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备战2026 年高考化学【一轮·夯基提能】精讲精练复习讲义
第35 讲 原电池、燃料电池、化学电源 （讲义）
讲义
夯基·知识精讲
【知识点1】原电池的工作原理+5 道例题
【知识点2】原电池原理的应用+5 道例题
【知识点3】燃料电池+5 道例题
【知识点4】常见的化学电源（一次电池、二次电池）+5 道例题
【知识点5】新型化学电源+5 道例题
练习
提能·课后精练
选择题：
15
题
非选择题：
5
题
建议时长：
75
分钟
实际时长： 分钟
【知识点1】原电池的工作原理
1．原电池的概念：把化学能转化为电能的装置，其本质是发生了氧化还原反应。
2．原电池的构成条件
（1）有两个活泼性不同的电极(常见为金属或石墨，燃料电池的两个电极可以相同)。
（2）将电极插入电解质溶液或熔融电解质或离子导体中，两电极间构成闭合回路(两电极接触或用导线连
接)。
（3）能发生自发进行的氧化还原反应(一般是活泼性强的金属与电解质溶液反应)。
3．单液原电池(无盐桥)和双液原电池(有盐桥)对比——以铜锌原电池为例
名称
单液原电池
双液原电池
装置
相
同
点
电极名称
负极 (锌片，失去电子，发生氧化
反应)
正极 (铜片，得到电子，发生还原反应)
电极反应
Zn－2e－===Zn2＋ (氧化反应)
Cu2＋＋2e－===Cu (还原反应)
总反应
Zn＋Cu2＋===Zn2＋＋Cu
电子流向
电子由负极经导线流向正极：由Zn 沿导线流向Cu (电子不下水)
电流流向
电流由正极经导线流向负极：由Cu 沿导线流向Zn
不
同
点
离子迁移
方向
电解质溶液中，阴离子向负极迁移，阳离子向正极迁移 (离子不上岸)
Cu2＋移向正极，SO4
2－移向负极
盐桥含饱和KCl 溶液，K＋移向正极，Cl－移向负
极
能量转化
效率
还原剂Zn 与氧化剂Cu2 ＋直接接
触，既有化学能转化为电能，又有
化学能转化为热能，造成能量损
耗。
Zn 与氧化剂Cu2＋不直接接触，仅有化学能转化为
电能，避免了能量损耗，故电流稳定，持续时间
长。
1
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盐桥的组
成和作用
①组成：盐桥中装有饱和KCl、KNO3等溶液和琼
胶制成的胶冻。
②盐桥的作用：a.连接内电路，形成闭合回路；b.
平衡电荷，使原电池能持续提供电流；c.可以提高
能量转化效率。
4．原电池正、负极的判断方法
（1）根据原电池的两电极材料来判断
两种金属(或金属与非金属)组成的电极，若它们都与(或都不与)电解质溶液单独能反应，则较活泼的金
属作负极；若只有一种电极与电解质溶液能反应，则能反应的电极作负极。
【特殊情况】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。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，不要形
成思维定式——活泼金属一定是负极，但负极一定发生氧化反应。
Al——Cu
(浓硝酸)
总反应
Cu＋4H＋＋2NO===Cu2＋＋2NO2↑＋2H2O
负极反应
Cu－2e－===Cu2＋
正极反应
4H＋＋2NO＋2e－===2NO2↑＋2H2O
Al——Mg
(NaOH 溶液)
总反应
2Al＋2H2O＋2OH－===2AlO2
－＋3H2↑
负极反应
2Al－6e－＋8OH－===2AlO2
－＋4H2O
正极反应
6H2O＋6e－===3H2↑＋6OH－
（2）根据外电路中电子流向或电流方向来判断
电子流出或电流流入的一极负极；电子流入或电流流出的一极正极。
（3）根据电极反应或总反应方程式来判断
作还原剂、失电子、化合价升高、发生氧化反应的电极是负极；
作氧化剂、得电子、化合价降低、发生还原反应的电极是正极；
（4）根据电极现象来判断
工作后，电极质量减少，说明该电极金属溶解，失去电子变成金属离子，该电极为负极；电极质量增
加或不变，说明溶液中的阳离子在该电极放电生成金属单质或溶液中的阳离子得电子，该电极为正极。
（5）根据内电路(电解质溶液中)中离子的迁移方向来判断
阳离子向正极移动；阴离子向负极移动。
【例1】下列装置能实现化学能直接转化为电能的是
A．电解冶炼金属钠
B．铜锌原电池
C．火力发电
D．太阳能电池
A．A
B．B
C．C
D．D
【例2】用如图所示装置进行实验，电流计指针偏转。下列说法不正确的是
2
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A．该装置将化学能转化为电能
B．
从
极经阳离子交换膜移向极
C．工作一段时间后，
极附近的
减小D．该装置的总反应为
【例3】下图为两种原电池。Ⅱ中各组物质中，能构成原电池且反应原理与Ⅰ相同的是
选项
a 电极
X 溶液
Y 溶液
A
Fe
硫酸铜
氯化铁
B
Zn
氯化铁
硫酸铜
C
Pt
硫酸铜
氯化铁
D
C
氯化铁
硫酸铜
A．A
B．B
C．C
D．D
【例4】铜板上的铁铆钉在潮湿环境中易发生电化学腐蚀而生锈(如图所示)。下列说法正确的是
A．铜板为负极
B．铁发生反应：
C．生锈过程电子由铁经水膜移向铜板
D．铁生锈还涉及反应：
【例5】某兴趣小组研究一种酸性燃料电池酒精检测仪，可以快速进行酒精检测。发生反应：
，下列说法错误的是
A．放电时
在负极发生氧化反应
B．该电池正极反应为：
3
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C．该电池反应能自发进行，其焓变
D．可通过增加检测电流大小的装置测算出呼出气体的酒精含量
【知识点2】原电池原理的应用
1、加快化学反应速率
一个自发进行的氧化还原反应，设计成原电池时反应速率加快。如：在Zn 和稀硫酸反应时，滴加少
量CuSO4溶液，则Zn 置换出的铜和锌能构成原电池的正负极，从而加快Zn 与稀硫酸反应的速率。
2、用于金属的防护
使需要保护的金属制品作原电池正极而受到保护。例如：要保
护一个铁质的输水管道或钢铁桥梁，可用导线将其与一块锌块
相连，使锌作原电池的负极。（被保护的金属作正极，活泼性
更强的金属作负极）
3、比较金属的活动性强弱
原电池中，一般活动性强的金属作负极，电极质量减少；而活动性弱的金属(或非金属导体)作正极，
有气体生成、电极质量不断增加或不变。
如：有两种金属A 和B，用导线将A 和B 连接后，插入到稀硫酸中，一段时间后，若观察到A 溶解，
而B 上有气体放出，则说明A 作负极，B 作正极，即可以断定金属活动性：A＞B。
4、设计制作化学电源
例：根据反应2FeCl3＋Cu===2FeCl2＋CuCl2设计原电池。
①不含盐桥
②含盐桥
负极：Cu－2e－===Cu2＋
正极：2Fe3＋＋2e－===2Fe2＋
【例1】化学与生活息息相关，下列说法正确的是
A．铜板打上铁铆钉后，铜板更易被腐蚀
4
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B．保护水中的钢闸门，应将其与电源正极连接
C．“祝融号”火星车使用的太阳能电池板可将电能转化为化学能
D．用“保暖贴”取暖，铁做负极发生吸氧腐蚀，放出热量
【例2】M、N、P、E 四种金属，已知：①
；②M、P 用导线连接放入
溶液中，
M 表面有大量气泡逸出；③N、E 用导线连接放入E 的硫酸盐溶液中，电极反应式分别为
，
。则这四种金属的还原性的强弱顺序是
A．
B．
C．
D．
【例3】下列实验装置(部分夹持装置已略去)能达到对应实验目的是
实验
目的
A．装置中滴加KSCN 溶液，溶液不变
红，可证明锌比铁活泼
B．测定中和反应的反应热
实验
装置
实验
目的
C．验证
是放热反
应
D．探究铁的析氢腐蚀
实验
装置
A．A
B．B
C．C
D．D
【例4】下列有关化学知识的整理和归纳有错误的一组是
A．化学与农业：可撒石膏治理盐碱地
B．化学与环境：用可降解聚乳酸塑料代替聚乙烯塑料制作手办，可减少白色污染
C．化学与应用：在锌和稀硫酸反应的体系中，为了加快反应速率，常常采用粗锌
D．化学与生活：泡沫灭火器可用于钠着火的灭火，其成分是
和
【例5】足量锌和稀硫酸反应，为了加快反应速率又不影响产生氢气的总量，可采用的措施是
A．加硝酸钠固体B．加醋酸钠固体
C．加硫酸铜固体
D．通入HCl 气体
【知识点3】燃料电池
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①特点：连续地将燃料和氧化剂的化学能直接转化为电能，电能转化率超过80%，由燃料电池组合成
的发电站被誉为“绿色发电站”。燃料电池的电极本身不参与反应，燃料和氧化剂连续地由外部供给。通
入负极的物质为燃料，通入正极的物质一般为氧气。
②燃料电池常用的燃料：理论上来说，所有的燃烧反应均可设计成燃料电池，所以燃料电池的燃料包
括H2、CO、水煤气(CO 和H2)、烃(如CH4、C2H6)、醇(如CH3OH)、肼(N2H4)、醚类(如CH3OCH3)、氨
(NH3)等。如无特别提示，燃料电池反应原理类似于燃料的燃烧。
③燃料电池常用的电解质：
酸性电解质溶液
如H2SO4溶液，O2－在水溶液中不存在，在酸性环境中结合H＋，生成H2O；
碱性电解质溶液
如NaOH 溶液，O2－在水溶液中不存在，在碱性环境结合H2O，生成OH－；
中性电解质溶液
如NaCl 溶液，O2－在水溶液中不存在，在中性环境结合H2O，生成OH－；
熔融氧化物
如熔融Na2O，存在O2－
熔融碳酸盐
如K2CO3等，一般利用电解质的阴离子配平电荷。
1、燃料电池电极反应式书写的常用方法
第一步：写出电池总反应式。
燃料电池的总反应与燃料燃烧的反应一致，若产物能和电解质反应，则总反应为加合后的反应。如甲
烷燃料电池(电解质溶液为NaOH 溶液)的反应如下：
CH4＋2O2===CO2＋2H2O ①
CO2＋2NaOH===Na2CO3＋H2O ②
①＋②可得甲烷燃料电池的总反应式：CH4＋2O2＋2NaOH===Na2CO3＋3H2O，其离子方程式为CH4＋
2O2＋2OH－===CO＋3H2O。
第二步：写出电池的正极反应式。
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O2，因电解质溶液不同，故其电极反应
也会有所不同.
燃料电池电解质
正极反应式
酸性电解质
O2＋4H＋＋4e－===2H2O
碱性电解质
O2＋2H2O＋4e－===4OH－
固体电解质(高温下能传导O2－)
O2＋4e－===2O2－
熔融碳酸盐(如熔融K2CO3)
O2＋2CO2＋4e－===2CO
第三步：电池的总反应式－电池的正极反应式＝电池的负极反应式，注意在将两个反应式相减时，要
约去正极的反应物O2。
2、燃料电池举例
6
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（1）氢氧燃料电池：目前最成熟的燃料电池，其中电解质溶液可以是酸性的、中性的，也可以是碱性
的。
种类
酸性
中性
碱性
负极反应式
2H2－4e－===4H＋
2H2－4e－===4H＋
2H2＋4OH－－4e－
===4H2O
正极反应式
O2＋4e－＋4H＋===2H2O
O2＋2H2O＋4e－===4OH－
O2＋2H2O＋4e－===4OH－
电池总反应式
2H2＋O2===2H2O
备注
燃料电池的电极不参与反应，有很强的催化活性，起导电作用
（2）其他常见燃料电池举例
电池类型
导电介质
反应式
甲烷(CH4)燃料电池
酸性介质
(H＋)
总反应
CH4＋2O2===CO2＋2H2O
负极反应
CH4－8e－＋2H2O===8H＋＋CO2
正极反应
2O2＋8H＋＋8e－===4H2O
乙烷(C2H6)燃料电池
碱性介质
(OH－)
总反应
2C2H6＋7O2＋8OH－===4CO＋10H2O
负极反应
2C2H6－28e－＋36OH－===4CO＋24H2O
正极反应
7O2＋14H2O＋28e－===28OH－
丙烷(C3H8)燃料电池
熔融碳酸盐
(CO)
总反应
C3H8＋5O2===3CO2＋4H2O
负极反应
C3H8－20e－＋10CO===13CO2＋4H2O
正极反应
5O2＋10CO2＋20e－===10CO
甲醇(CH3OH)燃料电
池
固态氧化物
(O2－)
总反应
2CH3OH＋3O2===2CO2＋4H2O
负极反应
2CH3OH－12e－＋6O2－===2CO2＋4H2O
正极反应
3O2＋12e－===6O2－
乙醇(C2H5OH)燃料
电池
碱性介质
(OH－)
总反应
C2H5OH＋3O2＋4OH－===2CO＋5H2O
负极反应
C2H5OH－12e－＋16OH－===2CO＋11H2O
正极反应
3O2＋6H2O＋12e－===12OH－
CO 燃料电池
固态氧化物
(O2－)
总反应
2CO＋O2===2CO2
负极反应
2CO－4e－＋2O2－===2CO2
正极反应
O2＋4e－===2O2－
肼(N2H4)燃料电池
(生成氮气和水)
碱性介质
(OH－)
总反应
N2H4＋O2===N2＋2H2O
负极反应
N2H4－4e－＋4OH－===4H2O＋N2
正极反应
O2＋4e－＋2H2O===4OH－
氨气燃料电池
碱性介质
总反应
4NH3＋3O2===2N2＋6H2O
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(生成无污染的气体)
(OH－)
负极反应
4NH3－12e－＋12OH－===12H2O＋2N2
正极反应
3O2＋12e－＋6H2O===12OH－
【例1】某理论研究认为：燃料电池(图b)的电极Ⅰ和Ⅱ上所发生反应的催化机理示意图分别如图a 和图
c，其中
获得第一个电子的过程最慢。由此可知，理论上
A．负极反应的催化剂是ⅰ
B．图a 中，ⅰ到ⅱ过程的活化能一定最低
C．电池工作过程中，负极室的溶液质量保持不变
D．相同时间内，电极Ⅰ和电极Ⅱ上的催化循环完成次数相同
【例2】厦门大学团队开发的三元催化剂(YPtTe)实现了甲酸燃料电池中氧化反应的高效进行，该甲酸燃料
电池工作原理如图所示。下列叙述正确的是
A．三元催化剂能降低b 极反应的活化能
B．放电时，
向a 极迁移
C．a 极反应式为
D．标准状况下，
参与b 极反应时，有
被氧化
【例3】犹他大学化学家发明了
生物燃料电池，以质子交换膜为隔膜，室温条件下合成了氨(工作原
理如图所示)。已知工业合成氨的热化学方程式为
。
下列有关该电池的说法正确的是
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A．“Anode”意为正极、“Cathode”意为负极
B．已知原装置中不含有
，则理论上燃料电池中最终不会生成
C．“Anode”电极上发生反应为
D．若该电池的能量转化效率为
，则每生成
，理论上可放出
电能
【例4】二氧化硫一空气质子交换膜燃料电池实现了制硫酸、发电、环保三位一体的结合，其装置示意图
如图所示：
下列说法错误的是
A．电池工作时，质子由a 极移向b 极
B．b 为电池正极
C．a 极反应式为
D．理论上每吸收
，b 电极消耗的
的体积为
(标准状况)
【例5】某同学设计利用乙烷燃料电池来电解处理酸性含铬废水(主要含有
)，其装置示意图如图所
示，处理过程中存在反应
。下列说法错误的是
A．M 电极的电极反应为
B．铬元素最终以
形式除去
C．电解池右侧的Fe 电极更换为石墨电极，对废水处理影响不大
D．若电解过程中，电子的有效利用率为60%，每处理掉0.2mol 的
，理论上N 电极需要通入
9
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11.2L(已折算为标准状况)
【知识点4】常见的化学电源（一次电池、二次电池）
1．电池优劣的标准：一是看电池单位质量或体积输出的电能多少(比能量)或输出功率多少(比功率)；二是
电池储存的时间长短。
2．一次电池
只能使用一次，放电后不能再充电复原继续使用。随着使用，一次电池中能发生氧化还原反应的物质
被消耗，当这些物质消耗到一定程度时，电池就不能继续使用了。一次电池中电解质溶液制成胶状，不流
动，也叫做干电池。
（1）碱性锌锰电池（干电池）
碱性锌锰电池的负极是Zn，正极是MnO2，电解质是KOH，其电极反应如下：
总反应：Zn＋2MnO2＋2H2O===2MnO(OH)＋Zn(OH)2。
负极：Zn－2e－＋2OH－===Zn(OH)2；
正极：2MnO2＋2e－＋2H2O===2MnO(OH)＋2OH－；
特点：比能量较高，储存时间较长，可适用于大电流和连续放电。
（2）酸性锌锰电池（干电池）
酸性锌锰电池的负极是Zn，正极是石墨棒，电解质是NH4Cl、ZnCl2 和H2O
等，其电极反应如下：
总反应：Zn + 2NH4
+ + 2MnO2 = Zn2+ + 2MnO(OH) + 2NH3↑。
负极：Zn－2e－ ===Zn2+；
正极：2MnO2 + 2NH4
+ + 2e‾ = 2MnO(OH) + 2NH3↑；
特点：优点携带方便；缺点电量小，污染大。
（3）银锌电池（纽扣电池）
银锌电池的负极是Zn，正极是Ag2O，电解质是KOH，其电极反应如下：
总反应：Zn＋Ag2O＋H2O===Zn(OH)2＋2Ag。
负极：Zn－2e－＋2OH－===Zn(OH)2；
正极：Ag2O＋2e－＋H2O===2Ag＋2OH－；
特点：比能量大、电压稳定、储存时间长。
3．二次电池——充电电池或蓄电池
放电后可以再充电而反复使用的电池，又称为可充电电池或蓄电池。充电电池在放电时所进行的氧化
还原反应，在充电时又可以逆向进行，生成物重新转化为反应物，使充电、放电可在一定时期内循环进
行。常见的二次电池有铅蓄电池、镉镍电池、锂离子电池等蓄电池等。
充电电池中能量的转化关系是：化学能
电能。
放电时是原电池反应，充电时是电解池反应。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。故二次电池充
电时，可充电电池的正极连接外接电源的正极，可充电电池的负极连接外接电源的负极。简单记为“正接
正、负接负”。
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（1）铅酸蓄电池
铅酸蓄电池是最常见的二次电池，由两组栅状极板交替排列而成，负极材料是Pb，正极材料是
PbO2，电解质溶液为稀H2SO4，常作汽车电瓶，电压稳定，使用方便安全。
铅酸蓄电池总反应：Pb＋PbO2＋2H2SO4
2PbSO4＋2H2O
①放电时的反应（原电池）
负极：Pb＋SO－2e－===PbSO4；
正极：PbO2＋4H＋＋SO＋2e－===PbSO4＋2H2O。
②充电时的反应（电解池）
阴极：PbSO4＋2e－===Pb＋SO；
阳极：PbSO4＋2H2O－2e－===PbO2＋4H＋＋SO。
（2）锂离子电池
一种锂离子电池，其负极材料为嵌锂石墨(LixCy)，正极材料为LiCoO2(钴酸锂)，电解质溶液为
LiPF6(六氟磷酸锂)的碳酸酯溶液(无水)。放电时，Li＋从石墨中脱嵌移向正极，嵌入钴酸锂晶体中，充电
时，Li＋从钴酸锂晶体中脱嵌，由正极回到负极，嵌入石墨中。这样在放电、充电时，锂离子往返于电池
的正极、负极之间完成化学能与电能的相互转化。其放电时电极反应式为
总反应为LixCy＋Li1－xCoO2
LiCoO2＋Cy，
①放电时的反应（原电池）
负极：LixCy－xe－===xLi＋＋Cy；
正极：Li1－xCoO2＋xLi＋＋xe－===LiCoO2。
②充电时的反应（电解池）
阴极：xLi＋＋Cy+xe－===LixCy；
阳极：LiCoO2－xe－===Li1－xCoO2＋xLi＋。
【例1】碱性锌锰电池的总反应为
，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，正极发生反应为
B．电池工作时，
向正极移动
C．隔膜可以防止电池短路
D．反应中每生成
，转移电子数为
【例2】下列有关电极方程式或方程式书写错误的是
A．碱性锌锰电池的正极反应：
B．等体积等浓度的
溶液与
溶液混合：
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C．向
溶液中通入等物质的量的
D．
加入水中：
【例3】化学电源在日常生活和高科技领域中都有广泛应用，下图为不同电池的构造示意图，有关说法正
确的是
A．图Ⅰ：锌筒作负极，发生还原反应，锌筒会变薄
B．图Ⅱ：放电时正极反应式为
C．图Ⅲ：如消耗标准状况下22.4L
，电路中理论上转移的电子数为4
D．图Ⅳ：放电时，溶液中
向锂电极迁移
【例4】我国科技工作者设计了如图所示的可充电
电池，以
为电解质，电解液中加入
1，3-丙二胺（PDA）以捕获CO2，使放电时CO2还原产物为MgC2O4。该设计克服了MgCO3导电性差和释
放CO2能力差的障碍，同时改善了
的溶剂化环境，提高了电池充放电循环性能。下列说法错误的是
A．放电时，多孔碳纳米管电极反应为
B．充电时，
通过阳离子交换膜从左室传递到右室
C．
会捕获
，让原本正极的气-液-固三相反应变为液-固两相反应，利于加快反应速率
D．放电时，每转移
电子，理论上可转化
【例5】以钴酸锂电池为电源用丙烯腈电合成己二腈
，电解质溶液为
的碳酸酯溶液，
两电极均为石墨，装置如下图所示。该钴酸锂电池的总反应是
。下列说法
不正确的是
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A．B 为正极，电极反应式为：
B．阴极区的电极反应为
，一段时间后，阴极室的pH 增大
C．锂离子电池快速充放电的本质就是锂离子能够快速在正负极材料间嵌入和脱嵌
D．A 极质量减轻14g，理论上可制备1mol 己二腈
【知识点5】新型化学电源
1．锂电池与锂离子电池
（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
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
压降的驱动下，Li＋可以从电极材料提供的“空间”中“嵌入”或“脱嵌”。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等。
钴酸锂电池
总反应
Li1－xCoO2＋LixC6
LiCoO2＋C6(x＜1)
负极反应
LixC6－xe－=== xLi＋＋C6
正极反应
Li1－xCoO2＋xe－＋xLi＋ === LiCoO2
磷酸铁锂电
池
总反应
FePO4＋Li
LiFePO4
负极反应
Li－e－=== Li＋
正极反应
FePO4＋Li＋＋e－=== LiFePO4
锰酸锂电池
总反应
LixC6＋Li3-xNiCoMnO6
C6＋Li3NiCoMnO6
负极反应
LixC6－xe－===xLi＋＋C6
正极反应
Li3-xNiCoMnO6 ＋xe－＋xLi＋=== Li3NiCoMnO6
锂钒氧化物
电池
总反应
xLi＋LiV3O8 === Li1＋xV3O8
负极反应
xLi－xe－=== xLi＋
正极反应
xLi＋＋LiV3O8＋xe－=== Li1＋xV3O8
锂－铜
电池
总反应
2Li＋Cu2O＋H2O === 2Cu＋2Li＋＋2OH－
负极反应
Li－e－===Li＋
正极反应
Cu2O＋H2O＋2e－=== 2Cu＋2OH－
2．微生物燃料电池
微生物燃料电池是一种利用微生物将有机物中的化学能直接转化成电能的装置。其基本工作原理是在
负极室厌氧环境下，有机物在微生物作用下分解并释放出电子和质子，电子依靠合适的电子传递介体在生
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物组分和负极之间进行有效传递，并通过外电路传递到正极形成电流，而质子通过质子交换膜传递到正
极，氧化剂(如氧气)在正极得到电子被还原。
3．物质循环转化型电池
根据物质转化中，元素化合价的变化或离子的移动(阳离子移向正极区域，阴离子移向负极区域)判断
电池的正、负极，是分析该电池的关键。
4．浓差电池
（1）在浓差电池中，为了限定某些离子的移动，常涉及到“离子交换膜”。
①常见的离子交换膜
阳离子交换膜
只允许阳离子(包括H＋)通过
阴离子交换膜
只允许阴离子通过
质子交换膜
只允许H＋通过
②离子交换膜的作用
a. 能将两极区隔离，阻止两极物质发生化学反应。
b. 能选择性地允许离子通过，起到平衡电荷、形成闭合回路的作用。
③离子交换膜的选择依据：离子的定向移动。
（2）“浓差电池”的分析方法
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有浓度差，离子均是由
“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、负极，这是
解题的关键。
【例1】锌离子全电池加入弱极性
后，利用
间的转化，可同时除去溶解氧和非活性锌，防
止锌电极被溶解氧腐蚀。下列说法错误的是
A．理论上该电池不需要补充
B．放电时的电极电势：锌电极
电极
C．放电时负极附近电解液中pH 增大
D．理论上每消耗11.2L 溶解氧，可除去非活性锌65g
【例2】我国某研究团队近期研发了以双极膜(该膜可将水解离成H+和
并定向通过)为交换膜的酸碱隔
离电解液新型可充电锌锰干电池，工作原理如图所示。下列说法正确的是
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A．放电时，Zn 电极电势比MnO2极电势高
B．放电时，双极膜中阴、阳离子分别向左、右移动
C．放电时，正极电极反应式为
D．充电时，当电路中转移0.2mol 电子，电解质溶液1 质量减少6.5g
【例3】锌铁液流电池安全、稳定、电解液成本低。如图为以
和
作为电
极氧化还原电对的碱性锌铁液流电池放电时工作原理示意图。
已知：聚苯并咪唑(PBI)膜允许
通过。下列说法正确的是
A．充电过程中，总反应为
B．放电过程中，左侧池中溶液pH 逐渐减小
C．充电过程中，当
通过PBI 膜时，导线中通过
D．充电过程中，阴极的电极反应为
【例4】一种3D 打印机的柔性电池以碳纳米管作支撑材料，以吸收
溶液的有机高聚物为固态电解
质，相关图示如图1、图2，电池总反应为：
，下列说法不正确的是
A．放电时，含有
膜的碳纳米管纤维的反应为：
B．充电时，含有
膜的碳纳米管纤维与外电源正极相连
C．合成图2 中的有机高聚物分子的反应为缩聚反应
D．有机高聚物中通过氢键的缔合作用，增强了高聚物的稳定性
【例5】最近，我国科学工作者制备了一种
电催化剂，并将其与金属铝组装成可充电电池，用于
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还原污水中的
为
，其工作原理如图所示。研究证明，电池放电时，水中的氢离子在电催化剂表面
获得电子成为氢原子，氢原子再将吸附在电催化表面的
逐步还原为
。
下列说法错误的是
A．放电时，负极区游离的
数目保持不变
B．放电时、还原
为
，理论上需要
氢原子
C．充电时，
从阴极区穿过离子交换膜进入阳极区
D．充电时，电池总反应为
第35 讲 原电池、燃料电池、化学电源 （练习）
一、选择题：本题共15 小题，每小题3 分，共45 分。在每小题给出的四个选项中，只有一项符合题目要
求．
1．近年来，我国新能源产业得到了蓬勃发展，下列说法错误的是
A．火力发电是一种将化学能直接转化为电能的装置
B．风能、太阳能、地热能、潮汐能、核电等都属于新能源
C．锂离子电池放电时锂离子从负极脱嵌，充电时锂离子从正极脱嵌
D．理想的新能源应具有资源丰富、可再生、对环境无污染等特点
2．化学电源在日常生活和高科技领域中都有广泛应用。下列说法正确的是
A．甲：对比普通锌锰干电池，碱性锌锰电池的比能量和可储存时间均有所提高
B．乙：负极的电极反应式为
C．丙：锌筒作负极，发生氧化反应，消耗
时内电路中有
电子转移
D．丁：电池放电过程中，负极质量逐渐变轻
3．Mg-AgCl 电池是一种可被海水激活的贮备电池，电池放电时，下列说法不正确的是
A．Cl-由负极向正极迁移
B．海水作电解质溶液
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C．Mg 作负极发生氧化反应
D．正极反应为AgCl+e-＝Cl-+Ag
4．下列属于新型环保电池的是
A．氢氧燃料电池B．锌锰电池
C．镍镉电池
D．铅蓄电池
5．一种高容量
水系电池示意图如图，下列说法错误的是
A．电子由b 极经导线流向a 极
B．b 极的电势比a 极的高
C．a 极的电极反应式：
D．理论上每消耗
，b 极质量增加16g
6．下列有关方程式正确的是
A．向
溶液中加足量硝酸银溶液：
B．甲醇碱性燃料电池的负极反应：
C．向
溶液中通入过量
：
D．硅橡胶单体的制备：
7．电有机合成可以缩短传统有机合成线路，以丙烯腈
为原料通过如下装置合成己二腈
。下列说法正确的是
A．①室有无色气体产生
B．c 电极上发生还原反应
C．d 电极发生的反应为
D．每当b 电极消耗22.4L 气体，会有
由③室向④室迁移
8．利用电解原理，采用中性红试剂直接捕获空气中的二氧化碳的装置图如下：
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已知：中性红NR：
，
：
下列说法不正确的是
A．若用铅蓄电池进行电解，a 极接铅蓄电池的Pb 极
B．电解时，b 极的电极反应式为：
C．装置中离子交换膜为阳离子交换膜
D．左储液罐发生反应的离子方程式为：
9．一种新型可充放电电池，结构如图所示。已知该电池放电时，产物为
和
，且随温度升高，Q
（消耗
转移的电子数）增大。下列说法正确的是
A．充电时，锂电极应连接电源的正极
B．充放电过程中，固态电解质膜允许
优先通过
C．放电时，随温度升高Q 增大，是因为正极区
转化为
D．熔融盐中
和
的物质的量比例对电池充放电速率无影响
10．探索新能源是化学科学的重要研究方向。下列说法正确的是
A．开发使用锂离子电池能够彻底解决铅蓄电池所带来的环境污染问题
B．核电站所使用的同位素U-235 的核裂变过程是化学变化
C．宇宙深空探索卫星必需的太阳能电池板的材质是晶体硅单质
D．利用海洋潮汐发电的能量转换途径是：潮汐能→化学能→电能
11．暖贴是一种便捷的自发热保暖产品，具有发热快、持续时间久等优点。它主要由铁粉、活性炭、食
盐、水等成分组成，如图所示。下列有关说法不正确的是
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A．暖贴生效时，将化学能转化为热能
B．水与食盐、活性炭共同作用可加快铁粉的腐蚀速率
C．正极反应式为
D．透气膜的透氧速率可控制暖贴的发热时间和温度
12．下列实验操作、现象及结论均正确的是
选项
实验操作
现象
结论
A
用
试纸分别测定
溶液和
溶液的
溶液的
大
水解常数：
大于
B
常温下，将滴有几滴酚酞试液的饱
和碳酸氢钠溶液加热到50℃
溶液颜色加深，并产
生大量气泡
的水解平
衡向逆移动
C
向a、b 两支试管中分别加入等体积
的5%
溶液，在b 试管中加入
2-3 滴
溶液
b 试管溶液变蓝后，
产生气泡的速率明显
加快
是
分
解的催化剂
D
向锌粒和稀硫酸反应的试管中，滴
加几滴
溶液
产生气泡的速率明显
加快
锌粒与置换出的
银形成了铜锌原
电池
A．A
B．B
C．C
D．D
13．
二次电池具有安全性高、放电电压平稳等优势，其充电过程示意图如下。
下列叙述错误的是
A．充电时，X 极连接电源负极
B．充电时，
向Y 电极移动
C．放电时，电路中每转移1.2mol 的
电极增重63.9g
D．放电时，总反应方程式为
14．下列装置或操作能达到相应实验目的的是
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A．用装置甲比较
与
的金属活动性强弱
B．用装置乙分离
胶体和
溶液
C．用装置丙配制
的
溶液
D．装置丁用于测定中和热
15．磷酸铁锂电池在充、放电过程中表现出了良好的循环稳定性，具有较长的使用寿命，放电时电池的总
反应为
。图1 为某磷酸铁锂电池的切面，图2 为
晶胞充、放电时
脱出和嵌入的示意图，其中O 围绕Fe 和P 分别形成正八面体和正四面体，它们通过共顶点、共棱形成
空间链结构。下列说法错误的是
A．放电时，负极反应为
B．（a）过程中，1mol 晶胞转移的电子数为
C．（b）代表放电过程中，脱离石墨负极的
经电解质嵌入正极
D．充电时的阳极反应为
二、非选择题：本题共5 小题，共55 分。
16．钙钛矿太阳能电池被称为第三代太阳能电池，图一是钙钛矿太阳能电池的工作示意图，图二是该电池
作电源电解酸性硫酸铬溶液获取铬单质和硫酸的工作示意图：
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(1)C 电极接钙钛矿太阳能电池的 极。(选填“A”或“B”)；图二中的离子交换膜Ⅰ为 (选填
“A．质子”或“B．阴离子”)交换膜；
(2)D 电极发生的电极反应式为 ；
(3)当太阳能电池有
电子转移时，
棒上增重的质量为 。
17．已知：锂钴电池总反应：
，过程如图：
(1)
中，Co 元素的化合价为 ；锂电池发生火灾时，和氧气发生反应的主要物质是
(填“正”或“负”)极材料；充电时阳极的反应方程式是 。
(2)锂电池成本高昂，废弃后需回收其中的锂和钴元素，先将上述锂电池进行放电处理，拆卸后，再将正极
材料
涂覆在铝箔上，进行电解，浸出
和
，装置如图所示，该条件下副反应忽略不计。
①拆卸前，将锂电池放电处理有利于锂在正极的回收，其原因是 。
②石墨电极连接电源的 极(填“正”或“负”)。
③结合电极反应，指出阴极室的pH 变化并解释原因： 。
(3)当前，三元正极材料——镍钴锰酸锂应用广泛，其化学式可写作
。可用
、
、
、
与空气混合加热烧结制得，写出制备的化学方程式： (设
的计量系数为1)。
18．现有如下图所示装置，所有电极均为Pt，请按要求回答下列问题：
(1)甲装置是 (填“原电池”或“电解池”)，甲池中a 极的电极反应式 ，乙池中c 极的电极
反应式 。
(2)通电5min 后，电路中通过0.2mol 电子，乙中共收集2.24L 气体(标准状况)，溶液体积为200mL，则通电
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前
溶液的物质的量浓度为 (设电解前后溶液体积无变化)，若加入一种物质即可使乙装置溶液
恢复到电解前的状态，则加入的物质是 (填选项)，其物质的量为 。
A．Cu B．NaOH C．
D．CuO
(3)现用丙装置电解硫酸钾溶液制取氢气、氧气、硫酸和氢氧化钾，其中M、N 为离子交换膜，只允许某些
离子通过，则N 为 (填“阴”或“阳”)离子交换膜。
19．2016 年10 月17 日神舟十一号飞船在酒泉卫星发射中心顺利发射，并在太空与天宫二号实现完美对
接。某学校化学兴趣小组对航天技术产生浓厚兴趣，经查阅资料获得以下信息：
Ⅰ．神舟十一号推进剂是由安徽淮南制造的四氧化二氮(N2O4)及偏二甲肼(C2H8N2)，二者反应的生成物为氮
气、水和二氧化碳。
Ⅱ．阿波罗号曾经使用氢氧燃料电池(如图所示)，神舟十一号则安装了8 块由我国生产制造的砷化镓太阳
能电池板。镓(Ga)位于周期表中第四周期ⅢA 族，砷(As)位于第四周期ⅤA 族。
Ⅲ．As2O3俗称砒霜，有剧毒，易升华，可用于制取砷单质。
Ⅳ．
在酸性环境下具有强氧化性，还原产物为
。
根据以上信息回答下列问题：
(1)太阳能电池是将 能转化为 能的装置，电能属于 级能源。
(2)As2O3属于 (填“离子”或“共价”)化合物，砷化镓的化学式为 。
(3)1 g 氢气与氧气完全燃烧放出的热量为142.9 kJ，则表示氢气燃烧热的热化学方程式为 ，该
氢氧燃料电池正极的电极反应式为 。
(4)酸性环境下，
氧化I-为I2的离子方程式为 。
(5)C2H8N2与N2O4发生反应的物质的量之比为 。
20．羟基自由基(·OH)是自然界中氧化性仅次于氟的氧化剂。我国科学家设计了一种能将苯酚氧化为CO2、
H2O 的原电池-电解池组合装置如图所示，该装置能实现发电、环保二位一体。
(1)a 极为 极，N 为 (填“阴或阳”)离子交换膜。
(2)a 极产生
的电极反应式为 ，装置工作时c 极区溶液质量 (填“增大”、
“减少”或“不变”)。
(3)d 极的电极反应式为 。
(4)d 极区苯酚被氧化的化学方程式为 。
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(5)每转移2.8mole-，能处理
mol。
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