第17讲 原电池 化学电源（讲义）-2023年高考化学一轮复习（解析版）

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

JL夯基点夯实基础争上一本

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KC1、KNCh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=Zn21Cu21+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KC1溶液和琼脂制成的胶冻，K"移向正极，。移向负极

离子移向

电池反应

Zu+Cu2b=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CiP+直接反应，使电池效率降低

比较原电池n：温度不变，化学能只转化为电能，两极反应在不同区域，

Zn与C/+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)

失e,电子沿导线传递，有电流产生

0

|两式加|

|验总式|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L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H2s。4反

应时加入少量CuS04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.

⑶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。

身基础通关练

1.图为某原电池装置，其总反应为Fe+Cu2+=Fe2++Cu。有关说法不正确的是

CuSC>4溶液

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Cu?+变成Cu,故Cu电极上有固体析出，D正确；

故选Bo

【答案】A

【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.钳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A。

3.下列关于如图所示装置的叙述中错误的是

锌^?］铜

稀硫酸

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-C02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

电极a电极b

A.该电池可选用K2co3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3co/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3cOz+4e=2CO；+C,电极a为负极，电极反应式为

KSn-e=K++Sn«

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。

扫盲点查缺补漏奋进双一流

(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'应结合0H

一生成水•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。

‘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

甲乙

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，铜片表面有氢气产

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"+H2T反应，溶液的以父)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)+CL(g)=2HCl(g)A//=-184kJ/mol

②HC1(aq)+NaOH(aq)=NaCl(aq)+H,O(l)AW=-57.3kJ/mol

③N2(g)+O2(g)=2NO(g)AH=+183kJ/mol

④Fe⑸+2Fe"(aq)=3Fe"(aq)AW=-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FeCL溶液中，将FeCh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B。

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

氧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

电极I盐桥电极n

(Pt)Yi^(cu)

FeC森液CuCl京液

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H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n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。

年军攻重点一规律方法征战985

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—有气泡产生的电极

2.特殊情况

(1)金属的活动性受所处环境的影响。如Mg、A1的活动性:在中性或酸性溶液中活动性Mg>AI；

而在碱性溶液中，A1可以与OFT反应，而Mg不反应，所以Mg与A1用导线连接后放入

NaOH溶液中，A1是负极，Mg是正极。

(2)Fe、Cu相连，浸入稀HNO3中，Fe作负极；浸在浓HNCh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OFT失电子，则H*或0丁均来自于水的电离

酸性溶液反应物或生成物中均没有OPT

碱性溶液反应物或生成物中均没有H+

水溶液不能出现。2一

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（〃底）。

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：还原剂一讹-=氧化产物

正极反应：氧化剂+〃e==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、KN03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

电解质电解质

KOHKOH

多露性镁多孑足性

炭材料炭材料

A.正极的电极反应式：Ch+4e-+2H20-40比

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2moi电子时，负极质量增加58g

D.电池反应产物Mg（0H）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-Mg(OH)2,多孔活性炭材

料电极作正极，电极反应式为Ch+4e+2H2。一4OH、

A.由分析可知多孔活性炭材料电极作正极，电极反应式为O2+4e+2H20T40H,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-+2OH-Mg(OH)2可知当外电路中流过2moi电子时，产生Imol

Mg(0H)2，负极材料增重2moiOH-的质量即34g,C错误；

D.Mg(0H)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NOx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

阳离子交换膜

A.NO?发生氧化反应

+

B.负极：CH4+2H2O-8e^CO2+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】CH&生成CO2是氧化反应，通入的一极是电源的负极，电极反应式：CH4+

2H2O-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NO?生成N?和

H2O0

A.据分析，NO2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B。

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AlCb、FeCL、CuCL均不能采用将溶液直接蒸干的方法

C.将Mg棒和A1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.A1C13、FeCh.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直接蒸干的方法制备AlCb、FeCb、CuCh.B正确；

C.电解质溶液为NaOH溶液时，Mg不与NaOH溶液反应，而A1与NaOH溶液反应，所

以A1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Co

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、Mg”氧化性弱，所以该电池工作时Mg失去电子结合F生成

MgFi,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

LaSrMnO4F2+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LaSrMnO4+2F-2e=LaSrMnO4F2,阴极反应式为

MgF?+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LaSrMnCUF?得电子发生还原反应，电极反应方程式为

LaSrMnO4F2+2e=LaSrMnO4+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

；%汇夯基点一夯实基础争上一本

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+2NH4cl=ZnCb+M112O3+2NH3+H20

负极：—Zn—2e-=Zn2'_。

正极：2NH^+2e-=2NH3+H2?>2MnO2+H2=2MnOOH

⑵碱性锌钛干电池

2负极(Zn),电极反应式：

锌粉和KOH

的混合物

LMnO,Zn+2OH-2e=Zn(OH)

!I2

卜金属外壳

i正极(MnCh),电极反应式：

MnO2+2H2O+2e=2Mn00H+20H

总反应：

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

(3)锌银电池(图二)

浸了KOH(aq)的隔板

图二

负极材料：Zn

电极反应：Zn+20H-2e=Zn(OH)2

正极材料：Ag2。

电极反应：AgjO+HiO+2e=2Ag+20H

总反应：Zn+Ag?O+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

PbCV正极)

⑴放电时的反应：(原电池)

①负极反应：Pb(s)+SOF(aq)—2e=PbSO4(s)

-

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

③总反应：Pb(s)+PbCh⑸+2H2so4(aq)=2PbSO4(s)+2H2。⑴

(2)充电时的反应：(电解池)

①阴极反应：PbSCMs)+2e-=Pb(s)+S0/(aq)

②阳极反应：PbSO4(s)+2H2O(l)-2e=PbO2(s)+4H'(aq)+SO3(aq)

通申

③总反应：2Pbsc)4)+2比0⑴MMPb(s)+PbCh⑸+2H2SOM叫)

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0

(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

负极反应式_2H-4e=4H+_

2_2H2—4b+40H=4H2O_

正极反应式_O+4e+4H，=2HO_

22_O2+4e-+2H2O=4OH_

总反应式2H2+O2=2比0

(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

负极：H2-2e+02==H20；正极：C)2+4e-=2C)2-。

(2)碳酸盐作介质

负极：H2-2e+COr=H2O+CO2;正极：。2+4b+2co2-2CO＞。

(3)复杂电极反应式的书写

总体思路：彘|复杂电£极=|原-----变-----］-I较巡简单端--极

遵循原理，信息优先，用守恒直接书写。

I____________________________________________________________________________________________________________________________

圜

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Ag20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+2Ag。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Ag?O经外电路流向Zn极

C.Zn是负极，Ag2。是正极

D.Zn极发生还原反应，Ag?O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0H-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、AgzO是正极，电子从负极Zn沿导线流向正极Ag2O,故B错

误；

C.电池反应中Zn元素化合价由0价变为+2价、Ag元素化合价由+1价变为0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、Ag?O得电子发生还原反应，故D错误；

故选：C。

2.Li-O2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(e)，驱动阴

极反应(Li*+e-=Li)和阳极反应(Li2Ch+2h+=2Li++O2)对电池进行充电。下列叙述错误的是

光

催

金

化

属

电

锂

极

A.充电时，电池的总反应LizO2=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5+2Li++2e-=Lia

【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

++

(Li2O2+2h=2Li+O2),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Li2Ch=2Li+O2,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(H2POJ2,其工作原理如图所示(己知电解装置

的电极材料分别为金属钻和不锈钢)：

------------燃料电池--------------

胶

liftN

发

破

气

酸

化

钻

产品室3原料室钠

溶

稀

溶

液

液

室

阳N叫PO,溶液

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-+SOH-=C02+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CH4-8e+10OH=CO；

+7H2O,B错误；

C.N电极为阴极，N电极电极反应为2H2O+2e-=H2f+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H2POz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：PbO2+Pb+2H2SO4；=^2PbSO4+2H2O下列说法中错误的是()

充电

Cirh

%aPtibPtcRd

放电充电

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+SCh?=2e-=PbSC)4,b电极放电后转化

为PbSCM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+SO4-2e-PbSO4,故C正确；

D.放电时总反应为PbCh+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B。

，.星扫盲点——查缺补漏奋进双一流

可充电电池常考查内容

⑴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银氢电池(M表示储包合金)，电池总反应式为

放电

H2+2NiOOH2Ni(OH)2»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：甲电极一发动机一乙电极

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+2NiOOH2Ni(OH)2,放电过程(原电池原理：化学能转化

充电

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-o甲中

H2(以MHn形式)发生氧化反应作负极：H2-2e-+2OFT=2H2O。充电过程(电解池原理：

电能转化为化学能)乙作阳极，Ni(OH”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H2(以MHn形式)失去电子发生氧化反应作负极，充电时甲

电极2H2O+2e-=H2f+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：甲电极一发动机一乙电极，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-=H2T+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+Ni2O3+3H2O=Fe(OH)2+2Ni(OH)2»

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-=Ni2O3+3H2O

【答案】C

【解析】根据放电时总反应Fe+Ni2Ch+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,N2O3做正极，发生还原

反应，电极反应式为：Ni2O3+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,NizCh做阳极，阳极电极反应式为：2Ni(OH)

2+2OH-2e-Ni2O3+3H2O»

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+2OH-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,NizCh做阳极，阳极电极反应式为：2Ni（OH）2+2OH-2e-Ni2O3+3H2O,故

D正确。

故选C。

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

导电凝胶Zn/\

A.放电时，K+向PVC-RuO2电极移动

B.放电时，锌电极发生反应为Zn-2e-+4OH=ZnO；+2H2O

C.充电时，阳极附近pH减小

D.充电时，导线中每通过4moi电子，阴极产生22.4L（标况下）02

【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=ZnO；-

+2H2O（Zn与Al性质相似，在碱性条件下以ZnO『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-RuCh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+4OH-ZnO：+2比0,B正确；

C.充电时，阳极区的电极反应式为：4OH--4e^O2T+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4moi电子，阳极产生氧气的物质的量为Imol,所以标况下其体

积为Imolx22.417moi=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

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2Cr-2e=Cbf

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CH3OH-6e+3COj

=4CChT+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，CO：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-=CM+,故C

错误；

D.根据乙池中反应CH3OH-6e+3c4cChT+2H20,当32g甲醇被消耗时，转移电子

32g

—-x6=6mol,C极是电解池阴极，发生反应2H++2已=氏3根据电子守恒，放出3moi

32g/mol

氢气，体积（标准状况下）为67.2L,故D正确；

选C。

规律方法征战985

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+2H2O①

C02+2NaOH=Na2CO3+H20②

①式+②式得燃料电池总反应式为CH4+202+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02,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：

-

Ch+4H++4e=2H2O,

（2）碱性电解质溶液环境下电极反应式：

O2+2H2O+4e=40H。

⑶固体电解质（高温下能传导。2一）环境下电极反应式：

C）2+4e=202。

（4）熔融碳酸盐（如熔融K2co3）环境下电极反应式：

O2+2CO2+4e=2CO5。

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。2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

y正极一得也孑发生还屈反应

（放gH负板一失也孑城住氧化反应

正树阳拗一失也孑发佳乳化区应

（先也）~（负检积极f/孑发性还原反应

曲解泄麻理）

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：O2+4e+2H2O=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lx2xlinol=2mol,即ImolC2H6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+O2J2e-===H2O、C0+O2--2e-^-CO2

C.Y极每消耗16go2,电路中有2moi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H2一比0、CO-CCh,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=H2O,C0+O-2e=CO2,正确：C项，n

16g_

(O2)=77-；-=0.5mol,Y极为正极，Y极电极反应式为G>2+4e-=2C)2-,每消耗16go2电

32g/mol

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。2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CCh,生成COF)；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：2H2O+Ch+4e-=4OH,熔融氧化物中正极电极反应式为：O2

+4e-=20、熔融碳酸盐中正极电极反应式为：O2+4e+2co2=2CO3%,负极电极反应式由电

池总反应减去正极电极反应式消去02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Na2s2和NaBn,放电时左侧电极电势较高，放电后，分别变为Na2s,和

NaBr。下列说法错误的是

电解质离子选电解质

择性膜

电

电

解质

电

电解质电解质电解质