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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............................................................................................................................ 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 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。 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 电解质溶液 ① 两电极直接或间接接触 ② 两电极插入电解质溶液中 ③ 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 为例 Ⅱ ) 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 连接内电路，形成闭合回路； ① 平衡电荷，使原电池不断产生电流 ② 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 化合价升高的物质 ① 负极： 活泼性较弱的物质 ② 正极： 化合价降低的物质 ③ 电解质溶液： 示意图 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 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 极的 正负 6 方 种 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 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 碱性锌锰电池 ① 负极： ； 正极： ； 总反应：Zn＋2MnO2＋2H2O===2MnO(OH)＋Zn(OH)2。 锌银电池 ② 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。 (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。 酸性溶液 ① (或含质子交换膜) 正极： ； 负极： 。 碱性溶液 ② 正极： ； 负极： 。 固体氧化物 ③ (其中O2－可以在固体介质中自由移动) 正极： ； 负极： 。 熔融碳酸盐 ④ (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 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 电电池 模 充 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， 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－ 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 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 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： 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
