管道口设置一对惰性电极(如图所示)，通入一定的电流。

下列叙述错误的是

A.阳极发生将海水中的。.敏化生成C1?的反应

B.管道中可以生成氧化灭杀附着生物的NaQO

C.阴极生成的H,应及时通风稀释安全地排入大气

D.阳极表面形成的Mg(OH)2等积垢需要定期清理

3.(2020•江苏高考真题)将金属M连接在钢铁设施表面，可减缓水体中钢铁设施的腐蚀。在题图所示的

情境中，下列有关说法正确的是

A.阴极的电极反应式为Fe-2e~=Fe"

B.金属M的活动性比Fe的活动性弱

C.钢铁设施表面因积累大量电子而被保护

D.钢铁设施在河水中的腐蚀速率比在海水中的快

4.(2019•江苏高考真题)将铁粉和活性炭的混合物用NaCl溶液湿润后，置于如图所示装置中，进行铁的

电化学腐蚀实验。下列有关该实验的说法正确的是

A.铁被氧化的甩极反应式为Fe-3eFe3+

B.铁腐蚀过程中化学能全部转化为电能

C.活性炭的存在会加速铁的腐蚀

D.以水代替Na。溶液，铁不能发生吸氧腐蚀

1.(2023秋.河北邢台.高三邢台市第二中学校考期末洞接电氧化藻甲醇(C6H5cH?OH)合成苯甲醛©HCHO)

是一种绿色生产工艺。我国学者利用Ce*/Ce3+为媒介在酸性水溶液中合成苯甲醛，工作原理如图所示。下

列说法正确的是

A.电极b与电源正极相连

B.一段时间后，体系中Ce4+浓度逐渐减小

C.阳极的电极反应式为C6H5cHQH-2e=C6H5cH0+2H+

D.消耗0.5molC6H5cH20H时，电极b上生成H?11.2L（标准状况）

2.（2023秋・吉林长春・高三长春市第二中学校考期末）H,S气体大量存在于石油、天然气田、石化冶炼副

产品中，为实现其有效的吸收、回收利用，实现变废为宝，南京大学张会刚教授课题组研发出了一种能够

在常温常压下工作且能同时电解析氢和回收硫资源的电化学装置，该装置如图所示，下列说法正确的是

A.石墨电极上发生反应Fe"-"=Fc"，其电势低于氮掺杂磷化钻电极的电势

B.为保证装置工作的持续性，隔膜适宜选用阴离了•交换膜

C.装置工作时，当生成22.4LH?时，理论上得到S的质量为32g

D.若适当增大外接电源的电压，则单位时间内的H2s处理效率提高

3.（2022秋・广东东莞•高三统考期末）将两根铁钉分别缠绕铜丝和锌皮，放入装有琼脂的培养皿中（见图）,

琼脂中含有食盐水和酚取溶液，下列说法正确的是

A.甲中铁钉未被保护B.②处发生氧化反应

C.①③处现象相同D.④处主要发生反应：C）2+4e+H2O=4OH

4.（2022・上海闵行・统考一模）食品包装中常见的脱氧剂组成为还原性铁粉、氯化钠、炭粉等，其脱氧原

理与钢铁的吸氧腐蚀相同，对其脱氧过程的分析中，正确的是

A.炭粉做原电池负极

B.铁粉发生还原反应

C.负极的电极反应为：2H2O+O2+4e=4OH-

D.铁元素的变化为：FeFe（OH）2Fe（OH）3Fe2O3-xH2O

5.（2022秋•黑龙江哈尔滨・高三哈师大附中校考期中）下列有关金属腐蚀与防护的说法正确的是

A.在酸性环境下，钢铁只能发生析氢腐蚀

B.金属腐蚀的实质是金属失去电子被还原

C.轮船的船壳吃水线以下常装有一些锌块，这是利用了牺牲阳极法

u

D.铜铁交接处，在潮湿的空气中直接发生反应：Fe-3e=Fef继而形成铁锈

6.（2022秋・广东深圳•高三统考期中）某航天发生器的点火接头金属由合金钢加工成型。该金属接头端面

发生锈蚀的原理如图所示。下列说法错误的是

腐蚀沟弋,

硫化物一R

A.合金钢中Fe作负极，长条状硫化物作正极

B.合金钢腐蚀速度与空气相对湿度无关

C.正极的电极反应有O2+2Hq+4e=4OH-

D.可使用酒精棉球擦拭清洗并均匀涂抹润滑脂防锈

7.（2022秋・江苏•高三校联考期中）“山东舰”是我国完全自主设计建造的首艘弹射型航空母舰。下列说法

正确的是

A.航母使用的燃料重油属于纯净物

B.制造舰体所用的耐腐蚀低磁钢，其熔点高于纯铁

c.航母卜.水前要进行刷漆工作，目的为防止金属腐蚀

D.相控阵雷达使用的碳化硅属于新型的有机材料

专题八原电池

核心考点1、原电池的基本原理

1.构建原电池模型，掌握原电池工作原理

c-沿导线传递,有电流产生

氧化反应、还原反应

Cu面《

阳

Zn-2eZntoIK>I巨£巨三三三三巨巨-移

岗

向

।―|电解质溶液-T-I

2.原电池正、负极判断的“五个角度”

较不活泼金

3.两种原电池装置的比较

名称单液原电池双液原电池

CuSO.

装r®n'溶液

置

Yu

图

单液原电中fa

两类还原剂Zn与氧化剂C/+直接Zn与氧化剂Ci?+不直接接触，

装置接触，既有化学能转化为电能，仅有化学能转化为电能，避免

的不又有化学能转化为热能，迨成了能量损耗，故电流稳定，持

同点能量损耗续时间长

盐桥中装有饱和的KCI、KNS等溶液和琼胶制成的股冻，有导

备注

电和平衡电荷作用。

4.原电池的设计和制作方法

(1)定：确定一个能够自发进行的氮化还原反应。

(2)拆：将氧化还原反应拆分为氧化反应和还原反应两个半反应，分别作为负极和正极的电

极反应。

还原剂一〃e=氧化产物］负极电极反应)；

氧化剂+〃6一==还原产物i正极电极反应)。

⑶找：根据氧化还原反应中的还原剂和氧化剂确定原电池的负极和电解质溶液，正极一般

选择比负极稳定的金属或能导电的非金属。

(4)画：连接电路形成闭合回路，画出原电池示意图。

如：根据反应2FCC13+CU=2FCC12+CUC12

设计的原电池为：

1.【2022年1月浙江卷】pH计是一种采用原电池原理测量溶液pH的仪器。如图所示，以

玻璃电极(在特制玻璃薄膜球内放置已知浓度的HCI溶液，并插入Ag—AgCI电极)和另一

Ag—Ag。电极插入待测溶液中组成电池，pH与电池的电动势E存在关系：pH=(E-常

数)/0.059。下列说法正确的是

AgCl(s)+e'=Ag(s)+Cl(0.1mol-L-1)

B.玻璃膜内外氢离子浓度的差异不会引起电动势的变化

C.分别测定含己知pH的标准溶液和未知溶液的电池的电动势，可得出未知溶液的pH

D.pH计工作时，电能转化为化学能

【答案】C

【解析】A.如果玻璃薄膜球内电极的电势低，则该电极为负极、负极发生氧化反应而不是

还原反应，A错误；B.已知：pH与电池的电动势E存在关系：pH=（E-常数）/0.059,则玻

璃膜内外氢离子浓度的差异会引起电动势的变化，B错误；C.pH与电池的电动势E存在

关系：pH=（E-常数）/0.059,则分别测定含已知pH的标准溶液和未知溶液的电池的电动势,

可得出未知溶液的pH,C正确；D.pH计工作时。，利用原电池原理，则化学能转化为电

能，D错误；答案选C。

2.（2021・广东真题）火星大气中含有大量CO?,一种有CO?参加反应的新型全固态电池有

望为火星探测器供电。该电池以金属钠为负极，碳纳米誉为正极，放电时

A.负极上发生还原反应B.CO?在正极上得电子

C.阳离子由正极移向负极D.将电能转化为化学能

【答案】B

【解析】根据题干信息可知，放电时总反应为4Na+3co2=2Na2cO+C。A.放电时负极上

Na发生氧化反应失去电子生成Na+,故A错误；B.放电时正极为CO?得到电子生成C,

故B正确；C.放电时阳离子移向还原电极，即阳离子由负极移向正极，故C错误；D.放

电时装置为原电池，能量转化关系为化学能转化为电能和化学能等，故D错误；综上所述，

符合题意的为B项，故答案为B。

3.（2019•全国卷I,12）利用生物燃料电池原理研究室温二氨的合成，电池工作时MV2+/MV'

在电极与酶之间传递电子，示意图如图所示。下列说法错误的是（）

NH1*|、

氢化称固犯施

A.相比现有工业合成氨，该方法条件温和，同时还可提供电能

B.阴极区，在氢化酶作用下发生反应H2+2MV2+=2H++2MV+

C.正极区，固氮酶为催化剂，N?发生还原反应生成N%

D.电池工作时质子通过交换膜由负极区向正极区移动

答案B

解析由题图和题意知，电池总反应是3HZ+N2=2NH3。该合成氨反应在常温下进行，并

形成原电池产生电能，反应不需要高温、高压和催化剂，A项正确：观察题图知，左边电极

发生氧化反应MV,-e-==MV2+,为负极，不是阴极，B项错误；正极区N?在固氮酹作用

下发生还原反应生成NH3,C项正确；电池工作时，H+通过交换膜，由左侧（负极区）向右侧

（正极区）迁移，D项正确。

1.（2022秋・广东广州•高三统考阶段练习）Li-。2电池比能量高，可用于汽车、航天等领

域。电池反应式为：2Li+O,.等=±LiQ,,放电时，下列说法不正确的是

A.Li在负极失去电子B.。2在正极发生还原反应

C.阳离子由正极移向负极D.化学能转化成电能

【答案】C

【详解】A.放电时，锂失去电子发生氧化反应，为负极，A正确；

B.。2得到电子，在正极发生还原反应，B正确；

C.原电池中阳离子向正极移动，C错误；

D.原电池是将化学能转化为电能的装置，D正确；

2.（2022秋・辽宁盘锦•高三辽河油田第二高级中学校考期末）习近平总书记提出我国要在

2030年实现“碳达峰”，2060年前实现“碳中和"。某科研G组用电化学方法将CO2转化为CO

实现再利用，转化的基本原理如图所示。下列说法不正确的是

------TO1------

A.该装置能将化学能转化为电能

B.M上的电极反应方程式为2H2O-4e=O2t+4H^

C.工作一段时间后，N电极室中的溶液pH减小

D.当转化2moic02时，有4moiH+从左室穿过交换膜到达右室

【答案】C

【分析】由图可知，该装置为原电池，右侧二氧化碳中的+4价碳得到电子变为+2价碳，为

正极，则左侧为负极，以此解题。

【详解】A.由图可知，该装置为原电池，能将化学能转化为电能，A正确；

B.M为电池的负极，在紫外光的作用下，水失去电子发生氧化反应生成02,电极反应方

程式为2H2O-4e=O2T+4H-,B正确；

C.N为电池正极，电极反应式为CO2+2H++2e=CO+H2。，当外电路转移4moi电子时，有

4moiH+从左室穿过交换膜到达右室，然后被C02消耗，但溶液中水的最增加，因此N电极

室的溶液pH增大，C错误；

D.电极反应式为CO2+2H++2D=CO+H2O,当转化2moic02时，外电路转移4moi电子，有

4moiH+从左室穿过交换膜到达右室，D正确；

3.（2021秋・福建厦门•高三校考期中）控制适当的条件，将反应2Fe3++2I一户・2Fe2++L

设计成如图所示的原电池，下列判断正确的是

A.反应开始时，乙中电极反应式为2r+2e一=L

B.反应开始时，甲中石墨电极上发生氧化反应

C.电流表指针为零时，两池溶液颜色相同

D.平衡时甲中溶入FeCk固体后，乙中的石墨电极为负极

【答案】C

【分析】根据电池总反应可知，甲中为三价铁离子在石墨电极得电子，发生还原反应，作正

极，乙中碘离子在石墨电极失去电子，发生氧化反应作负极，据此分析。

【详解】A.由电池总反应式可知，反应开始时，乙中I发生氧化反应生成L，则电极反应

式为:2r-2e-=l2>A错误；

B.反应开始时，甲中Fe*在石墨电极上发生还原反应生成Fe21B错误；

C.电流表指针为零时，反应达到平衡，此时乙中生成L，溶液呈黄色，甲中含有Fe3-,

溶液呈黄色，故两池溶液颜色相同，C正确；

D.甲中溶入FeCL固体后，电池总反应平衡逆向移动，则Fe?+失电子生成Fe3+,此时甲中

石墨电极为负极，乙中石墨电极为正极，D错误；

4.（2022秋•河南驻马店商三统考期中）锂一海水电池在海洋能源领域备受关注。下列说

法错误的是

A.海水起电解质溶液的作用

B.锂为负极，发生的电极反应：Li-e=Li+

C.锂电极应与海水直接接触

D.正极反应式：。2+2也0+4。=4OH-

【答案】C

【详解】A.海水中含有多种盐，起电解质溶液的作用，故A正确；

B.Li是活泼金属易失电子发生氧化反应，锂为负极，发生的电极反应：Li-e=Li+,故B

正确：

C.锂活泼金属能与水反应，锂电极不应与海水直接接触，故C错误；

D.正极得电子发生还原反应，正极反应式：。2+2%0+4右=40田，故D正确；

5.（2021・全国•高三专题练习）锂/氟化碳电池稳定性很高。电解质溶液为皿。。4的乙二醇

二甲醛（CHQCHzCHQCH力溶液，总反应为xLi+CF、=xLiF+C,放电产物LiF沉积在正极，

工作原理如图所示：

I-用电器一I

M离子交换膜ib

瓶

化

碳

石

棒

H•墨

UC1O4的乙二醇二甲醛溶液

下列说法正确的是

A.外电路电子由b流向a

B.离子交换膜为阴离子交换膜

C.电解质溶液可用匕9104的乙醇溶液代替

D.正极的电极反应式为CF'+xe+xLi——xLiF+C

【答案】D

【分析】电解质为LiClQi的乙二醇二甲醛溶液，总反应为xLi+CF『xLiF+C,负极为Li,

+

负极.上Li失电子生成Li+,正极为CFX,正极反应为CFs+xe+xLi=xLiF+C,据此分析解答。

【详解】A.由上述分析可知，负极为Li,电子由负极流向正极，即a流向b,故A错误;

B.Li+通过离子交换膜在正极上形成LiF,所以交换膜为阳离子交换膜，故B错误；

C.Li是活泼金属能与乙醇反应，所以不能乙醇溶液代替，故C错误；

+

D.由分析可知，正极的电极反应为：CFv+xe+xLi—xLiF+C,故D正确。

核心考点2、化学电源

I.锌镒干电池

（1）酸性锌钵干电池[4]

负极材料：Zn正极材料：碳棒

电解质溶液：ZnCh、NH’Cl和淀粉糊作电解质

电极反应为：负极Zn—2e-=Zn2+

正极2NHj+2e=2NHS4-H2

2+2+

正极产生的NHa乂和ZnCb作用：Zn+4NH3=[Zn（NH3）4]

（2）碱性锌锌干电池

碱性锌铳干电池是电解液由原来的中性变为离/导电性能更好的碱性，负极也由锌片改为锌粉，反应

面积成倍增加，使放电电流大加幅度提高。碱性干电池的容量和放电时间比普通干电池增加几倍。

锌榜相

-KOH的

混合物