2026《金版教程》高考复习方案化学经典版-第1讲 原电池　化学电源

0第十单元

化学反应与电能第1讲原电池化学电源1.以原电池为例认识化学能可以转化为电能，从氧化还原反应的角度认识原电池的工作原理，设计简单原电池。2.能正确判断原电池的两极，正确书写电极反应式和总反应方程式。3.了解常见的化学电源，能利用相关信息分析化学电源的工作原理，并能书写几种新型电池的电极反应式。4.能综合考虑化学变化中的物质变化和能量变化来分析、解决实际问题，如新型电池的开发等。考点一01课时作业04目录CONTENTS考点二02高考真题演练03考点一原电池的工作原理及应用1．原电池的概念及构成条件(1)概念原电池是把_________转化为_________的装置。(2)构成条件①反应：有能自发进行的________________反应发生。②电极：_________不同的两个电极(燃料电池的两个电极可以相同)。③介质：电解质溶液或熔融电解质或离子导体。④闭合回路：两电极__________________插入介质中。化学能电能氧化还原活泼性直接或间接接触2．原电池的工作原理(以铜－锌原电池为例)装置图电极材料负极：_________片正极：_________片电极反应____________________________________反应类型_________反应_________反应电子流向由______片沿导线流向_______片锌铜Zn－2e－===Zn2＋Cu2＋＋2e－===Cu氧化还原锌铜离子移动方向电解质溶液中，阴离子向_________迁移，阳离子向_________迁移盐桥中含有饱和KCl溶液，_________移向正极区，_________移向负极区电流方向由_________片沿导线流向_____片电池总反应式___________________________两类装置的不同点装置ⅠZn与Cu2＋直接接触，会有部分化学能直接转化为热能，能量损耗较多装置ⅡZn与Cu2＋不直接接触，能量损耗较少负极正极K＋Cl－铜锌Zn＋Cu2＋===Zn2＋＋Cu3.原电池原理的应用(1)比较金属活泼性强弱两种金属分别作原电池的两极时，一般作_________的金属比作_________的金属活泼。(2)加快氧化还原反应的速率一个_________进行的氧化还原反应，设计成原电池时反应速率_________。例如，在Zn与稀H2SO4反应时加入少量CuSO4溶液能使产生H2的反应速率_________。负极正极自发加快加快(3)设计化学电源负负正负极负极电极材料实例：根据Cu＋2Ag＋===Cu2＋＋2Ag设计电池：(4)用于金属的防护(后文细讲)判断下列说法的正误，并指出错误说法的错因。(1)原电池工作时，电子从负极流出经导线流入正极，然后通过溶液流回负极。()错因：______________________________________________________________(2)原电池工作时，溶液中的阳离子向负极移动。()错因：______________________________________________________________(3)两种活泼性不同的金属组成原电池的两极，较活泼的金属一定作负极。()错因：_________________________________________________________________________________×电子不能通过电解质溶液。××原电池中，阳离子移向正极。

较活泼的金属不一定作负极，如：Mg­NaOH­Al形成的原电池，铝作负极。(4)铁与盐酸反应时加入少量CuSO4溶液，产生H2的速率不变。()错因：________________________________________________________________________________________错因：______________________________________________________________×

加入少量CuSO4后，Fe与Cu2＋反应生成Cu，可以形成Cu­Fe原电池，反应速率加快。×自发进行的氧化还原反应才能设计成原电池。1．原电池工作原理模型图注意：①若有盐桥，盐桥中的阴离子移向负极区，阳离子移向正极区。②电子不能通过电解质溶液，溶液中的离子不能通过盐桥和导线(即电子不下水，离子不上岸)。③负极失去电子总数一定等于正极得到电子总数。2．原电池正、负极的判断方法提醒：活泼性强的金属不一定作负极，对于某些原电池，如镁、铝和NaOH溶液组成的原电池，Al作负极，Mg作正极。所以原电池的正极和负极与电极材料的性质有关，也与电解质溶液有关。3．盐桥的组成和作用(1)盐桥中装有含饱和的KCl、KNO3等溶液的琼脂。(2)盐桥的作用：①连接内电路，形成闭合回路；②平衡电荷，使原电池不断产生电流；③可以提高能量转化效率。角度一理解与辨析原电池的构成及工作原理1．用铜片、银片、Cu(NO3)2溶液、AgNO3溶液、导线和盐桥(装有琼脂－KNO3的U形管)构成一个原电池(如图)。下列有关该原电池的叙述中正确的是(

)①在外电路中，电子由铜电极流向银电极②正极反应：Ag＋＋e－===Ag③实验过程中取出盐桥，原电池仍继续工作④将铜片浸入AgNO3溶液中发生的化学反应与该原电池反应相同A．①② B．①②④

C．②③ D．①③④2．(2025·广州市第六十五中学高三综合训练)我国首创的铝－空气－海水电池可为海上航标灯供电，是一种无污染、长效、稳定可靠的电源。下列说法正确的是(

)A．Al作原电池正极B．电池工作时，海水中的Na＋向负极移动C．正极反应式为O2＋2H2O＋4e－===4OH－D．每消耗1kgAl，电池最多向外提供37mol电子的电量角度二理解与应用原电池3．有A、B、C、D、E五种金属，进行如下实验：①A、B用导线相连后，同时浸入稀H2SO4中，A极为负极②C、D用导线相连后，同时浸入稀H2SO4中，电流由D→导线→C③A、C相连后，同时浸入稀H2SO4中，C极产生大量气泡④B、D相连后，同时浸入稀H2SO4中，D极发生氧化反应⑤用惰性电极电解含B离子和E离子的溶液，E先析出。据此，判断五种金属的活动性顺序是(

)A．A>B>C>D>E B．A>C>D>B>EC．C>A>B>D>E D．B>D>C>A>E4．等质量的两份锌粉a、b，分别加入过量的稀H2SO4中，同时向a中放入少量的CuSO4溶液，如图表示产生H2的体积(V)与时间(t)的关系，其中正确的是(

)考点二化学电源1．一次电池：放电后不可再充电。(1)碱性锌锰电池(如图1)负极材料为________，正极材料为MnO2，电解质为KOH。电极反应：负极：___________________________________；正极：______________________________________；总反应：Zn＋2MnO2＋2H2O===2MnO(OH)＋Zn(OH)2。ZnZn＋2OH－－2e－===Zn(OH)2MnO2＋H2O＋e－===MnO(OH)＋OH－(2)锌银电池(如图2)负极材料为________，正极材料为________，电解质为KOH。电极反应：负极：________________________________；正极：__________________________________；总反应：Zn＋Ag2O＋H2O===Zn(OH)2＋2Ag。ZnAg2OZn＋2OH－－2e－===Zn(OH)2Ag2O＋H2O＋2e－===2Ag＋2OH－2．二次电池：又称可充电电池或蓄电池，放电后能再充电而反复使用。(1)铅酸蓄电池正极材料为_________，负极材料为________，电解质溶液为稀H2SO4。总反应为_____________________________________________。PbO2PbLixCy－xe－===xLi＋＋CyLi1－xCoO2＋xLi＋＋xe－===LiCoO2电解质溶液酸性碱性负极反应式________________________________________________________________________________正极反应式____________________________________________________总反应式2H2＋O2===2H2O3．燃料电池(1)以氢氧燃料电池为例来说明其工作原理。(2)燃料电池的电极本身不参与反应，燃料和氧化剂连续地由_________供给。常见燃料有氢气、烃、肼、甲醇、氨、煤气等。2H2－4e－===4H＋2H2－4e－＋4OH－===4H2OO2＋4e－＋4H＋===2H2OO2＋4e－＋2H2O===4OH－外部判断下列说法的正误，并指出错误说法的错因。(1)碱性锌锰电池是一次电池，其中MnO2是催化剂，可使锌锰电池的比能量高、可储存时间长。()错因：______________________________________________________________(2)手机、电脑中使用的锂电池属于一次电池。()错因：______________________________________________________________(3)铅酸蓄电池放电时，正极质量减小，负极的质量增加。()错因：______________________________________________________________×MnO2是正极反应物。×手机、电脑中使用的锂电池可以充、放电，属于二次电池。×放电时，正、负极的质量均增加。(4)氢氧燃料电池在碱性电解质溶液中负极反应为2H2－4e－===4H＋。()错因：______________________________________________________________错因：______________________________________________________________________________________×√碱性介质中，负极反应为H2－2e－＋2OH－===2H2O。×

充电时二次电池的负极连接电源的负极，即作电解池的阴极，得电子，发生还原反应。1．化学电源电极反应式的书写书写电极反应式时，首先要根据原电池的工作原理准确判断正、负极；然后结合电解质溶液的环境确定电极产物；最后再根据质量守恒和电荷守恒写出反应式。电极反应式书写的一般方法有：(1)拆分法①写出原电池的总反应，如2Fe3＋＋Cu===2Fe2＋＋Cu2＋。②把总反应按氧化反应和还原反应拆分为两个半反应，注明正、负极，并依据质量守恒、电荷守恒及得失电子守恒配平两个半反应：正极：2Fe3＋＋2e－===2Fe2＋负极：Cu－2e－===Cu2＋(2)加减法①写出原电池的总反应，如Li＋LiMn2O4===Li2Mn2O4。②写出其中容易写出的一个半反应(正极或负极)，如Li－e－===Li＋(负极)。③利用总反应式与写出的一极反应式相减，即得另一个电极的反应式，即LiMn2O4＋Li＋＋e－===Li2Mn2O4(正极)。第三步：根据电池总反应式和正极反应式写出电池的负极反应式。电池的总反应式－电池正极反应式＝电池负极反应式，注意在将两个反应式相减时，要约去正极的反应物O2。角度一理解与辨析一次电池1．(2024·江苏卷)碱性锌锰电池的总反应为Zn＋2MnO2＋H2O===ZnO＋2MnOOH，电池构造示意图如图所示。下列有关说法正确的是(

)A．电池工作时，MnO2发生氧化反应B．电池工作时，OH－通过隔膜向正极移动C．环境温度过低，不利于电池放电D．反应中每生成1molMnOOH，转移电子数为2×6.02×1023解析：Zn为负极，电极反应式为Zn－2e－＋2OH－===ZnO＋H2O，MnO2为正极，电极反应式为MnO2＋e－＋H2O===MnOOH＋OH－。电池工作时，MnO2为正极，得到电子，发生还原反应，A错误；电池工作时，OH－通过隔膜向负极移动，B错误；环境温度过低，化学反应速率下降，不利于电池放电，C正确；由上述正极反应式可知，反应中每生成1molMnOOH，转移电子数为6.02×1023，D错误。2.(2025·深圳市龙岗区高三期末)一种可完全生物降解的Zn­Mo原电池结构如图所示。电池使用过程中在Zn表面形成一层ZnO薄膜，下列说法正确的是(

)A．Mo作原电池负极B．电子由Zn经电解质流向MoC．Zn表面发生的电极反应：Zn－2e－＋2OH－===ZnO＋H2OD．每消耗1.3gZn，理论上转移的电子数目为0.02NA解析：锌为活泼金属，失去电子发生氧化反应，Zn是负极，电极反应式为Zn－2e－＋2OH－===ZnO＋H2O，Mo为正极，A错误；电子从负极经外电路流向正极，故由Zn经导线流向Mo，B错误；1.3gZn为0.02mol，则理论上转移电子0.04mol，数目为0.04NA，D错误。4．(2025·烟台、德州市高三质量检测)水系锌锰二次电池放电时存在电极MnO2剥落现象，造成电池容量衰减。研究发现，加入少量KI固体能很大程度恢复“损失”的容量，原理如图。已知PBS膜只允许Zn2＋通过。下列说法错误的是(

)A．放电时，0.6molI－参加反应，理论上负极减少13gB．充电时，电路中每通过2mole－，阳极区溶液减少87gC．放电时的总反应：Zn＋MnO2＋4H＋===Zn2＋＋Mn2＋＋2H2OD．PBS膜的优点是能有效抑制电池的自放电(1)可充电电池充电、放电的反应不能理解为可逆反应。(2)充电时的电极反应与放电时的电极反应过程相反，充电时的阳极反应恰与放电时的正极反应相反，充电时的阴极反应恰与放电时的负极反应相反。(3)书写化学电源的电极反应式和总反应方程式时，关键是掌握氧化产物和还原产物的存在形式。6．一种以某固体氧化物为电解质的新型燃料电池，工作原理如图所示。在700～900℃时，O2－可在该固体氧化物电解质中自由移动，产物对环境无污染(设NA为阿伏加德罗常数的值)。下列说法正确的是(

)A．若A为氢气，则正极反应式为H2－2e－＋O2－===H2OB．若B为氧气，则该电极反应式为O2＋4e－＋2H2O===4OH－C．若A为甲烷，则消耗32g甲烷时，外电路中流过的电子数目为16NAD．若A为肼(N2H4)，B为氧气，则电池总反应为N2H4＋3O2===2NO2＋2H2O解答燃料电池题目的几个关键点(1)注意介质是电解质溶液还是熔融盐或氧化物。(2)通入负极的物质为燃料，通入正极的物质一般为氧气。(3)通过介质中离子的移动方向，可判断电池的正、负极，同时考虑该离子是否参与靠近一极的电极反应。高考真题演练解析：酸性锌锰干电池，锌筒为负极，石墨电极为正极，负极发生失电子的氧化反应Zn－2e－===Zn2＋，A错误，D正确；原电池工作时，阳离子向正极(石墨电极)方向移动，B错误；MnO2发生得电子的还原反应，C错误。2．(2024·全国甲卷)科学家使用δ­MnO2研制了一种MnO2­Zn可充电电池(如图所示)。电池工作一段时间后，MnO2电极上检测到MnOOH和少量ZnMn2O4。下列叙述正确的是(

)A．充电时，Zn2＋向阳极方向迁移B．充电时，会发生反应Zn＋2MnO2===ZnMn2O4C．放电时，正极反应有MnO2＋H2O＋e－===MnOOH＋OH－D．放电时，Zn电极质量减少0.65g，MnO2电极生成了0.020molMnOOH解析：充电时该装置为电解池，电解池中阳离子向阴极迁移，即Zn2＋向阴极方向迁移，A不正确；放电时，负极的电极反应为Zn－2e－===Zn2＋，则充电时阴极反应为Zn2＋＋2e－===Zn，即充电时Zn元素化合价应降低，而选项中Zn元素化合价升高，B不正确；放电时，Zn电极质量减少0.65g(物质的量为0.010mol)，电路中转移0.020mol电子，由正极的主要反应MnO2＋H2O＋e－===MnOOH＋OH－可知，若正极上只有MnOOH生成，则生成MnOOH的物质的量为0.020mol，但是正极上还有ZnMn2O4生成，因此，生成MnOOH的物质的量小于0.020mol，D不正确。3．(2024·新课标卷)一种可植入体内的微型电池工作原理如图所示，通过CuO催化消耗血糖发电，从而控制血糖浓度。当传感器检测到血糖浓度高于标准，电池启动。血糖浓度下降至标准，电池停止工作。(血糖浓度以葡萄糖浓度计)电池工作时，下列叙述错误的是(

)A．电池总反应为2C6H12O6＋O2===2C6H12O7B．b电极上CuO通过Cu(Ⅱ)和Cu(Ⅰ)相互转变起催化作用C．消耗18mg葡萄糖，理论上a电极有0.4mmol电子流入D．两电极间血液中的Na＋在电场驱动下的迁移方向为b→a解析：由题中信息可知，当电池开始工作时，a电极为电池正极，血液中的O2在a电极上得电子生成OH－，电极反应式为O2＋4e－＋2H2O===4OH－；b电极为电池负极，Cu2O在b电极上失电子转化成CuO，电极反应式为Cu2O－2e－＋2OH－===2CuO＋H2O，然后葡萄糖被CuO氧化为葡萄糖酸，CuO被还原为Cu2O，则电池总反应为2C6H12O6＋O2===2C6H12O7；根据电池总反应可知，1molC6H12O6参加反应时转移2mol电子，18mgC6H12O6的物质的量为0.1mmol，则消耗18mg葡萄糖时，理论上a电极有0.2mmol电子流入，C错误。4．(2024·福建卷)一种兼具合成功能的新型锂电池工作原理如图。电解质为含Li＋有机溶液。放电过程中产生(CF3SO2)2NLi，充电过程中电解LiCl产生Cl2。下列说法正确的是(

)A．交换膜为阴离子交换膜B．电解质溶液可替换为LiCl水溶液C．理论上每生成1molCl2，需消耗2molLiD．放电时总反应：6Li＋N2＋4CF3SO2Cl===2(CF3SO2)2NLi＋4LiCl解析：放电过程中产生(CF3SO2)2NLi，由题图可知，放电过程中氮气得到电子发生还原反应生成Li3N，Li3N又转化为(CF3SO2)2NLi和LiCl，则左侧电极为正极，右侧电极为负极；放电过程中负极锂失去电子形成锂离子，锂离子通过阳离子交换膜进入左侧生成(CF3SO2)2NLi和LiCl，A错误；锂为活泼金属，会和水反应，故电解质溶液不能为水溶液，B错误；充电过程中电解LiCl，阳极Cl－失去电子发生氧化反应产生Cl2：2Cl－－2e－===Cl2↑，锂离子在阴极得到电子发生还原生成锂单质：2Li＋＋2e－===2Li，则理论上每生成1molCl2，同时生成2molLi，C错误。6．(2023·广东卷)负载有Pt和Ag的活性炭，可选择性去除Cl－实现废酸的纯化，其工作原理如图。下列说法正确的是(

)A．Ag作原电池正极B．电子由Ag经活性炭流向PtC．Pt表面发生的电极反应：O2＋2H2O＋4e－===4OH－D．每消耗标准状况下11.2L的O2，最多去除1molCl－解析：O2在Pt电极得电子发生还原反应，Pt为正极，Ag失去电子发生氧化反应，Ag为负极，A错误；溶液为酸性，故Pt表面发生的电极反应为O2＋4H＋＋4e－===2H2O，C错误；每消耗标准状况下11.2L的O2，转移2mol电子，此时有2molAg转化为Ag＋，故最多去除2molCl－，D错误。

课时作业[建议用时：40分钟]一、选择题(每小题只有1个选项符合题意)1．工业上常将铬镀在其他金属表面，同铁、镍组成各种性质的不锈钢，在如图装置中，观察到图1装置铜电极上产生大量的无色气泡，而图2装置中铜电极上无气体产生，铬电极上产生大量有色气体，则下列叙述正确的是(

)A．图1为原电池装置，Cu电极上产生的是O2B．图2装置中Cu电极上发生的电极反应式为Cu－2e－===Cu2＋C．由实验现象可知：金属活动性Cu>CrD．两个装置中，电子均由Cr电极流向Cu电极2．如图所示是几种常见的化学电源示意图，有关说法正确的是(

)A．上述电池分别属于一次电池、二次电池和燃料电池B．干电池工作时，H＋向锌筒移动C．铅酸蓄电池工作过程中，每通过2mol电子，负极质量减轻207gD．氢氧燃料电池的正极反应一定是O2＋4e－＋2H2O===4OH－3．Li­FeS2电池的结构如图所示。已知电池放电时的反应为4Li＋FeS2===Fe＋2Li2S。下列说法正确的是(

)A．Li为电池的正极B．电池工作时，Li＋向负极移动C．正极的电极反应式为FeS2＋4e－===Fe＋2S2－D．将熔融的LiCF3SO3改为LiCl的水溶液，电池性能更好4．(2025·辽宁省辽阳市高三质量检测)氢键在电池中的应用广泛，可精细调控电极和电解质的性质，提高可充电电池的性能。某可充电电池装置如图所示(其他阴离子不参与反应，已略去)。下列叙述错误的是(

)A．放电时，电极X为负极B．放电时，阳离子向电极Y迁移C．充电时，电极Y与电源正极连接D．充电时，电极X的电极反应式为2H3O＋－2e－===H2↑＋2H2O解析：充电时，电极X为阴极，发生还原反应，生成氢气，电极反应式为2H3O＋＋2e－===H2↑＋2H2O，D错误。

6．(2025·福建省南平市高三质量检测)锌－空气二次电池具有性能高、寿命长、可充电等优点，其工作原理如图所示。下列说法错误的是(

)A．充电时a极与直流电源的负极相连B．放电过程中22.4LO2(标准状况)参与反应时，有4molOH－由b极区向a极区迁移C．充电过程中a极的电极反应为[Zn(OH)4]2－＋2e－===Zn＋4OH－D．放电一段时间后，a极区c(KOH)大于b极区c(KOH)解析：根据反应的自发性可知，活泼金属电池中金属往往作负极，故锌在负极放电，电极反应式为Zn＋4OH－－2e－===[Zn(OH)4]2－，氧气在正极放电，电极反应式为O2＋4e－＋2H2O===4OH－。放电过程中，外电路中有4mol电子通过时，a极区消耗8molOH－，同时有4molOH－由b极区向a极区迁移，a极区c(KOH)减小；b极区n(KOH)保持不变，但溶剂的量减小，即溶液的体积减小，b极区c(KOH)增大，故放电一段时间后，a极区c(KOH)小于b极区c(KOH)，D错误。

8．利用垃圾假单胞菌株分解有机物的电化学原理如图所示。下列说法正确的是(

)A．电子流向：电极B→负载→电极AB．若有机物为葡萄糖，处理0.25mol有机物，电路中转移电子6molC．电极A上的反应式为X－4e－===Y＋4H＋D．若B电极上消耗氧气22.4L，B电极区域溶液增重36g解析：由题图可知，O2在电极B得电子生成H2O，则电极B为正极，电极反应式为O2＋4H＋＋4e－===2H2O，电极A为负极，电极反应式为X－2e－===Y＋2H＋。电子由负极流出沿导线流入正极，所以电子流向：电极A→负载→电极B，A、C错误；葡萄糖分子式为C6H12O6，反应后生成CO2，C元素由0价升高到＋4价，处理0.25mol有机物，电路中转移电子0.25mol×4×6＝6mol，B正确；未说明氧气是否处于标准状况，无法计算22.4L氧气的物质的量，D错误。

9．(2025·湖南省衡阳市高三期末)科学家设计了一种具有石墨正极的高容量可充电Li/Cl2电池，原理如图所示。氯化铝(AlCl3)溶解在亚硫酰氯(SOCl2)中，以氟化物(LiFSI)为溶剂。下列叙述正确的是(

)A．放电时，电解质溶液可以是AlCl3水溶液B．放电时，石墨极的电极反应式为Cl2＋2e－＋2Li＋===2LiClC．充电时，石墨极与电源负极连接D．充电时，转移2NA个电子时锂电极理论上消耗14g锂解析：具有石墨正极的高容量可充电Li/Cl2电池，放电时，锂为负极，电极反应式为Li－e－===Li＋，石墨为正极，电极反应式为Cl2＋2e－＋2Li＋===2LiCl；充电时，锂电极为阴极，发生还原反应：Li＋＋e－===Li，石墨极为阳极，发生氧化反应：2LiCl－2e－===Cl2＋2Li＋。锂是活泼金属，会与水反应，不能用水溶液，A错误；充电时石墨极为阳极，与电源正极连接，C错误；充电时，转移2NA个电子时锂电极理论上生成14g锂，D错误。

10．直接H2O2­H2O2燃料电池是一种新型化学电源，其工作原理如图所示。电池放电时，下列说法不正确的是(

)A．电极Ⅰ为负极B．电极Ⅱ的反应式为H2O2＋2e－＋2H＋===2H2OC．电池总反应为2H2O2===O2↑＋2H2OD．该电池的设计利用了H2O2在酸碱性不同条件下氧化性、还原性的差异11．含氯苯的废水可通过加入适量乙酸钠设计成微生物电池，将氯苯转化为苯而除去，其原理如图所示(—C6H5表示苯基，C6H6为苯)。下列叙述错误的是(

)A．N极为电池的正极B．随温度升高，电池的效率可能降低C．每生成1molCO2，有4molH＋迁入M极区D．M极的电极反应式为C6H5Cl＋2e－＋