第17讲原电池化学电源（讲义）-2023年高考化学一轮复习讲义（解析版）

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第17讲原电池化学电源

考纲要求：

1.理解原电池的构成、工作原理及应用，能书写电极反应和总反应方程式。

2.了解常见化学电源的种类及其工作原理。

考点一原电池及其工作原理

1.原电池

(1)概念：原电池是把化学能转化为电能的装置。

(2)构成条件

①能自发进行的氧化还原反应发生(一般是活动性强的金属与电解质溶液反应)。

②活动性不同的两电极(金属或石墨)。

③形成闭合回路。形成闭合回路需三个条件：电解质溶液；两电极直接或间接接触；两电极

插入电解质溶液中。

2.原电池的工作原理

图甲和图乙是铜锌原电池装置示意图。

说明：装置乙盐桥中装有饱和的KCkKNo3等溶液和琼脂制成的冻胶。

⑴原理分析。

电极名称负极正极

电极材料Zn片CU片

电极反应Zn_2e=Zn2+Cu2+÷2e=Cu

反应类型氧化反应还原反应

电子流向由Zn片沿导线流向Cu片

盐桥中

盐桥含饱和KCl溶液和琼脂制成的胶冻，κ+移向正极，C「移向负极

离子移向

电池反应

Zu÷Cu2+=Zn2++Cu

方程式

①连接内电路形成闭合回路

盐桥作用

②平衡电荷，使原电池能持续产生电流

原电池I：温度升高，化学能转化为电能和热能，两极反应在相同区

装置差异

域，部分Zn与C/+直接反应，使电池效率降低

比较

原电池II：温度不变，化学能只转化为电能，两极反应在不同区域，

Zn与Cu?+隔离，电池效率提高，电流稳定

3.原电池中的三个移动方向

电子方向从负极流出沿导线流入正极

电流方向从正极沿导线流向负极

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

4.原电池工作时导电粒子流向(如图)

5.一般电极反应式的书写

I列物质II按照负极发生氧化反应，正极发生还原反应，判断出电极反应产物,

I标得失I——I找出得失电子的数量

O

I看环境II电极产物在电解质溶液中应能稳定存在，如碱性介质中不会生成H+。

I配守恒II配平后的电极反应式要遵循电荷守恒、质量守恒和得失电子守恒

O

I两式加I

I验总式I在得、失电子相等时，将两电极反应式相加，与总反应式对照验证1.概念和

6.原电池原理的应用

(1)加快氧化还原反应的速率

一个自发进行的氧化还原反应，设计成原电池时反应速率增大。例如，在Zn与稀H2SO4反

应时加入少量CUSO4溶液能使产生H2的反应速率加快。

(2)比较金属活动性强弱

两种金属分别作原电池的两极时，一般作负极的金属比作正极的金属活泼。

(3)设计制作化学电源

①首先将氧化还原反应分成两个半反应。

②根据原电池的反应特点，结合两个半反应找出正、负极材料和电解质溶液。

圜基础通关练

1.图为某原电池装置，其总反应为Fe+CM+=Fe2++Cu.有关说法不正确的是

A.能将化学能转化为电能B.CU为原电池的负极

C.电子从Fe经导线流向CUD.CU电极上有固体析出

【答案】B

【解析】Fe的化合价由0价变成+2价，Cu的化合价有+2价变成0价，故Fe是负极，Cu是

正极。

A.根据题干信息可知，该装置是原电池，将化学能转化为电能，A正确;

B.由以上分析可知，铜是原电池的正极，B错误;

C.铁是负极，失去电子，电子经过导线流向铜，C正确;

D.正极Cu2+变成Cu,故CU电极上有固体析出，D正确;

故选B0

【解析】原电池的构成条件：①有两个活泼性不同的电极，②将电极插入电解质溶液中，③

两电极间构成闭合回路，④能自发进行的氧化还原反应。

A.两电极活泼性不同，能自发的发生氧化还原反应，而且形成了闭合回路，符合原电池的

构成条件，能形成原电池，故A正确;

B.乙醇不是电解质，不能形成原电池，故B错误;

C.蔗糖溶液不是电解质，不能形成原电池，故C错误；

D.钿和碳都不能和氢氧化钠溶液反应，不能自发的发生氧化还原反应，不能形成原电池,

故D错误；

故选Ao

3.下列关于如图所示装置的叙述中错误的是

A.铜是正极，表面有气泡产生B,锌是负极，其质量逐渐减小

C.该装置将电能转化为化学能D.电子从锌片经导线流向铜片

【答案】C

【解析】该原电池锌与硫酸反应，铜与硫酸不反应，说明锌为负极，铜为正极。

A.铜是正极，铜表面是氢离子得到电子变为氢气，其表面有气泡产生，故A正确；

B.锌是负极，锌失去电子变为锌离子，其质量逐渐减小，故B正确；

C.该装置是原电池，将化学能转化为电能，故C错误；

D.锌为负极，铜为正极，则电子从锌片经导线流向铜片，故D正确。

综上所述，答案为C。

4.2021年我国科学家研究设计了可充电K-Co2电池，其工作原理示意图如下所示，图中

虚线箭头、实线箭头分别表示放电、充电过程。下列说法错误的是

A.该电池可选用KQO；水溶液作电解液

B.充电时，电极b应连接电源的正极

C.放电时，电子通过外电路由电极a流向电极b

D.放电时，电极b的电极反应式为3CC）2+4e=2CO；+C

【答案】A

【解析】由题意虚线箭头、实线箭头分别表示放电、充电过程，则放电时电极b上二氧化碳

得电子，作正极，电极反应式为3C02+4e=2C0j+C,电极a为负极，电极反应式为

KSn-e=K++S∏o

A.该电池的负极为合金KSn,K是活泼金属，会和水剧烈反应，故电解液不可以含水，A

错误；

B.放电时b为正极，则充电时，电极b应连接电源的正极，B正确；

C.原电池放电时，电子经导线从负极流向正极，则放电时，电子通过外电路由电极a流向

电极b,C正确；

D.由分析可知放电时，电极b的电极反应式为3CO]4e=2CO"C,D正确；

答案选A。

（1）只有自发进行的氧化还原反应才能设计成原电池。

（2）在原电池中活泼性强的金属不一定作负极，但负极一定发生氧化反应。

（3）电子不能通过电解质溶液，溶液中的离子不能通过盐桥。

（4）负极失去的电子总数一定等于正极得到的电子总数。

（5）同一氧化还原反应,设计成原电池反应的速率一定比直接发生氧化还原反应的速率快。

（6）电极产物在电解质溶液的环境中，应能稳定存在，如碱性介质中生成的H卡应结合OH

-生成水。电极反应式要遵守电荷守恒、质量守恒及电子得失守恒。

（7）原电池闭合回路的形成有多种方式，可以是导线连接两个电极，也可以是两电极相接

触。

（8）电解质溶液中阴、阳离子的定向移动，与导线中电子的定向移动共同组成了一个完整

的闭合回路。

(9)无论在原电池还是在电解池中，电子均不能通过电解质溶液。

(10)注意盐桥不能用一根导线连接，因为导线是不能传递阴阳离子的。用导线连接后相当

于一个是原电池，一个是电解池。

5查缺补漏练

5.将纯锌片和纯铜片按图示方式插入同浓度的稀硫酸中一段时间，以下叙述正确的是

A.两烧杯中铜片表面均无气泡产生B.甲中铜片是正极，乙中铜片是负极

C.两烧杯中溶液的C(H+)均减小D.产生气泡的速率甲比乙慢

【答案】C

【解析】A.甲烧杯中，铜、锌用导线连接，甲构成原电池，铜是正极，铜片表面有氨气产

生，A错误；

B.甲烧杯中，铜、锌用导线连接，甲构成原电池，铜是正极；乙中铜、锌没有连接，不构

成原电池，B错误；

C.两烧杯中都发生Zn+2H+=Zn"+H?T反应，溶液的c(H*)均减小，C正确；

D.甲烧杯中，铜、锌用导线连接，甲构成原电池，产生气泡的速率甲比乙快，D错误；

故选C。

6.一些常见反应的热化学反应方程式如下：

①H2(g)+CU(g)=2HCl(g)Δ∕∕=-184kJ∕mol

②HCl(aq)+NaOH(aq)=NaCl(aq)+H2O(I)ΔH=-57.3kJ/mol

③N2(g)+O?(g)=2Nθ(g)ΔH=+183kJ/mol

④Fe(S)+2Fea(aq)=3Fe"(aq)ΔW=-170.3kJ∕mol

欲利用以上反应设计原电池装置，下列说法正确的是

A.①不可以设计成原电池装置B.②不可以设计成原电池装置

C.③可以设计成原电池装置D.④中反应物只有接触才能形成原电池装置

【答案】B

【解析】只有自发的放热的氧化还原反应才可以设计成原电池。

A.①是自发的氧化还原反应可以设计成燃料电池，故A错误；

B.②不是氧化还原反应，不能设计成原电池，故B正确；

C.③是吸热反应，不能设计成原电池，故C错误；

D.将铁放入FeCl2溶液中，将FeCI3放入另一个装置中，两个装置之间用盐桥连接，反应

物不直接接触，④也可形成原电池，故D错误；

故选Bo

7.利用如图装置进行实验，开始时，a、b两处液面相平，密封好，放置一段时间。下列说

法不正确的是

A.a管发生吸氧腐蚀，b管发生析氢腐蚀

B.一段时间后，a管液面高于b管液面

C.a处溶液的PH增大，b处溶液的PH减小

D.a、b两处具有相同的电极反应式：Fe-2e-Fe2+

【答案】C

【解析】A.U型管左边装置是中性溶液，所以发生吸氧腐蚀，右边装置是酸性溶液发生析

氢腐蚀，故A正确：

B.左边装置发生吸氧腐蚀时，消耗氧气导致气体压强减小，右边装置发生析氢腐蚀，生成

氢气导致气体压强增大，所以右边的液体向左边移动，所以一段时间后，a管液面高于b管

液面，故B正确；

C.a处铁失电子生成亚铁离子，氧气得电子和水反应生成氢氧根离子，亚铁离子和氢氧根

离子反应生成氢氧化亚铁沉淀，所以a处PH不变：b处溶液变成硫酸亚铁溶液，溶液的PH

值变大，故C错误；

D.a、b两处构成的原电池中，铁都作负极,所以负极上具有相同的电极反应式:Fe-2e=Fe2+,

故D正确；

故答案选C。

8.如图是某同学设计的原电池装置，下列叙述中正确的是

A.电极I上发生还原反应，作原电池的负极

B.电极II的电极反应式为Cu2++2e-=Cu

C.该原电池的总反应为2Fe3++Cu=Cu2++2Fe2+

D.盐桥中装有含氯化钾的琼脂，其作用是传递电子

【答案】C

【解析】由电池装置图可知，该电池为原电池，左侧电极I为正极，三价铁离子得到电子变

成二价铁，右侧电极Il为负极，铜失去电子变成二价铜离子，据此解答。

A.由分析可知，电极I为正极，发生还原反应，故A错误；

B.由分析可知，电极II为负极，电极反应式为Cu-2e=Cu2+,故B错误；

C.根据该电池的正负极反应可知，该原电池的总反应为2Fe3++Cu=Cu2++2Fe2+,故C正

确；

D.盐桥中装有含氯化钾的琼脂，作用是传递离子而不是电子，故D错误；

故答案选C。

一、原电池中正、负极的确定方法

1.一般情况下，常采用以下方法判断原电池的正极和负极

判断方法负极正极

①电极材料较活泼金属较不活泼金属或石墨

②通入物通入还原剂的电极通入氧化剂的电极

③两极反应类型发生氧化反应的电极发生还原反应的电极

④电子流向电子流出的电极电子流入的电极

(或电流方向)(或电流流入的电极)(或电流流出的电极)

⑤离子流向阴离子流向的电极阳离子流向的电极

⑥电极质量变化质量减小的电极质量增加的电极

⑦有无气泡一有气泡产生的电极

2.特殊情况

⑴金属的活动性受所处环境的影响。如Mg、AI的活动性:在中性或酸性溶液中活动性Mg>Al;

而在碱性溶液中，Al可以与OH反应，而Mg不反应，所以Mg与Al用导线连接后放入

NaoH溶液中，Al是负极，Mg是正极。

(2)Fe、CU相连，浸入稀HNC)3中，Fe作负极；浸在浓HNC)3中，CU作负极(Fe发生钝化)。

二、原电池电极反应式的书写

1.一般电极反应式的书写

(1)书写步骤

(2)常见介质

常见介质注意事项

中性溶液反应物若是H.得电子或OH-失电子，则H，或OH」均来自于水的电离

酸性溶液反应物或生成物中均没有OH-

碱性溶液反应物或生成物中均没有H*

水溶液不能出现-

2.用总反应式书写电极反应式

(1)书写三步骤

步骤一：写出电池总反应式，标出电子转移的方向和数目(〃0)。

步骤二：找出正、负极，失电子的电极为负极；确定溶液的酸碱性。

步骤三：写电极反应式。

负极反应：还原剂一〃e==氧化产物

正极反应：氧化剂+"屋=还原产物

(2)书写技巧

若某电极反应式较难写出时，可先写出较易的电极反应式，然后根据得失电子守恒，用总反

应式减去较易的电极反应式，即可得出较难写的电极反应式。

三、原电池设计程序

在设计原电池装置时，首先要书写出总氧化还原反应的离子方程式,确定原电池的正、负极，

再把总反应的离子方程式拆写成氧化反应(负极反应)和还原反应(正极反应)。

盐桥的组成及在原电池中的作用

组成：盐桥中装有饱和的KC1、KNO3等溶液和琼胶制成的胶冻

盐桥中的离子流向：盐桥中的阳离子(K*)向正极区移动，阴离子(C「或NO.；)向负极区移动

作用：连接内电路，形成闭合回路；平衡电荷，使原电池不断产生电流［若没有盐桥，当反

应进行到一定时间后，负极的正电荷增多而导致电子(负电荷)难以流出，正极负电荷增多也

会导致电子流入困难，从而电池电流减弱］

能力提升练

9.某一次性电池原理如图。该电池放电时，有关分析错误的是

A.正极的电极反应式：O2+4e+2H2O→4OH

B.电子由镁电极流向多孔活性炭材料电极

C.理论上，外电路中流过2mol电子时，负极质量增加58g

D.电池反应产物Mg(OH)2经过灼烧与还原可实现镁的循环利用

【答案】C

【解析】由图可知Mg电极作负极，电极反应式为Mg-2e-+2OH-τMg(OH)2,多孔活性炭材

料电极作正极，电极反应式为θ2+4e+2H2O→4OH-o

A.由分析可知多孔活性炭材料电极作正极，电极反应式为02+4e+2H20τ40H-,A正确；

B.原电池装置中电子由负极经负载流向正极，故电子由镁电极流向多孔活性炭材料电极，

B正确；

C.由负极电极反应式Mg-2e-+2OHτMg(OH)2可知当外电路中流过2mol电子时，产生Imol

Mg(OH)2,负极材料增重2molOH的质量即34g,C错误；

D.Mg(OH)2经过灼烧可得MgO,再经过还原得到Mg,可实现镁的循环利用，D正确；

答案选C。

10.一种利用CH4消除Nc)X污染的工作原理如图所示，装置均用惰性电极，两侧电解质溶

液为同浓度的盐酸。下列说法正确的是

A.No2发生氧化反应

+

B.负极：CH4+2H20-8e→C02+8H

C.转移0.8mol电子，有0.4molH+通过离子交换膜

D.工作一段时间，两侧电极室中溶液PH均减小

【答案】B

【解析】CHa生成CCh是氧化反应，通入的一极是电源的负极，电极反应式：CH4+

+

2H2θ-8e→CO2+8H,H+通过阳离子交换膜进入电源的正极，与得电子后的NCh生成Nz和

H2Oo

A.据分析，NOz反应生成了N2,得到电子，发生还原反应，A错误；

B.据分析，负极：CH4+2H2O-8e-Co2+8H+,B正确；

C.该电源的外电路是电子移动，内电路是H+移动，二者都带一个单位电荷，根据得失电子

数相等，转移0.8mol电子，则有0.8molH+通过离子交换膜，C错误；

D.据分析，负极生成了H+,pH减小，正极消耗H+生成HzO,pH值增大，D错误；

故选B0

11.下列关于Fe、Cu、Mg、Al四种金属元素的说法中不正确的是

A.四种元素的单质只有三种能和盐酸反应，生成相应的盐和氢气

B.制备AICI3、FecI3、CUCl2均不能采用将溶液直接蒸干的方法

C.将Mg棒和AI棒作为原电池的两个电极插入NaoH溶液中，Mg棒上发生氧化反应

D.铁锈的主要成分是氧化铁，铜锈的主要成分是碱式碳酸铜

【答案】C

【解析】A.CU单质不与盐酸反应，只有Fe、Mg、Al能和盐酸反应，生成相应的盐和氢气，

A正确；

B.AICl3、FeCI3、CUCb加热时水解程度增大，且生成的氯化氢容易挥发，加热蒸干得到对

应的氢氧化物，因此不能采用将溶液宜接蒸干的方法制备AICi3、FeCl3、CuCl2,B正确；

C.电解质溶液为NaoH溶液时，Mg不与NaoH溶液反应，而Al与Nac)H溶液反应，所

以Al棒作负极，发生氧化反应，C错误；

D.铁单质发生电化学腐蚀或化学腐蚀最终生成铁锈，主要成分为氧化铁；铜与空气中的水、

氧气、二氧化碳共同作用得到铜锈，主要成分为碱式碳酸铜，D正确；

综上所述答案为C。

12.氟离子电池是新型电池中的一匹黑马，其理论比能量高于锂电池。一种氟离子电池的工

作原理如图所示。下列说法正确的是

A.放电时，b极是电源的正极

B.放电时，a极的电极反应为LaSrMnO4F2+2e=LaSrMnO4+2F

C.充电时，电极a接外电源的负极

D.放电时，电子由b极经负载流向a极，再经电解质溶液流回b极

【答案】B

【解析】由于Mg是活泼金属、Mg2+氧化性弱，所以该电池工作时Mg失去电子结合F生成

MgF2,即b电极为负极，电极反应式为Mg+2F-2e=MgF2,则a为正极，正极上

LaSrMnoF2+2e-=LaSrMnO4+2F;充电时，电解池的阳极、阴极与原电池的正极、负极对应，

即电解池的阳极为原电池的正极、阴极为原电池的负极，电极反应与原电池的电极反应相反,

所以电解池的阳极电极反应式为LaSrMne)4+2F-2e=LaSrMnθ4F2,阴极反应式为

MgF2+2e-=Mg+2F-,据此解答。

A.由于Mg是活泼金属、Mg2+氧化性弱，所以原电池放电时，Mg失去电子、作负极，即

b为负极，则a为正极，A错误；

B.a为正极，正极上LaSrMnOF2得电子发生还原反应，电极反应方程式为

LaSrMnO4F2+2e^=LaSrMnθ4+2F-,B正确；

C.充电时电解池的阳极、阴极分别与原电池的正、负极连接，所以a接外电源的正极，C

错误；

D.电子不经过电解质溶液，在外电路中移动，D错误；

故合理选项是B。

考点二新型化学电源

1.一次电池

只能使用一次，不能充电复原继续使用。

(1)普通锌镒干电池

总反应：Zn+2MnO2+ZNH4Cl=ZnCl2+Mn2O3+2NH3+H2O

负极：—Zn-2e=Zn2_。

正极：2N苗+2广=2NH3+H2f,2MnO2+H2=2MnOOH

(2)碱性锌镭干电池

负极(Zn),电极反应式：

Zn+20H-2e=Zn(OH)2

4_怦粉和KOH正极(Mno2)，电极反应式：

U的混合物

J-MnO1

属外壳

JTMnO2+2H2O+2e=2MnooH+20H

总反应：

Zn+2MnO2+2H2O=Zn(OH)2+2Mn00H

(3)锌银电池(图二)

图二

负极材料：Zn

电极反应：Zn+2OH-2e=Zn(OH)2

正极材料：AgjO

电极反应：Ag20+H20+2e^=2Ag+20H

总反应：Zn+Ag2O+H2O=Zn(OH)2+2Ag

2.二次电池(以铅蓄电池为例)：放电后能充电复原继续使用

(1)放电时的反应：(原电池)

①负极反应：Pb(s)÷SθF(aq)-2e一^=PbSc)心)

②正极反应：PbO2(S)+4H'(aq)+SθΓ(aq)+2e=PbSO4(s)+2H2O(1)

③总反应：Pb(s)+Pbc)2⑸+2H2S04(aq)=2PbS04(s)+2H2O(1)

(2)充电时的反应：(电解池)

①阴极反应：PbSO4(S)+2e^=Pb(s)+SθΓ(aq)

-

②阳极反应：PbSO4(S)+2H2O(1)-2e=PbO2(S)+4H(aq)+S0f(aq)

通市

③总反应：2PbSO4(s)+2H2O(l)≡=≡=Pb(s)+PbO2(s)+2H2SO4(aq)

放电时原电池的负极作充电时电解池的阴极。

【易错警示】：

(1)可充电电池的充、放电不能理解为可逆反应。

(2)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。

(3)可充电电池在充电时，其负极连接外接电源的负极，正极连接外接电源的正极。

3.燃料电池

(1)氢氧燃料电池是将燃料和氧化剂的化学能直接转化为电能的装置，目前最成熟的燃料电

池，可分为酸性和碱性两种。

酸性碱性

_2H-4e-=4H+__-

负极反应式2_2H2-4e+4OH=4H2O_

_O+4e+4H+=2HO-

正极反应式22-_O2+4e+2H2O=4OH_

总反应式2H2+O2=2H2O

(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—外部—供给。对于燃料电池

要注意燃料在负极反应，02在正极反应，要注意电解质溶液或传导介质的影响，如碱性条

件下，Co2以CO歹形式存在。

【易错警示】：

!(1)熔融的金属氧化物作介质传导0?

!负极：Hi—2e÷O2'=H2O:正极：02÷4e^^=202«

!(2)碳酸盐作介质

：负极：H2-2e^+CθΓ=H2θ+CO2;正极：O2+4e^+2CO2=2COΓ,

!(3)复杂电极反应式的书写

I总体思路：黑M极=I总反应式-较简单一极

电极反应式

!遵循原理，信息优先，用守恒直接书写。

U________________________________________________________________________________________________

圜基础通关练

1.微型纽扣电池在现代生活中有广泛应用，有种银锌电池，其电极分别是Ag2θ和Zn,电

解质溶液为KoH溶液，电极反应式为：Zn+2OH--2e-=ZnO+H2O,Ag2O+H2O+2e=2Ag

+20H-,总反应式为：Ag2O+Zn=ZnO+2Ago根据上述反应式，判断下列叙述中正确的是

A.在使用过程中，电池负极区溶液的PH增大

B.在使用过程中，电子由Ag2θ经外电路流向Zn极

C.Zn是负极，Ag2θ是正极

D.Zn极发生还原反应，Ag2θ极发生氧化反应

【答案】C

【解析】A.根据元素化合价变化知，Zn失电子而作负极，负极上OH-参加反应导致其浓度

减小，溶液的碱性降低，PH减小，故A错误；

B.该原电池中，Zn是负极、Ag2θ是正极，电子从负极Zn沿导线流向正极Ag2θ,故B错

误；

C.电池反应中Zn元素化合价由O价变为+2价、Ag元素化合价由+1价变为O价，所以Zn

是负极、AgzO是正极，负极上发生氧化反应、正极上发生还原反应，故C正确；

D.Zn失电子发生氧化反应、AgzO得电子发生还原反应，故D错误：

故选：Co

2.Li-O。电池比能量高，在汽车、航天等领域具有良好的应用前景。近年来科学家研究了一

种光照充电Li-O2电池(如图所示)。光照时，光催化电极产生电子(e-)和空穴(h+),驱动阴

极反应(lʃ+e^=Li)和阳极反应(Li2O2+2h+=2Li++O2)对电池进行充电。下列叙述错误的是

A.充电时，电池的总反应Li2O2=2Li+O2

B.充电效率与光照产生的电子和空穴量有关

C.放电时，Li+从正极穿过离子交换膜向负极迁移

D.放电时，正极发生反应θ2+2Li++2e-=Liq?

【答案】C

【解析】充电时光照光催化电极产生电子和空穴，驱动阴极反应(Li++e=Li+)和阳极反应

(Li2θ2+2h+=2Li++θ2),则充电时总反应为Li2O2=2Li+O2,结合图示,充电时金属Li电极

为阴极，光催化电极为阳极；则放电时金属Li电极为负极，光催化电极为正极；据此作答。

A.光照时，光催化电极产生电子和空穴，驱动阴极反应和阳极反应对电池进行充电，结合

阴极反应和阳极反应，充电时电池的总反应为Li2θ2=2Li+Ch,A正确；

B.充电时，光照光催化电极产生电子和空穴，阴极反应与电子有关，阳极反应与空穴有关，

故充电效率与光照产生的电子和空穴量有关，B正确；

C.放电时，金属Li电极为负极，光催化电极为正极，Li+从负极穿过离子交换膜向正极迁

移，C错误；

D.放电时总反应为2Li+O2=Li2O2,正极反应为O2+2Li++2e=Li2O2,D正确；

答案选C。

3.某科研小组用碱性甲烷燃料电池制备Co(HzPC)Jz,其工作原理如图所示(已知电解装置

的电极材料分别为金属钻和不锈钢)：

下列有关说法错误的是

A.N电极为不锈钢

B.电极n处电极反应式为：CH4-8e-+8OH=CO2+6H2O

C.电解一段时间后，N极区溶液PH增大

D.膜a、膜C均为阳离子交换膜

【答案】B

【解析】根据图示，M电极所在为阳极室，M电极为阳极，N电极为阴极，则碱性甲烷燃

料电池中m电极为正极，n电极为负极；据此分析作答。A.该装置用于制备Co(H2PO2)2,

M电极为阳极，则M电极为金属Co,M电极的电极反应为Co-2e=Co2÷,N电极为不锈钢，

A正确；

B.n电极为碱性甲烷燃料电池的负极，n电极通入CH4,电极反应式为C%8e+1()OH=CO；

+7H2O,B错误；

C.N电极为阴极，N电极电极反应为2H2θ+2e-=H2↑+2OH∖电解一段时间后，N极区碱性

增强，溶液的PH增大，C正确：

D.阳极室中的Co?+通过膜a进入产品室，膜a为阳离子交换膜，原料室中HJO2通过膜b

进入产品室，膜b为阴离子交换膜，则原料室中Na+通过膜C进入阴极室，膜C为阳离子交

换膜，D正确；

答案选B。

4.已知蓄电池在充电时作电解池，放电时作原电池.如图是铅蓄电池的工作示意图，其反

该电

应原理为：Pbθ2+Pb+2HSθ4？==≥2PbSθ4+2HO下列说法中错误的是()

2充电2

A.b电极放电后转化为C电极

B.电极a和d都发生还原反应

2

C.b的电极反应式：Pb+SO4-2e→PbSO4

D.放电后硫酸溶液的PH增大

【答案】B

【解析】A.b是蓄电池负极，放电时负极反应为Pb+SO4Z-2e=PbSO4,b电极放电后转化

为PbSθ4电极，故A正确；

B.a是蓄电池的正极，a发生还原反应，d是电解池阳极，阳极发生氧化反应，d极发生氧

化反应，故B错误；

2

C.b为蓄电池负极，负极反应式为：Pb+Sθ4-2e-PbSO4,故C正确;

D.放电时总反应为Pbo2+Pb+2H2SO4=2PbSO4+2H2O,消耗硫酸，氢离子浓度降低，溶

液PH增大，故D正确；

选B0

可充电电池常考查内容

(1)充、放电时电极的判断。

(2)充、放电时电极反应及反应类型的判断。

(3)充、放电时离子(外电路中电子的移动方向的判断)。

(4)充、放电时电解质溶液离子浓度的变化，特别是酸、碱性的变化。

原电池中电流方向：外电路中由电池正极流向负极；电池内部，由负极流回正极。

原电池中电子移动方向：外电路中由电池负极流向电池正极，内电路电解质溶液中无电子通

过。

‘查缺补漏练

5.第三代混合动力车目前一般使用锲氢电池(M表示储包合金)，电池总反应式为

放电

H2+2NiOOH2Ni(OH)2o汽车上坡或加速时，电动机提供推动力：下坡或刹车时，电池

处于充电状态。下列说法中正确的是

A.放电时甲为负极，充电时为阳极

B.汽车上坡时发生图中虚线所示的过程

C.汽车下坡电流的方向为：甲电极T发动机T乙电极

D.汽车下坡时，甲电极周围溶液的PH减小

【答案】C

放电

【解析】银氢电池总反应H2+2NiOOH.-∙2Ni(OH),放电过程(原电池原理：化学能转化

羌电2

为电能)乙中NioOH得电子发生还原反应作正极：NiOOH+e-+H2O=Ni(OH)2+OH^„甲中

H2(以MHn形式)发生氧化反应作负极：H2-2e-+20H-=2H2Oo充电过程(电解池原理:

电能转化为化学能)乙作阳极，Ni(OH)2失电子发生氧化，甲作阴极，水中的氢离子得电子

发生还原反应。据此解答。

A.根据分析，放电时甲电极H?(以MHn形式)失去电子发生氧化反应作负极，充电时甲

电极2HzO+2e-=H2↑+2OH,发生还原反应作阴极，A项错误；

B.汽车上坡或加速时，电动机提供推动力，发生原电池原理，发生图中实线所示的过程。

下坡或刹车时，电池处于充电状态，发生电解池原理，发生虚线所示过程，B说法错误；

C.汽车下坡电池处于充电状态，甲作阴极乙作阳极，电流从电源的正极流向阳极，阴极流

向电源负极，不经过内电路，故电流方向为：甲电极一发动机T乙电极，C项正确；

-

D.汽车下坡时电池处于充电状态，甲电极为阴极：2H2O+2e-=H2↑+2OH,周围溶液碱性

增强，PH增大，D项错误；

答案选C。

6.铁银蓄电池又称爱迪生电池，放电时的总反应为：Fe+Ni203+3H20=Fe(OH)2+2Ni(OH)2o

下列有关该电池的说法不正确的是

A.放电时，溶液中OH-移向负极

B.放电时，负极反应为Fe+2OH--2e-=Fe(OH)2

C.充电过程中，阴极附近溶液的PH降低

D.充电时，阳极反应为2Ni(OH)2+2OH-2e=Ni2θ3+3H2θ

【答案】C

【解析】根据放电时总反应Fe+Ni2O3+3H2O=Fe(OH)2+2Ni(OH)2可知，放电时，Fe做

负极，发生氧化反应，电极反应式为：Fe+2OH-2e=Fe(OH)2,Ni2O3做正极，发生还原

反应，电极反应式为：Ni2θ3+3H2O+2e-=2Ni(OH)2+2OH；充电时，Fe电极做阴极，阴极

电极反应式为：Fe(OH)2+2e=Fe+2OH∙,Ni2O3做阳极，阳极电极反应式为：2Ni(OH)

2+2OH-2e-Ni2θ3+3H2Oo

A项、放电时，阴离子向负极移动，溶液中OH-移向负极，故A正确：

B项、放电时，Fe做负极，发生氧化反应生成Fe(OH)2,电极反应式为：Fe+20H-2e=Fe

(OH)2,故B正确；

C项、充电时，Fe电极做阴极，阴极电极反应式为：Fe(OH)2+2e=Fe+2OH-,阴极附近溶

液的PH会升高，故C错误；

D项、充电时，Ni2O3做阳极,阳极电极反应式为：2Ni(OH)2+2OH-2e=Ni2O3+3H2θ,故

D正确。

故选Co

7.下图是Zn-空气二次电池(锌和铝的某些性质相似)，电池内聚丙烯酸钠吸收了KOH溶液

形成导电凝胶。下列说法错误的是

A.放电时，K+向PVC-RU02电极移动

B.放电时，锌电极发生反应为Zn-2e+4OH=Zn。；+2比0

C.充电时，阳极附近PH减小

D.充电时，导线中每通过4mol电子，阴极产生22.4L（标况下Kh

【答案】D

【解析】根据题干信息可知，Zn-二次电池中，放电时，负极反应式为Zn-2e+4OH-=Zn0；

+2H2O（Zn与AI性质相似，在碱性条件下以Zn存在），正极氧气得电子生成氢氧根离

子，其电极反应式为：O2+4e+2H2O=4OH；充电时，电极反应式相反，利用原电池与电

解池工作原理分析解答。

A.放电式Zn极为负极，PVC-RU。2电极为正极，所以K+向PVC-RUCh电极移动，A正确；

B.放电时，锌电极发生失电子的氧化反应，根据上述分析可知，其电极反应式为

Zn-2e+40H-Znθj^+2H2O,B正确；

C.充电时，阳极区的电极反应式为：4OH-4e=O2↑+2H2O,消耗氢氧根离子的同时生

成水，所以阳极附近PH减小，C正确；

D.充电时，导线中每通过4mol电子，阳极产生氧气的物质的量为Imo1,所以标况下其体

积为ImOl×22.4L√mol=22.4L,D错误；

故选D。

8.某甲醇燃料电池装置如图所示，下列说法错误的是

-

A.乙池负极反应为：CH3OH-6e+3CO;=4CO2↑+2H2O

B.乙池中电池工作时，Co:不断移向负极

C.甲池中Cu电极发生的反应为2Cl--2e-=Cl2↑

D.甲池中CU电极发生的反应为2C1-消耗时，C极上放出气体体积（标准状况下）为67.2L

【答案】C

【解析】乙为甲醇燃料电池，通入甲醇的一极负极、通入氧气的一极为正极；甲池为电解池，

铜与电源正极相连，铜为阴极，C与电源负极相连，C为阴极.

A.乙池为原电池，乙醇在负极失电子生成二氧化碳，反应式为CH30H-6e+3C01

=4CO2↑+2H2O,故A正确；

B.原电池中阴离子移向负极，乙池是原电池，电池工作时，COj不断移向负极，故B正

确；

C.甲是电解池，铜与电源正极相连，铜是阳极，CU电极发生的反应为Cu-2e=Cu2+,故C

错误；

D.根据乙池中反应CH3θH-6e+3Cθj=4Cθ2f+2H2θ,当32g甲醇被消耗时，转移电子

32s

产•x6=6mol,C极是电解池阴极，发生反应2H++2e=H23根据电子守恒，放出3mol

32g∕mol

氢气，体积（标准状况下）为67.2L,故D正确；

选C。

一、燃料电池中电极反应式的书写

第一步：写出电池总反应式

燃料电池的总反应与燃料的燃烧反应一致，若产物能和电解质反应则总反应为加和后的反应。

如甲烷燃料电池（电解质为NaOH溶液）的反应式为

CH4+2O2=CO2+2氏0①

CO2+2NaOH=Na2CO3+H2O②

①式+②式得燃料电池总反应式为CH4+2O2+2NaOH=Na2CO3+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是随着电解质溶液的不同，

其电极反应式有所不同，大致有以下四种情况：

（1）酸性电解质溶液环境下电极反应式：

+

O2+4H+4e=2H2OO

（2）碱性电解质溶液环境下电极反应式：

O2+2H2O+4e=40H。

（3）固体电解质（高温下能传导O?）环境下电极反应式：

O2÷4ez^=2O20

（4）熔融碳酸盐（如熔融K2CO3）环境下电极反应式：

O2+2CO2+4e=2C0f»

第三步：根据电池总反应式和正极反应式写出负极反应式

电池反应的总反应式一电池正极反应式=电池负极反应式。因为02不是负极反应物，因此

两个反应式相减时要彻底消除02。

二、二次电池的解题思路

能力提升练

9.研究人员设计出新型固体氧化物燃料电池（如图），利用该燃料电池在高温下可实现乙烷

脱氢制乙烯，并产生电能，下列叙述错误的是

A.C2H6-C2H4发生氧化反应

B.ImolC2H6转化为C2H4时转移电子数为2NA

C.N极为正极，电极反应为：Ch+4e-+2H2C)=4OH-

D.该电池工作时电子从M电极经导线流向N电极

【答案】C

【解析】A.C2H6-C2H4变化过程中C的化合价从-3到-2价，失电子发生氧化反应，故A

正确；

B.ImolC2H6->C2H4转移电子为1x2XImOl=2mol,即ImOIC2也转化为C2H4时转移电子数

为2NA,故B正确；

C.电解质中有H+,则正极反应为02在酸性介质中的反应，电极反应式为：O2+4H++4e=2H2O,

故C错误：

D.该电池的M极为负极，N极为正极，电子由负极流出，经导线流向正极，故D正确；

故选：Co

10.在固态金属氧化物燃料电池中，以H2-C0混合气体为燃料,基本原理如图所示。下列说

法不正确的是

A.X极是原电池的负极,发生氧化反应

B.负极的电极反应式为H2+O2―-2e^^===H2θ∖CO+O2-2eCO2

C.Y极每消耗16g‰电路中有2mol电子通过

D.同温同压下两极消耗的气体体积之比是1:1

【答案】D

【解析】A项，X电极上的变化为H2TH2O、CO→CO2,该过程为氧化反应，X为负极，

22

正确；B项，负极的电极反应式为：H2+O--2e-H2OsCO+O-2e=CO2,正确；C项，n

16g

(O2):∣=0.5mol,Y极为正极，Y极电极反应式为02+4e=20'每消耗I6gθ2电

路中通过电子物质的量为0.5molx4=2mol,正确；D项，根据正负极得失电子数相等，同温

同压下正负极消耗的气体体积之比为1:2,错误；答案选D。

点睛：燃料电池中，通入Ch的一极为正极，通入燃料的一极为负极；燃料电池的电池反应

一般与燃烧反应相同(注意：碱性条件下不生成C02,生成Cθ3方);书写燃料电池的电极反

应式一般要熟记正极的电极反应式，酸性条件下正极电极反应式为：4H÷+O2+4e-=2H2O,

碱性条件下正极电极反应式为：2H2θ+Ch+4e-=4OH-,熔融氧化物中正极电极反应式为：O2

+4e-=2O∖熔融碳酸盐中正极电极反应式为：Ch+4e∙+2Cθ2=2CθF,负极电极反应式由电

池总反应减去正极电极反应式消去O2得到。

11.一种大型蓄电系统的工作原理如图所示。左右两侧为电解质储罐，中央为电池，电解质

通过泵不断在储罐和电池间循环；电池中间为仅允许Na,通过的离子选择性膜；放电前，被

膜隔开的电解质为NazJ和NaBn,放电时左侧电极电势较高，放电后，分别变为NazS,和

NaBro下列说法错误的是

A.左侧储罐中的电解质为NaBr3ZNaBr

B.电池放电时，ImOINaBn失去2mol电子

C.电池充电时，阴极的反应式为Na2S,+2Na++2e∙=2NaS

D.充电过程中，Na+通过离子选择性膜从左向右迁移

【答案】B

【解析】放电时左侧电极电势较高，左侧为正极；放电时NaAzTNaAil,NaBn-NaBr;

由题中所给信息分析可知该电源工作的总反应为2Na@+NaB^⅛-Na2S4+3NaBr。

A.放电时左侧电极电势较高,左侧为正极，正极发生还原反应,可知发生反应为NaBn-NaBr,

则左侧储罐中的电解质为NaBrl/NaBr,故A正确：

B.电池放电时，正极ImOlNaBr、转化为3molNaBr,得到2mol电子，故B错误；

C.电池充电时,阴极上Nad转化为Na?S2,电极反应式为Na2S4+2Na++2e「=ZNa^S?,故

C正确；

D.放电时，左侧为正极、右侧为负极，充电时，左侧为阳极、右侧为阴极，Na+通过离子

选择性膜从左向右迁移，故D正确：

选B0

12.Ph表示苯基，三苯基胺(PhsN)在一定条件下可失去一个电子形成PtυN+0一种铝胺电池

工作原理示意图如下。下列说法错误的是

A.放电时电子由Al电极流出

B.离子交换膜为阳离子交换膜

C.充电时阴极的电极反应式为4Al2Cl7+3e^≈Al+7AlCU

D.理论上每生成ImolPh3N,外电路通过Imol电子

【答案】B

【解析】A.Al是活泼的金属，放电时作负极，因此放电时电子由Al电极流出，故A正确;

B.放电时，负极上Al失电子和AlC1；反应生成AbC1；,电极反应式为AI-3e+7AlCl；=Al2Cl

因此离子交换膜为阴离子交换膜，故B错误；

C.充电时阴极的电极反应式为放电时负极反应是的逆反应,则为4ALCl；+3e=Al+7AlCl；,

故C正确；

+

D.充电时Ph3N失电子生成Ph3N,则生成1个Ph3N转移1个电子，所以理论上每生成

ImolPhsN,外电路通过Imol电子,故D正确;

故选B0

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1.可充电电池

(1)可充电电池有充电和放电两个过程，放电时是原电池反应，充电时是电解池反应。

(2)放电时的负极反应和充电时的阴极反应互为逆反应，放电时的正极反应和充电时的阳极

反应互为逆反应。将负(正)极反应式变换方向并将电子移项即可得出阴(阳)极反应式。

(3)充、放电时电解质溶液中离子移动方向的判断

分析电池工作过程中电解质溶液的变化时，要结合电池总反应进行分析。

①首先应分清电池是放电还是充电。

②再判断出正、负极或阴、阳极。

放电：阳离子T正极，阴离子T负极；

充电：阳离子T阴极，阴离子T阳极；

总之：阳离子T发生还原反应的电极；阴离子一发生氧化反应的电极。

2.离子交换膜电池

离子交换膜是一种含离子基团的，对溶液里的离子具有选择透过能力的高分子膜。

(1)膜的功能：使阴、阳离子选择性定向移动，使电解质溶液的电荷守恒。

⑵类型：

①阳离子交换膜：只允许阳离子通过，阻止阴离子和气体通过。

②阴离子交换膜：只允许阴离子通过，阻止阳离子和气体通过。

③质子交换膜：只允许质子(H*)通过。

(3)作用：隔离某些物质，防止副反应，常用于物质的制备、分离和提纯。

3.判断原电池正负极的六种方法

电极材料、电极现象、电子移动方向、离子移动方向、得失电子、电解质溶液。

(1)负极：较活泼金属、氧化反应、电子流出、电流流入、阴离子移向的一极、不断溶解。

(2)正极：不活泼金属或非金属、还原反应、电子流入、电流流出、阳离子移向的一极、电

极增重。

4.书写电极反应式的三个原则

(1)共存原则

因为物质得失电子后在不同介质中的存在形式不同，所以电极反应式的书写必须考虑介质环

境。当电解质溶液呈酸性时，不