2026届高考化学冲刺复习-原电池+化学电源

2026届高考化学冲刺复习原电池化学电源01原电池原电池工作原理实验1：把一块锌片和铜片同时插入盛有稀硫酸的烧杯里。Zn-2e-=Zn2+2H++2e-=H2HHHHeeeeHHHH原电池工作原理实验2：用导线将锌片和铜片连接起来。eeeeeeeHHHHZn-2e-=Zn2+2H++2e-=H2eeeee原电池工作原理Zn－2e－=Zn2+阳离子阴离子正极负极CuZn2+H+H+电子沿导线传递，产生电流SO42-Zn---氧化反应负极失去电子（较活泼金属）还原反应正极溶液中阳离子得到电子(不活泼金属或石墨)2H++2e－=H2↑

电子流向:负极

沿导线

正极【提醒】电子不能进入水溶液，离子不能进入导线电流方向:正极沿导线负极溶液正极发生溶解产生气泡原电池总反应：Zn+2H+=Zn2++H2↑外电路:电子导体内电路：离子导体原电池构成条件反应电极回路能自发进行的氧化还原反应自发反应：给定条件下，无需外界帮助，一经引发即能自动进行。两个活动性不同的电极（燃料电池除外）形成电势差形成闭合回路（三个条件）：①有电解质溶液②两电极直接或间接接触③两电极插入电解质溶液或熔融电解质中。原电池工作原理下列装置哪些可以形成原电池（）ABC原电池工作原理①将镁、铝插到氢氧化钠的溶液中,连成原电池请判断正负极,并写出电极反应.NaOH溶液MgAl正极：

2H2O+2e-=H2↑+2OH-负极：Al+4OH--3e-=AlO2-+2H2O总反应：2Al+2OH-+2H2O=2AlO2-

+3H2

↑负极正极原电池工作原理②将铁、铜插入到浓硝酸中，连成原电池，一段时间后请判断正负极，并写出电极反应总反应：Cu+2NO3-+

4H+

=Cu2++2NO2↑+2H2O

浓HNO3CuFe负极正极负极：Cu－2e-＝Cu2+正极：2NO3-+4H++2e-=2NO2

↑+2H2O一开始是Fe的钝化反应，Fe做负极，Cu做正极原电池工作原理负极：Fe－2e-＝Fe2+正极：2H2O+O2+4e-

=4OH-总反应：2Fe+2H2O+O2=2Fe(OH)2③金属合金放在电解质溶液中属于吸氧腐蚀，不能作为电池向外供电原电池中，发生反应的不一定是电解质，也可能是空气中的O2Cu稀H2SO4溶液负极(Cu)：2Cu–4e−=2Cu2+原电池电池反应式的书写C总反应方程式：2Cu+O2+4H+=2H2O+2Cu2+正极(C)：O2+4H++4e−=2H2OCuNaCl溶液负极(Cu)：2Cu–4e−=2Cu2+原电池电池反应式的书写C总反应方程式：2Cu+O2+2H2O=2Cu(OH)2正极(C)：O2+2H2O+4e−=4OH−属于吸氧腐蚀，不能作为电池向外供电原电池中，发生反应的不一定是电解质，也可能是空气中的O2原电池负极放电顺序的判断负极放电顺序的判断：1.两个电极同时能与电解质溶液发生自发的氧化还原反应，金属活泼性越强（还原性越强）的电极做负极。2.两个电极只有一个能与电解质溶液发生自发的氧化还原反应，则该电极做负极。原电池工作原理：判断正负极e-电池构造电池反应电子流向反应现象离子移向单液原电池铜片、锌片表面均附着红色固体，电流表指针偏转，但电流逐渐衰减。【实验现象】Zn片【原因分析】现象原因锌片表面附着红色固体电流逐渐衰减Zn与Cu2+直接接触发生反应；

锌与CuSO4溶液的接触面积减少，电流逐渐衰减Cu片双液原电池两个溶液间缺少离子导体，无法形成闭合回路。盐桥一种凝胶态的离子导体盐桥中通常装有:含KCl饱和溶液的琼胶，

K+和Cl-可在其中自由移动。双液原电池+-负极氧化反应正极还原反应负极：Zn-2e-=Zn2+

正极：Cu2++2e-=Cu总反应方程式：Zn+Cu2+=Zn2+

+Cu

双液原电池：将原电池反应中的氧化反应与还原反应分开在两个不同区域内进行，再以适当的方式连接起来，从而获得了稳定持续的电流。优点：使能量转化更为高效，长时间获得稳定电流。双液原电池Cu(NO3)2溶液AgNO3溶液盐桥选择：不能含有Cl‒盐桥主要成分需与电解质溶液共存盐桥的选择盐桥的作用:a.连接内电路,形成闭合回路;b.平衡电荷,使原电池不断产生电流。离子交换膜1.阳离子交换膜：只允许阳离子通过3.质子交换膜：只允许H＋通过2.阴离子交换膜：只允许阴离子通过隔膜型原电池离子交换膜CuSO4溶液ZnCuZnSO4溶液A作用：(1)平衡两边电极区的电荷。(2)避免交换膜两边物质发生反应(反应物发生反应或产物发生反应)。(3)形成交换膜两边电解质溶液浓度不同的浓差电池。原电池的应用1．设计原电池理论上，任何一个自发的氧化还原反应，都可以设计成原电池。利用原电池原理设计和制造原电池，可以将化学能直接转化为电能。验证Fe3+和Cu2+氧化性强弱设计反应2Fe3++Cu==2Fe2++Cu2+CFeCl3CuCl2负极材料正极溶液原电池的应用验证Fe3+和I2氧化性强弱2Fe3++2I-=2Fe2++I2氧化反应：2I--2e-=I2

还原反应：2Fe3++2e-=2Fe2+只允许K+或Cl-通过的隔膜【作图注意细节】原电池工作原理的应用设计原电池

正极负极电解质溶液ACuFeFeCl3溶液BCFeFe(NO3)2溶液CFeZnFe2(SO4)3溶液DAgFeCuSO4溶液某电池的总反应为Fe＋2Fe3＋=3Fe2＋，能实现该反应的原电池是(

)A(1)依据：已知一个氧化还原反应，首先分析找出氧化剂、还原剂，一般还原剂为负极材料(或在负极上被氧化)，氧化剂(电解质溶液中的阳离子)在正极上被还原(2)选择合适的电极材料电极材料必须导电。负极材料一般选择较活泼的金属材料，或者在该氧化还原反应中，本身失去电子的材料负极：Fe-2e-=Fe2+原电池的应用2．比较金属活动性两种金属分别作原电池的两极时，一般作负极的金属比正极的金属活泼。3．加快氧化还原反应的速率一个氧化还原反应，构成原电池时的反应速率比直接接触的反应速率快。等质量的锌粉a、b加入过量稀硫酸，其中a中加入少量CuSO4，产生氢气的体积(V)与时间(t)的关系abtoV(H2)【练习】有a、b、c、d四个金属电极，有关的实验装置及部分实验现象如下，由此判断这四种金属的活动性顺序是：d>a>b>c实验现象：a极质量减小，b极质量增加b极有气泡产生，c极无变化d极溶解，c极有气泡产生电流从a极，流向d极原电池的应用4．用于金属防护牺牲阳极的阴极保护法（原电池原理）负极正极02化学电源生活中的化学电源普通干电池手机电池钮扣电池笔记本电脑专用电池摄像机专用电池太阳能电池化学电源的分类放电后不可再充电的电池，也叫干电池。放电后可以再充电而反复使用的电池，又称可充电电池或蓄电池。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。化学电源的评判标准判断电池优劣的主要标准(1)比能量：即单位质量或单位体积所能输出电能的多少，单位(W·h)/kg或(W·h)/L。(2)比功率：即单位质量或单位体积所能输出功率的大小，单位W/kg或W/L。(3)电池的可储存时间的长短。一次电池普通锌锰干电池石墨棒作正极，氯化铵糊作电解质溶液，锌筒作负极。优点：结构简单、价格低廉。缺点：会发生自放电。总反应负极正极Zn+2MnO2+2NH4+==Zn2++2MnO(OH)+2NH3↑Zn﹣2e-===Zn2+2MnO2+2NH4++2e-===2MnO(OH)+2NH3↑0+4+3+2一次电池碱性锌锰干电池优点：电流稳定，放电容量、时间增大几倍，不会涨气或漏液。缺点：多数只能一次使用，不能充电；价格较贵。总反应负极正极Zn-2e-+2OH-=Zn(OH)22MnO2+2e-+2H2O=2MnO(OH)+2OH-

Zn+2MnO2+2H2O=2MnO(OH)+Zn(OH)20+4+3+2金属外壳离子型导电隔膜Zn粉和KOH混合物铜针MnO2和KOH混合物一次电池纽扣式锌银电池以锌为负极，银的氧化物为正极，氢氧化钾（或钠）溶液为电解液总反应负极正极Zn

+

Ag2O

+H2O===Zn(OH)2+

2AgZn+2OH-﹣2e-===Zn(OH)2Ag2O

+

2e-+

H2O===2Ag

+

2OH-二次电池：铅酸蓄电池放电过程总反应：Pb+PbO2+2H2SO4==2PbSO4+2H2OPb+SO42--2e-=PbSO4

正极：PbO2+4H++SO42-+2e-=PbSO4+2H2O

氧化反应

还原反应负极：①放电过程PbSO4难溶于水放电过程中，负极质量的变化是

，电解质溶液pH的变化是

。增大增大二次电池：铅酸蓄电池②充电过程PbSO4+2e-=Pb+SO42-

还原反应阴极：阳极：PbSO4+2H2O-2e-=PbO2+4H++SO42-

氧化反应接电源负极接电源正极充电过程总反应：铅蓄电池的充放电过程：Pb+PbO2+2H2SO4

2PbSO4+2H2O放电充电2PbSO4+2H2O===Pb+PbO2+2H2SO4直流电铅酸蓄电池的充、放电过程是一个非可逆反应:二次电池：铅酸蓄电池铅蓄电池的电极反应物(Pb、PbO2)和放电后的产物(PbSO4)均以固体形式附着在电极材料表面，这样设计的目的是：使电极反应物和产物富集在电极材料表面，充、放电时可以循环转化，实现电池重复使用。PbPbSO4PbO2PbSO4放电充电负极正极放电充电Pb+PbO2+2H2SO42PbSO4+2H2O放电充电二次电池原电池电解池原电池电极反应式的书写步骤补项原则酸性介质：缺氢补H＋，缺氧补H2O碱性介质：缺氢补H2O，缺氧补OH－中性介质：反应物补H2O，产物补H+或OH‒电极反应式的书写根据下列原电池的总反应式，写出其电极反应式（1）氢镍电池：2NiO(OH)+H2=2Ni(OH)2负极：正极：（2）心脏起搏器：2Zn+O2+2H2O=2Zn(OH)2负极：正极：2Zn-4e-=2Zn2+O2+4e-+H2O=4OH-H2-2e-+2OH-

=2H2O2NiO(OH)+2H2O+2e-=2Ni(OH)2+2OH-

电极反应式的书写根据下列原电池的总反应式，写出其电极反应式（3）高铁电池：3Zn＋2K2FeO4＋8H2O3Zn(OH)2＋2Fe(OH)3＋4KOH放电负极：放电正极：充电阳极：充电阴极：3Zn+6OH--6e-=3Zn(OH)22FeO42-+6e-+8H2O=2Fe(OH)3+

10OH-2Fe(OH)3+

10OH--6e-=2FeO42-

+8H2O3Zn(OH)2

+6e-=3Zn+6OH-

燃料电池氢氧燃料电池工作原理示意图电极材料：铂电极或多孔性碳负极：正极：通氢气（燃料、还原剂）通氧气（氧化剂）1）H2SO4溶液（酸性）2）KOH溶液（碱性）3）Na2SO4溶液（中性）4）熔融电解质5）固体电解质电解质：氢氧燃料电池以稀硫酸、KOH溶液为电解质时的氢氧燃料电池的电极反应式和总反应式酸性电解质：碱性电解质负极:2H2-4e-+4OH-=4H2O正极:O2+2H2O+4e-=4OH-总反应:2H2+O2=2H2O负极：2H2-4e-=4H+正极：O2+4H++4e-=2H2O总反应：2H2+O2=2H2O氢氧燃料电池以熔融碳酸盐、固体氧化物为电解质时的电极反应式和总反应式。

熔融碳酸盐负极：2H2+2CO32-

﹣4e-=2H2O+2CO2

正极：O2+2CO2+4e-=2CO32-总反应式：2H2+O2=2H2O固体氧化物负极：2H2+2O2-

﹣4e-

=2H2O正极：O2+4e-=2O2-

总反应式：2H2+O2=2H2O甲烷燃料电池电解质电解质溶液为H2SO4电解质溶液为KOH总反应负极

正极

CH4+2O2===CO2+2H2OCH4+2H2O-8e-===CO2+8H+2O2+

8H++

8e-==4H2O2O2+8e-+

4H2O

===8OH-

甲烷燃料电池电解质电解质为熔融碳酸盐电解质为能传导O2-的固体介质总反应负极

正极

CH4+2O2===CO2+2H2OCH4＋4CO32-－8e－===5CO2＋2H2OO2+4e-+2CO2=2CO32－

O2+4e-=2O2－

CH4+2O2===CO2+2H2OCH4＋4O2－－8e－===CO2＋2H2O燃料电池总结：各种燃料以氧气为氧化剂时的正极反应式有何共同点？正极：O2+4H++4e-=2H2O质子交换膜燃料电池：碱性燃料电池：熔融碳酸盐燃料电池：固体氧化物燃料电池：正极：O2+2H2O+4e-=4OH-正极：O2+2CO2+4e-=2CO32-正极：O2+4e-=2O2-燃料电池书写电极方程式技巧：找出负极原料（还原剂）——氧化产物（看环境确定存在形式）——转移电子数有机物的价态：H为+1价，O为-2价，C可根据H和O元素的价态确定如＋4价的C在酸性溶液中以CO2形式存在，在碱性溶液中以CO32-形式存在溶液中不存在O2-：在酸性溶液中它与H＋结合成H2O、在碱性或中性溶液中它与水结合成OH-2.确定正极反应式3.总反应式：负极原料和氧气完全反应方程式（确定产物存在形式）燃料电池存在形式H+OH-H2OCO2CO32-O2-酸性✔✘✔✔✘✘碱性✘✔✔✘✔✘熔融碳酸盐✘✘✔✔✔✘固态氧化物✘✘✔✔✘✔电池类型导电介质反应式酸性H＋总反应

负极反应

正极反应

碱性OH－总反应

负极反应

正极反应

熔融碳酸盐CO32‒总反应

负极反应

正极反应

固态氧化物O2－总反应

负极反应

正极反应

乙醇（C2H5OH）燃料电池C2H5OH+3H2O–12e-=2CO2+12H+3O2+12e-+12H+=6H2OC2H5OH+3O2=2CO2+3H2OC2H5OH+16OH-–12e-=2CO32-+11H2O3O2+12e-+6H2O=12OH-C2H5OH+3O2+4OH-=2CO32-+5H2OC2H5OH–12e-+6CO32-=8CO2+3H2O3O2+12e-+6CO2=6CO32-C2H5OH+3O2=2CO2+3H2OC2H5OH–12e-+6O2-=2CO2+3H2O3O2+12e-=6O2-C2H5OH+3O2=2CO2+3H2O电池类型导电介质反应式酸性H＋总反应

负极反应

正极反应

碱性OH－总反应

负极反应

正极反应

熔融碳酸盐CO32‒总反应

负极反应

正极反应

固态氧化物O2－总反应

负极反应

正极反应

葡萄糖（C6H12O6）燃料电池C6H12O6+6H2O–24e-=6CO2+24H+6O2+24e-+24H+=12H2OC6H12O6+6O2=6CO2+6H2OC6H12O6+36OH-–24e-=6CO32-+24H2O6O2+24e-+12H2O=24OH-C6H12O6+6O2+12OH-=6CO32-+12H2OC6H12O6–24e-+12CO32-=18CO2+6H2O6O2+24e-+12CO2=12CO32-C6H12O6+6O2=6CO2+6H2OC6H12O6–24e-+12O2-=6CO2+6H2O6O2+24e-=12O2-C6H12O6+6O2=6CO2+6H2O肼（H2N‒NH2）燃料电池（生成无污染的气体）电池类型导电介质反应式酸性H＋总反应

负极反应

正极反应

碱性OH－总反应

负极反应

正极反应

N2H4–4e-=N2+4H+O2+4e-+4H+=2H2ON2H4+O2=N2+2H2ON2H4–4e-+4OH-=N2+4H2OO2+4e-+2H2O

=4OH-N2H4+O2=N2+2H2O氨氧燃料电池（生成无污染的气体）电池类型导电介质反应式酸性H＋总反应

负极反应

正极反应

碱性OH－总反应

负极反应

正极反应

4NH3–12e-=2N2+12H+3O2+12e-+12H+=6H2O4NH3+3O2=2N2+6H2O4NH3–12e-+12OH-=2N2+12H2O3O2+12e-+6H2O

=12OH-4NH3+3O2=2N2+6H2O【练习】(2020·全国卷Ⅲ)一种高性能的碱性硼化钒(VB2)－空气电池如图所示，其中在VB2电极发生反应：VB2＋16OH－－11e－=VO43‒＋2B(OH)4‒＋4H2O。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)O2参与反应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＋11O2＋20OH－＋6H2O===8B(OH)4‒＋4VO43‒D．电流由复合碳电极经负载、VB2电极、KOH溶液回到复合碳电极B03新型电池锂电池（1）一次锂金属电池

放电反应：xLi

+

MnO2

LixMnO2负极正极缺点：一次锂电池价格昂贵，不可充电。锂电池是一类由金属锂或锂合金为负极材料、使用非水电解质溶液并且良好密封的电池。锂电池工作时金属锂失去电子被氧化为Li＋，负极反应均为Li－e－=Li＋，负极生成的Li＋经过电解质定向移动到正极。锂离子电池（2）锂离子二次电池TiS2Li+

锂电池充电过程中，锂金属表面会逐渐析出尖锐的锂枝晶，有可能穿透正负极之间的隔膜，造成电池内部短路，引发电池自燃，造成爆炸。钴酸锂LiCoO2减少了锂枝晶短路的可能，进而大幅提升锂电池的稳定性。锂离子电池吉野彰将碳基材料用作负极，依旧用钴酸锂做正极，并采用聚乙烯或聚丙烯为隔膜，LiClO4的碳酸丙烯酯液为电解质溶液。确立了现代锂离子电池的基本框架。充电时，Li+仅迁移嵌入石墨层间，依然以Li+形式存在，故不存在金属Li。LixC6+Li1-xCoO2LiCoO2+6C放电充电负极：LixC6-xe-=xLi++6C正极：Li1-xCoO2+xLi++xe-=LiCoO2锂离子电池19761997LiCoO₂LiFePO4（LFP）Goodenough：我才九十多岁，我还有时间。锂离子电池新型电池

正极：S8+16Li++16e-=8Li2S

负极：Li-e-=Li+

放电总反应：S8+16Li=8Li2S

正极：O2+2Li++2e-=Li2O2

负极：Li-e-=Li+

放电总反应：O2+2Li=Li2O2

锂硫电池锂空气电池全固态锂硫电池全固态锂硫电池能量密度高、成本低，其工作原理如图所示，其中电极a常用掺有石墨烯的S8材料，电池反应为16Li＋xS8===8Li2Sx(2≤x≤8)。下列说法错误的是()A.电池工作时，正极可发生反应：2Li2S6＋2Li＋＋2e－===3Li2S4B.电池工作时，外电路中流过0.02mol电子，负极材料减重0.14gC.石墨烯的作用主要是提高电极a的导电性D.电池充电时间越长，电池中Li2S2的量越多D全固态锂硫电池放电充电锂-空气电池锂-空气电池√生物电池(2019·全国卷Ⅰ)利用生物燃料电池原理研究室温下氨的合成，电池工作时MV2＋/MV＋在电极与酶之间传递电子，示意图如下所示。下列说法错误的是(

)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，N2发生还原反应生成NH3D．电池工作时质子通过交换膜由负极区向正极区移动B生物电池微生物燃料电池能将污水中的乙二胺(H2NCH2CH2NH2)氧化成环境友好的物质，示意图如图所示，a、b均为石墨电极。下列说法错误的是（多选）A.a电极的电极反应为H2NCH2CH2NH2－16e－＋4H2O===2CO2↑＋N2↑＋16H＋B.电池工作时质子通过质子交换膜由负极区向正极区移动C.a电极上的电势比b电极上的电势高D.电池工作时b电极附近溶液的pH保持不变√√光化学电池我国科研人员借助太阳能，将光解水制H2与脱硫结合起来，既能大幅度提高光解水制H2的效率，又能脱除SO2，工作原理如图所示。下列说法不正确的是(

)A．该装置可将太阳能转化为化学能B．催化剂a表面发生还原反应，产生H2C．催化剂b附近的溶液pH增大D．吸收1molSO2，理论上能产生1molH2C固碳电池(2020·全国卷Ⅰ)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CO2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－＋4OH－===Zn(OH)42-B．放电时，1molCO2转化为HCOOH，转移的电子数为2molC．充电时，电池总反应为2Zn(OH)42-===2Zn＋O2↑