文档文本内容
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第02 讲 原电池、化学电源
目录
01
考情解码·命题预警
02 体系构建·思维可视...........................................................................................................................
03 核心突破·靶向攻坚...........................................................................................................................
考点一 原电池工作原理及其应用...................................................................................................
知识点1 原电池工作原理..................................................................................................................................................
知识点2 原电池工作原理的应用...................................................................................................................................
考向1 原电池及其工作原理.............................................................................................................................................
考向2 原电池电极的判断和电极方程式的书写.......................................................................................................
【思维建模】判断原电池正负极的方法
考点二 化学电源及其应用...............................................................................................................
知识点1 一次电池...............................................................................................................................................................
知识点2 二次电池...............................................................................................................................................................
知识点3 燃料电池...............................................................................................................................................................
知识点4 新型电池................................................................................................................................................................
考向1 考查二次电池...........................................................................................................................................................
【思维建模】充电电池工作原理
考向2 考查燃料电池...........................................................................................................................................................
考向3 考查新型电池...........................................................................................................................................................
04 真题溯源·考向感知............................................................................................................................
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考点要求
考察形式
2025 年
2024 年
2023 年
2022 年
2021 年
原电池原理及其
应用
选择题
非选择题
黑吉辽蒙卷
T8，3 分
化学电源
选择题
非选择题
黑吉辽蒙卷
T13，3 分
辽宁卷T11，
3 分
辽
宁
卷
T12，3 分
辽
宁
卷
T10，3 分
考情分析：
1．从考查题型和内容上看，高考命题以选择题呈现，考查内容主要有以下两个方面：
（1）以新型化学电源为背景，考查原电池的工作原理以及电极反应方程式的书写、离子移动方向等。
（2）与工农业生产相结合，考查电解池的应用、电极产物的分析及检验等。
2．从命题思路上看，侧重以新型电源、原电池和电解池串联为载体考查原电池的工作原理、电极的判
断、离子或电子的移动方向、电子转移数目的判断和电极反应式的书写等。
3.根据高考命题的特点和规律，复习时要注意以下三个方面：
（1）构成原电池、电解池的基本条件；
（2）电极方程式的书写；
（3）电化学的有关计算。
复习目标：
1.理解原电池的构成、工作原理及应用。
2.能书写电极反应和总反应方程式。
3.了解常见化学电源的种类及其工作原理。
4．能够掌握新型化学
源的工作原理。
电
2
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考点一 原电池工作原理及其应用
知识点1 原电池工作原理
1.原电池的定义
原电池是把 转化为 的装置。
3
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2.原电池的构成条件
反应
能发生 的氧化还原反应(一般是活泼性强的金属与电解质溶液反
应)
电极
一般是活泼性不同的两电极(金属或石墨)
闭合
回路
①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中
3.原电池的工作原理
(1)两种装置
如图是锌铜原电池的两种装置：
(2)工作原理(以装置Ⅱ为例)
电极名称
负极
正极
电极材料
锌片
铜片
电极反应
反应类型
电子流向
由Zn 片沿导线流向Cu 片
盐桥中离子移向
盐桥含饱和KCl 溶液，K＋移向 ，Cl－移向
盐桥作用
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
知识点2 原电池工作原理的应用
1.设计原电池
以反应2FeCl3＋Cu===2FeCl2＋CuCl2为例
①化合价升高的物质
负极：
②活泼性较弱的物质
正极：
③化合价降低的物质
电解质溶液：
示意图
4
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2.加快反应速率
构成原电池的反应速率比直接接触的反应速率快。如在锌与稀H2SO4反应时加入少量CuSO4溶液，CuSO4
与锌发生置换反应生成Cu，从而形成Cu－Zn 微小原电池，加快产生H2的速率。
3.比较金属活动性强弱
如有两种金属a 和b，用导线连接后插入稀硫酸中，观察到a 极溶解，b 极上有气泡产生。由此可判断出a
是 、b 是 ，且金属活动性：a＞b。
4.用于金属的防护
将需要保护的金属制品作原电池的 而受到保护。
考向1 原电池及其工作原理
例1 （2025·吉林·一模）实验a：将铜片、锌片和稀硫酸组成单液原电池，铜片、锌片表面均产生气泡。
实验b：将锌片在稀HgCl2溶液中浸泡几分钟，锌片表面形成锌汞合金，再与铜片、稀硫酸组成单液原电
池，只有铜片表面产生气泡。下列有关说法不正确的是( )
A.实验a 中锌片表面产生气泡对应的能量转化形式是化学能转化为电能
B.实验b 中铜片表面产生气泡对应的能量转化形式是化学能转化为电能
C.实验a、b 中原电池总反应的离子方程式均为Zn＋2H＋===Zn2＋＋H2↑
D.锌片经HgCl2溶液处理后，有利于更多的化学能转化为电能
【变式训练1】（2025·黑龙江·一模）与甲、乙两套装置有关的下列说法正确的是( )
A.甲、乙装置中，锌棒均作负极，发生氧化反应
B.甲中锌棒直接与稀H2SO4接触，故甲生成气泡的速率更快
C.甲、乙装置的电解质溶液中，阳离子均向碳棒定向迁移
D.乙中盐桥设计的优点是迅速平衡电荷，提高电池效率
【变式训练2】（2025·辽宁·一模）学习小组设计如图所示装置探究原电池工作原理。下列叙述正确的是(
)
A.外电路中电流由铜电极流向银电极
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B.正极发生的反应为Ag++e-===Ag
C.放电时盐桥中的K+进入Cu(NO3)2溶液
D.放电过程中取出盐桥原电池仍继续工作
考向2 原电池电极的判断和电极方程式的书写
例2 （2025·黑龙江·一模）原电池的电极名称不仅与电极材料的性质有关，也与电解质溶液有关。下列说
法中正确的是( )
A.(1)(2)中Mg 作负极，(3)(4)中Fe 作负极
B.(2)中Mg 作正极，电极反应式为6H2O＋6e－===6OH－＋3H2↑
C.(3)中Fe 作负极，电极反应式为Fe－2e－===Fe2＋
D.(4)中Cu 作正极，电极反应式为2H＋＋2e－===H2↑
思维建模 判断原电池正负极的6 种方法
【变式训练1】（2025·吉林·一模）气体的自动化检测中常常应用原电池原理的传感器。下图为电池的工作
示意图：气体扩散进入传感器，在敏感电极上发生反应，传感器就会接收到电信号。下表列出了待测气体
及敏感电极上部分反应产物。则下列说法中正确的是( )
待测气体
部分电极反应产物
NO2
NO
Cl2
HCl
CO
CO2
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H2S
H2SO4
A.上述气体检测时，敏感电极均作电池正极
B.检测分别含H2S 和CO 体积分数相同的两份空气样本时，传感器上产生的电流大小相同
C.检测H2S 时，对电极充入空气，对电极上的电极反应式为O2＋2H2O＋4e－===4OH－
D.检测Cl2时，敏感电极的电极反应式为Cl2＋2e－===2Cl－
【变式训练2】（2025·辽宁·一模）某原电池装置如图所示，下列有关叙述中，正确的是( )
A.Fe 作正极，发生氧化反应
B.工作一段时间后，NaCl 溶液中c(Cl-)增大
C.负极反应：2H++2e-===H2↑
D.工作一段时间后，两烧杯中溶液pH 均不变
考点二 化学电源及其应用
知识点1 一次电池
1.定义
放电后不可再充电的电池。
2.常见的一次电池
①碱性锌锰电池
负极： ；
正极： ；
总反应：Zn＋2MnO2＋2H2O===2MnO(OH)＋Zn(OH)2。
②锌银电池
负极：Zn＋2OH－－2e－===Zn(OH)2；
正极：Ag2O＋H2O＋2e－===2Ag＋2OH－；
总反应： 。
知识点2 二次电池
1.定义
二次电池又称可充电电池或蓄电池，是一类放电后可以再充电而反复使用的电池。
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(2)铅酸蓄电池
总反应：Pb＋PbO2＋2H2SO4
2PbSO4＋2H2O。
放电时的反应
负极： ；
正极： 。
充电时的反应
阴极： ；
阳极： 。
知识点3 燃料电池
(1)定义
氢氧燃料电池是目前最成熟的燃料电池，常见的燃料除H2 外，还有CO、水煤气(CO 和H2)、烃类(如
CH4)、醇类(如CH3OH)、醚类(如CH3OCH3)、氨(NH3)、肼(H2N—NH2)等。如无特别提示，燃料电池反应
原理类似于燃料的燃烧。
(2)实例
以甲醇为燃料，写出下列介质中的电极反应式。
①酸性溶液(或含质子交换膜)
正极： ；
负极： 。
②碱性溶液
正极： ；
负极： 。
③固体氧化物(其中O2－可以在固体介质中自由移动)
正极： ；
负极： 。
④熔融碳酸盐(CO)
正极： ；
负极： 。
知识点4 新型电源
1.锂电池
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的电池。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。
2.锂离子二次电池
(1)锂离子电池基于电化学“嵌入/脱嵌”反应原理，替代了传统的“氧化—还原”原理；在两极形成的电
势差的驱动下，Li+可以从电极材料提供的“空间”中“嵌入”或“脱嵌”。
(2)锂离子电池充电时阴极反应式一般为C6+xLi++xe-===LixC6；放电时负极反应是充电时阴极反应的逆过程：
LixC6-xe-===C6+xLi+。
(3)锂离子电池的正极材料一般为含Li+的化合物，目前已商业化的正极材料有LiFePO4、LiCoO2、LiMn2O4
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等。
3.浓差电池
浓差电池是利用物质的浓度差产生电势的一种装置。两侧半电池中的特定物质具有浓度差，离子均由“高
浓度”移向“低浓度”，依据阴离子移向负极区域，阳离子移向正极区域判断电池的正极、负极，这是解
答问题的关键。例如
a
①极：Ag-e-===Ag+(负极)；b 极：Ag++e-===Ag(正极)。
N
②O3
−通过交换膜移向a 极。
考向1 考查二次电池
例1 （2025·内蒙古·一模）铅蓄电池的示意图如图所示。下列说法正确的是( )
A.放电时，N 为负极，其电极反应式为PbO2＋SO＋4H＋＋2e－===PbSO4＋2H2O
B.放电时，c(H2SO4)不变，两极的质量增加
C.充电时，阳极反应式为PbSO4＋2e－===Pb＋SO
D.充电时，若N 连电源正极，则该极生成PbO2
思维建模 充电电池工作原理
【变式训练1】（2025·辽宁·一模）一种以V2O5和Zn 为电极、Zn(CF3SO3)2水溶液为电解质溶液的电池，
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其示意图如下所示。放电时，Zn2＋可插入V2O5层间形成ZnxV2O5·nH2O。下列说法错误的是( )
A.放电时V2O5为正极
B.放电时Zn2＋由负极向正极迁移
C.充电总反应：xZn＋V2O5＋nH2O===ZnxV2O5·nH2O
D.充电阳极反应：ZnxV2O5·nH2O－2xe－===xZn2＋＋V2O5＋nH2O
【变式训练2】（2025·黑龙江·一模）我国科学家设计了一种水系S-MnO2可充电电池，其工作原理如图所
示。
下列说法正确的是( )
A.充电时，电极b 为阳极
B.充电时，阳极附近溶液的pH 增大
C.放电时，负极的电极反应：Cu2S-4e-===S+2Cu2+
D.放电时，溶液中Cu2+向电极b 方向迁移
考向2 考查燃料电池
例2（2025·吉林·一模）某氢氧燃料电池工作原理如图所示。下列说法正确的是( )
A.电极a 为电池的正极
B.电池工作过程中，K＋向负极迁移
C.电极b 表面反应为O2＋4e－＋2H2O===4OH－
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D.氢氧燃料电池中正极消耗22.4 L(标准状况)气体时，电路中通过的电子数目为2NA
【变式训练1】（2025·辽宁·一模）燃料电池是一种能量转化效率高、对环境友好的新型电池。一种肼
(N2H4)燃料电池的工作原理如下图所示，下列有关叙述正确的是
A．电池工作时，溶液中的
由乙槽通过离子交换膜向甲槽迁移
B．当外电路中流过0.04mol 电子时，消耗N2H4的质量为0.32g
C．b 极的电极反应式为
，反应一段时间后溶液的pH 增大
D．若将N2H4改为CH4，消耗等物质的量的CH4时，电路中通过的电子数减少
【变式训练2】（2025·黑龙江·一模）某科研机构研发的NO-空气燃料电池的工作原理如图所示，下列叙述
错误的是( )
A.a 电极为电池正极
B.电池工作时H+透过质子交换膜从左向右移动
C.b 电极的电极反应：NO-3e-+2H2O===4H++NO3
−
D.当外电路中通过0.2 mol 电子时，a 电极处消耗O2 1.12 L
考向3 考查新型电池
例3（2025·黑龙江·一模）科学家最近发明了一种Al－PbO2电池，电解质为K2SO4、H2SO4、KOH，通过
x(阳离子交换膜)和y(阴离子交换膜)将电解质溶液隔开，形成M、R、N 三个电解质溶液区域，结构示意图
如图所示。下列说法正确的是( )
A.放电时，K＋通过x 膜移向M 区
B.放电时，正极反应式为PbO2＋2e－＋4H＋===Pb2＋＋2H2O
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C.与Zn－PbO2电池相比较，Al－PbO2电池的比能量更高
D.消耗1.8 g Al 时N 区域电解质溶液减少19.2 g
【变式训练1】（2025·内蒙古·一模）一种可实现氢气循环利用的新型电池的放电工作原理如图所示，下列
说法正确的是( )
A.放电时，电子由M 极经外电路到N 极
B.放电时，N 极电极反应式为H2＋2OH－－2e－===2H2O
C.放电过程中Na＋由左池通过交换膜向右池移动
D.充电时，电极M 接电源的负极
【变式训练2】（2025·辽宁·一模）我国科学家设计的“海泥电池”既可用于深海水下仪器的电源补给，又
有利于海洋环境污染治理，其中微生物代谢产物显酸性，电池工作原理如图所示。下列说法错误的是(
)
A.A 电极为正极
B.H＋从海底沉积层通过交接面向海水层移动
C.负极的电极反应式为CH2O－4e－＋H2O===CO2＋4H＋
D.高温下微生物蛋白质变性失活，故升温不一定能提高电池的效率
1.（2025·黑吉辽蒙卷）巧设实验，方得真知。下列实验设计合理的是
A．除去
中的HCl
B．制备少量NO 避免其被
氧化
C．用乙醇萃取
中的S
D．制作简易氢氧燃料电
池
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2. （2025·黑吉辽蒙卷）一种基于
的储氯电池装置如图，放电过程中a、b 极均增重。若将b 极换成
Ag/AgCl 电极，b 极仍增重。关于图中装置所示电池，下列说法错误的是
A. 放电时
向b 极迁移
B. 该电池可用于海水脱盐
C. a 极反应：
D. 若以Ag/AgCl 电极代替a 极，电池将失去储氯能力
3.（2023·辽宁卷）某低成本储能电池原理如下图所示。下列说法正确的是（ ）
A. 放电时负极质量减小
B. 储能过程中电能转变为化学能
C. 放电时右侧
通过质子交换膜移向左侧
D. 充电总反应：
4.（2022·辽宁卷）某储能电池原理如图。下列说法正确的是
A. 放电时负极反应：
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B. 放电时
透过多孔活性炭电极向
中迁移
C. 放电时每转移
电子，理论上
吸收
D. 充电过程中，
溶液浓度增大
5.（2021·辽宁卷）如图，某液态金属储能电池放电时产生金属化合物
。下列说法正确的是
A．放电时，M 电极反应为
B．放电时，
由M 电极向N 电极移动
C．充电时，M 电极的质量减小
D．充电时，N 电极反应为
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