高考化学一轮复习讲练测第18讲原电池　化学电源（讲）（原卷版+答案解析）

第18讲原电池化学电源

目录

第一部分：网络构建（总览全局）

第二部分：知识点精准记忆

第三部分：典型例题剖析

高频考点1考查原电池的工作原理

高频考点2考查原电池正、负极的判断

高频考点3考查原电池原理的应用

高频考点4考查可充电电池（二次电池）

高频考点5考查新型电源（新型燃料电池）

正文

第一部分：网络构建（总览全局）

单液原电池

盐桥中装有饱和的KCI、

KNO3等溶液和琼胶制成

的胶冻

连

内电

正极：还原反应

路

形成

闭

回路工作原理负极：氧化反应

荷，布\盐桥的作用

加快反应解

电池不断/

盐桥一双液原电池

产生电流J一次电池

盐桥中离子移向：盐制造化学电源二次电池

桥含饱和应用燃料电池

KCI（KN03）溶

液，K+移向正极，比较金属的活动性强弱

Cl-（NO3-）移向

用于金属防护

奂极

明确两极的反应物

自发进行的氧化还原反应

活一性不同的两电极

电极反应式的书写

电解质溶液

的电极直接或间接接触、闭合回路

两电极插入电解质溶液中,

第二部分：知识点精准记忆

知识点一原电池的工作原理及应用

1.概念和反应本质

原电池是把化学能转化为电能的装置，其反应本质是自发进行的氧化还原反应。

2.构成条件

(1)一看反应：看是否有能自发进行的氧化还原反应发生(一般是活泼性强的金属与电解质溶液反应)。

(2)二看两电极：一般是活泼性不同的两电极。

(3)三看是否形成闭合回路，形成闭合回路需三个条件：

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.工作原理

以锌铜原电池为例

将3沿导线传递，有电流产生

(1)反应原理

①电子移动方向：锌失电子逐渐溶解变成zi?+进入溶液，电子从负极经导线流入正极。

②离子移动方向：阴离子向负极移动(如SOK),阳离子向正极移动(如Zr?+和H+,溶液中H+在正极上得电

子形成氢气在铜片上冒出)。

③两极电极反应式

负极(锌极)：Zn—2屋=Zn2+(氧化反应)。

正极(铜极)：2H++2鼠=H2(还原反应)。

+2+

总反应：Zn+2H=Zn+H2to

(2)单液原电池和双液原电池对比

比较项目单液原电池双液原电池

相同点正负极，电极反应，总反应式，电极现象

不同能量变化化学能转化为电能和热能化学能只转化为电能

点反应区域两极反应在相同区域两极反应在不同区域

(3)双液原电池中盐桥的组成和作用

①盐桥中装有饱和的KC1、KNCh等溶液和琼胶制成的胶冻。

②盐桥中离子移向：盐桥含饱和KC1(KNCh)溶液，K+移向正极，Cl(NO3-)移向负极

③盐桥的作用：a.连接内电路，形成闭合回路；b.平衡电荷，使原电池不断产生电流。

4.原电池原理的应用

(1)比较金属的活动性强弱：原电池中，负极一般是活动性较强的金属，正极一般是活动性较弱的金属(或非

金属)。

(2)加快化学反应速率：一个自发进行的氧化还原反应，形成原电池时会使反应速率增大。如在Zn与稀硫酸

反应时加入少量CuSC14溶液构成原电池，反应速率增大。

(3)用于金属的防护：使被保护的金属制品作原电池正极而得到保护。如要保护一个铁质的输水管道或钢铁

桥梁等，可用导线将其与一块锌块相连，使锌作原电池的负极。

(4)设计制作化学电源

①拆分反应：将氧化还原反应分成两个半反应。

②选择电极材料：将还原剂(一般为比较活泼的金属)作负极，活泼性比负极弱的金属或非金属导体作正

极。如果还原剂不是金属而是其它还原性物质，可选择惰性电极——石墨棒、拓片作负极。

③构成闭合回路：电解质溶液一般要能够与负极发生反应，或者电解质溶液中溶解的其他物质能与负极发

生反应(如溶解于溶液中的空气)。如果两个半反应分别在两个容器进行(中间连接盐桥)，则两个容器中的

电解质溶液应含有与电极材料相同的金属的阳离子。

④画装置图：结合要求及反应特点，画出原电池装置图，标出电极材料名称、正负极、电解质溶液等。

知识点二常见化学电源及工作原理

1.化学电源的优点和优劣判断标准

(1)相对其他能源，电池的优点是能量转换效率较高，供能稳定可靠，形状、大小可根据需要设计，使用方

便等。

(2)判断电池优劣的标准是电池单位质量或单位体积所能输出的比能量或比功率及可储存时间的长短。

2.日常生活中的几种电池

(1)碱性锌镒干电池——一次电池

正极反应：2MnO2+2H2。+2e-=2MnOOH+2OJT；

-

负极反应：Zn+20H-2e"=Zn(OH)2；

总反应：Zn+2MnO2+2H2O=2MnOOH+Zn(OH)2。

(2)银锌电池——一次电池

浸有KOH(aq)的隔板金属外壳

Ag2。正极

-

负极反应：Zn+2OH--2e=Zn(OH)2；

正极反应：Ag2O+H2O+2e--2Ag+2OfT；

总反应：Zn+AgiO+H2O=Zn(OH)2+2Ag0

(3)锂电池——一次电池

Li-SOCb电池可用于心脏起搏器。该电池的电极材料分别为锂和碳，电解液是LiAlCL-SOCb。电池的总

反应可表示为8Li+3soeb===6LiCl+Li2sO3+2S。

①负极材料为锂，电极反应为8Li—8e-===8Li+。

②正极的电极反应为3soeb+81===2S+SOr+6CF。

(4)二次电池(可充电电池)：放电后能充电复原继续使用

铅蓄电池是最常见的二次电池，负极材料是Pb,正极材料是PbO2。

/H2sC)4(aq)

Pb(负极)

①放电时的反应

a.负极反应：Pb+S01—2e==PbSC)4；

+

b.正极反应：PbO2+4H+SOF+2e-=PbSO4+2H2O；

c.总反应：Pb+PbO2+2H2SO4=2PbSO4+2H2O»

②充电时的反应

a.阴极反应：PbSO4+2e-=Pb+SOF;

+

b.阳极反应：PbSO4+2H2O-2e=PbO2+4H+SOf;

c.总反应：2PbSO4+2H2O=Pb+PbO2+2H2SO4=

注：可逆电池的充、放电不能理解为可逆反应。

3.图解二次电池的充放电

外接电源负极同一电极

/1I

还原反应：阴极--|充电可充电放电负极:氧化反应

氧化反应邛H极^—।赢匚正极:还原反应

\----------------------1

外接电源正极同一电极

4.二次电池的充放电规律

(1)充电时电极的连接：充电的目的是使电池恢复其供电能力，因此负极应与电源的负极相连以获得电子，

可简记为负接负后作阴极，正接正后作阳极。

(2)工作时的电极反应式：同一电极上的电极反应式，在充电与放电时，形式上恰好是相反的；同一电极周

围的溶液，充电与放电时pH的变化趋势也恰好相反。

5.“高效、环境友好”的燃料电池

(1)氢氧燃料电池是目前最成熟的燃料电池，可分为酸性和碱性两种。

种类酸性碱性

2H2—41=4H+

负极反应式2H2+40H-4e=4H2O

+-

正极反应式O2+4e-+4H=2H2OO2+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）甲烷燃料电池

①酸性介质（如H2so4）或传导质子（H+）固体介质

总反应式：CH4+2O2=CO2+2H2O»

+

负极反应式：CH4-8e~+2H2O=CO2+8H□

正极反应式：2。2+8屋+8H+=4氏0。

②碱性介质（如K0H）

总反应式：CH4+202+20H=C0f+3H2Oo

负极反应式：CH4-8e~+10OH^=COF+7H2Oo

正极反应式：2。2+8屋+4H2O=8OH，

③熔融盐介质（如K2c。3）

总反应式：CH4+2O2=CO2+2H2OO

2

负极反应式：CH4-8e+4CO3=5CO2+2H2Oo

正极反应式：2。2+8屋+4co2=4CC>32-。

④用能传导氧离子（0,的固体作介质

总反应式：CH4+2O2=CO2+2H2O=

2

负极反应式：CH4-8e+4O=CO2+2H2O»

正极反应式：2。2+8屋==4O\

（3）解答燃料电池题目的思维模型

（4）解答燃料电池题目的几个关键点

①要注意介质是什么？是电解质溶液还是熔融盐或氧化物。

②通入负极的物质为燃料，通入正极的物质为氧气。

③通过介质中离子的移动方向，可判断电池的正负极，同时考虑该离子参与靠近一极的电极反应。

6.化学电源中电极反应式书写的一般方法

（1）明确两极的反应物；

(2)明确直接产物：根据负极氧化、正极还原，明确两极的直接产物；

(3)确定最终产物：根据介质环境和共存原则，找出参与的介质粒子，确定最终产物；

(4)配平：根据电荷守恒、原子守恒配平电极反应式。

注意：①H+在碱性环境中不存在；②。2一在水溶液中不存在，在酸性环境中结合H+,生成H2O,在中性或

碱性环境结合H2O,生成OH、③若已知总反应式时，可先写出较易书写的一极的电极反应式，然后在电

子守恒的基础上，总反应式减去较易写出的一极的电极反应式，即得到较难写出的另一极的电极反应式。

第三部分：典型例题剖析

高频考点1考查原电池的工作原理

例1.(2023・河南洛阳•模拟预测)某种新型热激活电池的结构与工作原理如图所示。下列说法正确的是

A.电池冷却时，电子由电极b经过导线流向电极a

B.电池加热时，电极a的电势比电极b的低，且发生氧化反应

C.为了保证电池持久工作，理论上应不断地向电解质中补充Fe2+

D.应加入适量稀H2SO4使电解质溶液呈较强的酸性

【名师归纳】原电池的工作原理简图

_1

髓曲rag

阳离子一

一阴离子

--1电解质溶液I~

注意：①若有盐桥，盐桥中的阴离子移向负极区，阳离子移向正极区。

②若有交换膜，离子可选择性通过交换膜，如阳离子交换膜，阳离子可通过交换膜移向正极。

【变式训练】(2023广东•模拟预测)新型NaBH4/H2O2燃料电池总反应方程式为NaBH4+4H2O2=NaBO2+6H2。。

下列有关说法中正确的是

A.电池正极区发生氧化反应

B.电池工作时，将电能转化为化学能

C.电池工作时，H2O2得电子

D.电池在工作过程中，Na+从正极区向负极区迁移

高频考点2考查原电池正、负极的判断

例2.(2023・安徽・模拟预测)中科院开发的一种新型电池的反应原理如图所示，其中电解质LiCICU溶于混合

有机溶剂中，Li+通过电解质可自由移动，b极参与反应的物质是二氯亚碉（SOCb）,且有刺激性气味气体产

生。下列说法正确的是

A.a极为正极，电极反应式为LiCK）4+e-=Li+C10；

B.可用水代替有机溶剂

C.正极产生的有刺激性气味气体为C12

D.用该电池电解饱和食盐水（用惰性电极），若消耗Imol锂，则理论上阴阳两极共产生气体22.4L（标准状

况）

【题后归纳】判断原电池正、负极的5种方法

说明：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，不要形成活泼电极一定作负极

的思维定势。

【变式训练】（2023・陕西・西北工业大学附属中学模拟预测）利用小粒径零价铁（ZVI）的电化学腐蚀处理三氯

乙烯进行水体修复的过程如图所示。H+、Ch、NO；等粒子的存在会影响水体修复效果，设单位时间内ZVI

释放电子的物质的量为展，其中用于有效腐蚀的电子的物质的量为布。下列说法正确的是

三氯乙烯乙烯

有效腐蚀

④无效腐蚀

H,O(H+)

\NOW

0H-

A.增大单位体积水体中ZVI的投入量，可使rv增大

B.反应①在负极反生，反应②③④在正极发生

C.单位时间内，三氯乙烯脱去amol氯原子时力/=amol

D.反应④为NO；+10H+-8e=NH；+3H2O

高频考点3考查原电池原理的应用

例3.（2023・全国•高三专题练习）A、B、C、D都是金属，把C浸入A的硫酸盐溶液中，C的表面有A析

出；A与D组成原电池时，A质量减少；B与D构成原电池时，电子是从D经导线流向B。A、B、C、D

四种金属的活动性顺序为

A.A>B>C>DB.A>C>D>BC.C>A>D>BD.C>D>B>A

【题后归纳】利用原电池原理比较A、B两种金属活泼性的方法：将A、B两种金属用导线连接后，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

金属活泼性A>Bo

【变式训练1】（2023•全国•高三专题练习）现有A、B、C、D四种金属片：①把A、B用导线连接后同时浸

入稀硫酸中，B表面逐渐溶解；②把C、D用导线连接后同时浸入稀硫酸中，C发生氧化反应；③把A、C

用导线连接后同时浸入稀硫酸中，电子流动方向为A-导线-C

根据上述情况，下列说法中正确的是

A.在①中，金属片B发生还原反应

B.在②中，金属片C作正极

C.上述四种金属的活动性由强到弱的顺序是：A>B>C>D

D.如果把B、D用导线连接后同时漫入稀硫酸中，则金属片D上有气泡产生

【变式训练2】（加快氧化还原反应速率）把适合题意的图像填在横线上（用A、B、C、D表示）

(1)将等质量的两份锌粉a、b分别加入过量的稀硫酸，同时向a中加入少量的CuSCU溶液，产生H2的体积

V(L)与时间f(min)的关系是。

(2)将过量的两份锌粉a、b分别加入定量的稀硫酸，同时向a中加入少量的CuSCU溶液，产生H2的体积V(L)

与时间*min)的关系是o

⑶将⑴中的CuSCU溶液改成CH3coONa溶液，其他条件不变，则图像是。

高频考点4考查可充电电池(二次电池)

例4.(2023•安徽省广德中学模拟预测)氟离子电池是目前新型电池的一个重要研究方向。某全固态电解质的

氟离子电池工作时的示意图如图所示，下列有关说法正确的是

b极

t

固体电邮MiLaSrMnO,F

A.放电时，a极发生氧化反应，b极发生还原反应

B.充电时，a极接电源负极，b极接电源正极

C.放电时，a电极电势比b电极低

D.充电时，外电路每通过Imole-,固体电解质中有ImolF移动向a极

【题后归纳】可充电电池的思维模型

外接电源负极同一电极

II..I

还原反应：阴极*充电可充电放电|一••负极：氧化反应

氧化反应：阳极-~「篇笳」正极：还原反应

I।---------------1

外接电源正极同一电极

因此，充电时电极的连接可简记为“负接负后作阴极，正接正后作阳极”。

【变式训练】(2023•天津・耀华中学一模)高电压水系锌一有机混合液流电池的装置如图所示。下列说法错误

的是

ZmOHif

Zn

A.充电时,中性电解质NaCl的浓度增大

B.放电时，负极反应式为Zn-2e-+4OH=Zn（OH）j

C.充电时，ImolFQIh转化为FQ转移2mol电子

D.放电时，正极区溶液的pH增大

高频考点5考查新型电源（新型燃料电池）

例5.（2023・河南•模拟预测）水系锌离子电池由于具有对环境友好、成本低等优点，被认为是电池工业的未来,

其放电时的工作原理如图所示。电池进行放电时，MnCh/Ti电极上生成的是ZnMnzCU。下列有关说法错误

的是

A.放电时，H+向MnCh/Ti电极移动

B.放电时，电池总反应方程式为Zn+2MnO2=ZnMn2O4

C.充电时，当外电路转移Imole-时，理论上Zn电极减重32.5g

2+

D.充电时，MnCh/Ti电极上发生反应：ZnMn2O4-2e=Zn+2MnO2

【名师归纳】间接电化学反应原理分析

（1）定义：间接电化学反应是以具有“电子传递”功能的物质为媒质（催化剂），对反应基质进行间接氧化或还原,

从而得到目的产物。

（2）原理：媒质也称为“电对”或“介对”，其首先在电极表面失去（或得到）电子，形成氧化态（或还原态）在电解

溶液中进一步氧化（或还原）反应基质，最终生成目的产物。

其原理如下图所示:

①A-ne~=An+

②

A"+R=A+PB"-+R=B+P

（负极或阳极区）（正极或阴极区）

【变式训练】（2023•辽宁・鞍山一中模拟预测）图是碳呼吸电池（仅转化空气中的CO2）工作原理示意图，已知

A12（C2O4）3难溶于水，有关说法错误的是

草酸盐溶液A12（C2O4）3

A.该装置可将化学能转变为电能

B.正极的电极反应为2co2+2e-=50》

C.每生成1molAl2（C2O4）3,有6mol电子流过负载

D.随着反应进行，草酸盐浓度大幅减小

第18讲原电池化学电源

目录

第一部分：网络构建（总览全局）

第二部分：知识点精准记忆

第三部分：典型例题剖析

高频考点1考查原电池的工作原理

高频考点2考查原电池正、负极的判断

高频考点3考查原电池原理的应用

高频考点4考查可充电电池（二次电池）

高频考点5考查新型电源（新型燃料电池）

正文

第一部分：网络构建（总览全局）

单液原电池

盐桥中装有饱和的KQ、

KNO3等溶液和琼胶制成

的胶冻

连

内电

密

正极：还原反应

路

形成

，

闭

/回路工作原理负极：氧化反应

匚

平衡电

荷，使原盐桥的作用

原

电池不断盐桥一双液原电池

产生电流电

盐桥中离子移向：盐池

桥含饱和化

KCI（KNO3）溶

学

液，K+移向正极，

Cl-（N03-）移向电

负极

源

自发进行的氧化还原反应

活泼性不同的两电极

电解质溶液

,闭合回路

两电极直接或间接接触

两电极插入电解质溶液中

第二部分：知识点精准记忆

知识点一原电池的工作原理及应用

1.概念和反应本质

原电池是把化学能转化为电能的装置，其反应本质是自发进行的氧化还原反应。

2.构成条件

（1）一看反应：看是否有能自发进行的氧化还原反应发生（一般是活泼性强的金属与电解质溶

液反应）。

（2）二看两电极：一般是活泼性不同的两电极。

⑶三看是否形成闭合回路，形成闭合回路需三个条件：

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.工作原理

以锌铜原电池为例

将沿导线传递，有电流产生

（1）反应原理

①电子移动方向：锌失电子逐渐溶解变成Zn2+进入溶液，电子从负极经导线流入正极。

②离子移动方向：阴离子向负极移动（如SOI），阳离子向正极移动（如Zi?+和H+,溶液中H

+在正极上得电子形成氢气在铜片上冒出）。

③两极电极反应式

负极（锌极）：Zn—2鼠=Zn2+（氧化反应）。

正极（铜极）：2H++2屋=H2（还原反应）。

+2+

总反应：Zn+2H=Zn+H2to

（2）单液原电池和双液原电池对比

比较项目单液原电池双液原电池

相同点正负极，电极反应，总反应式，电极现象

不同能量变化化学能转化为电能和热能化学能只转化为电能

点反应区域两极反应在相同区域两极反应在不同区域

（3）双液原电池中盐桥的组成和作用

①盐桥中装有饱和的KC1、KNCh等溶液和琼胶制成的胶冻。

②盐桥中离子移向：盐桥含饱和KC1（KNCh）溶液，K+移向正极，C「（NO3一）移向负极

③盐桥的作用：a.连接内电路，形成闭合回路；b.平衡电荷，使原电池不断产生电流。

4.原电池原理的应用

（1）比较金属的活动性强弱：原电池中，负极一般是活动性较强的金属，正极一般是活动性

较弱的金属(或非金属)。

(2)加快化学反应速率：一个自发进行的氧化还原反应，形成原电池时会使反应速率增大。

如在Zn与稀硫酸反应时加入少量CuSCU溶液构成原电池，反应速率增大。

(3)用于金属的防护：使被保护的金属制品作原电池正极而得到保护。如要保护一个铁质的

输水管道或钢铁桥梁等，可用导线将其与一块锌块相连，使锌作原电池的负极。

(4)设计制作化学电源

①拆分反应：将氧化还原反应分成两个半反应。

②选择电极材料：将还原剂(一般为比较活泼的金属)作负极，活泼性比负极弱的金属或非

金属导体作正极。如果还原剂不是金属而是其它还原性物质，可选择惰性电极一石墨棒、

拓片作负极。

③构成闭合回路：电解质溶液一般要能够与负极发生反应，或者电解质溶液中溶解的其他物

质能与负极发生反应(如溶解于溶液中的空气)。如果两个半反应分别在两个容器进行(中间

连接盐桥)，则两个容器中的电解质溶液应含有与电极材料相同的金属的阳离子。

④画装置图：结合要求及反应特点，画出原电池装置图，标出电极材料名称、正负极、电解

质溶液等。

知识点二常见化学电源及工作原理

1.化学电源的优点和优劣判断标准

(1)相对其他能源，电池的优点是能量转换效率较高，供能稳定可靠，形状、大小可根据需

要设计，使用方便等。

⑵判断电池优劣的标准是电池单位质量或单位体积所能输出的比能量或比功率及可储存时

间的长短。

2.日常生活中的几种电池

(1)碱性锌镐干电池——一次电池

锌粉和

KOH的

混合物

MnC)2

-金属

外壳

正极反应：2MnO2+2H2O+2e-=2MnOOH+20H；

负极反应：Zn+20JT—2。=Zn(0H)2；

总反应：Zn+2MnO2+2H2O=2MnOOH+Zn(OH)2。

(2)银锌电池——一次电池

浸有KOH(aq)他随烫金属外壳

锌负极三'

[Ag2。正极》

负极反应：Zn+2OH-一2e--Zn(OH)2；

--

正极反应：Ag2O+H2O+2e==2Ag+2OH；

总反应：Zn+Ag2O+H2O=Zn(OH)2+2Ag0

(3)锂电池——一次电池

Li—SOCb电池可用于心脏起搏器。该电池的电极材料分别为锂和碳，电解液是LiAlCL—

SOCI20电池的总反应可表示为8Li+3soeb===6LiCl+Li2so3+25。

①负极材料为锂，电极反应为8Li—8e-===8Li+»

②正极的电极反应为3soeb+8屋===2S+SOF+6CFo

(4)二次电池(可充电电池)：放电后能充电复原继续使用

铅蓄电池是最常见的二次电池，负极材料是Pb,正极材料是PbO2。

①放电时的反应

a.负极反应：Pb+SOr-2e"=PbSO4；

+-

b.正极反应：PbO2+4H+SOF+2e=PbSO4+2H2O；

c.总反应：Pb+PbO2+2H2SO4=2PbSO4+2H2O=

②充电时的反应

a.阴极反应：PbSO4+2e-=Pb+SOF;

+

b.阳极反应：PbSO4+2H2O-2e^=PbO2+4H+SOF;

c.总反应：2PbSO4+2H2O=Pb+PbO2+2H2SO4=

注：可逆电池的充、放电不能理解为可逆反应。

3.图解二次电池的充放电

外接电源负极同一电极

/1I

还原反应：阴极-一|充电可充电放电厂负极:氧化反应

氧化反应：阳极-*—'_电也_,■正极:还原反应

外接电源正极同一电极

4.二次电池的充放电规律

(1)充电时电极的连接：充电的目的是使电池恢复其供电能力，因此负极应与电源的负极相

连以获得电子，可简记为负接负后作阴极，正接正后作阳极。

⑵工作时的电极反应式：同一电极上的电极反应式，在充电与放电时，形式上恰好是相反

的；同一电极周围的溶液，充电与放电时pH的变化趋势也恰好相反。

5.“高效、环境友好”的燃料电池

（1）氢氧燃料电池是目前最成熟的燃料电池，可分为酸性和碱性两种。

种类酸性碱性

-__

负极反应式2H2-4e=4H*2H2+4OH-4e=4H2O

-+

正极反应式O2+4e+4H=2H2O02+2H2。+41=40JT

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）甲烷燃料电池

①酸性介质（如H2so4）或传导质子（H+）固体介质

总反应式：CH4+2O2=CO2+2H2O=

+

负极反应式：CH4-8e-+2H2O=CO2+8Ho

正极反应式：2Ch+8e-+8H+=4氏0。

②碱性介质（如KOH）

总反应式：CH4+2O2+20H=C05+3H2O0

负极反应式：CH4—8屋+10OHT=COr+7H2。。

正极反应式：2Ch+8e—+4H2O=8OH，

③熔融盐介质（如K2co3）

总反应式：CH4+2O2=CO2+2H2O=

2

负极反应式：CH4-8e+4CO3=5CO2+2H2O»

正极反应式：2。2+81+4co2=4CO3、

④用能传导氧离子（0,的固体作介质

总反应式：CH4+2O2=CO2+2H2OO

2

负极反应式：CH4-8e+4O=CO2+2H,0«

正极反应式：2Ch+8e-=4（）2-。

（3）解答燃料电池题目的思维模型

（4）解答燃料电池题目的几个关键点

①要注意介质是什么？是电解质溶液还是熔融盐或氧化物。

②通入负极的物质为燃料，通入正极的物质为氧气。

③通过介质中离子的移动方向，可判断电池的正负极，同时考虑该离子参与靠近一极的电极

反应。

6.化学电源中电极反应式书写的一般方法

(1)明确两极的反应物；

(2)明确直接产物：根据负极氧化、正极还原，明确两极的直接产物；

(3)确定最终产物：根据介质环境和共存原则，找出参与的介质粒子，确定最终产物；

⑷配平：根据电荷守恒、原子守恒配平电极反应式。

注意：①H+在碱性环境中不存在；②-在水溶液中不存在，在酸性环境中结合H+,生成

H20,在中性或碱性环境结合H2O,生成OJT；③若己知总反应式时，可先写出较易书写的

一极的电极反应式，然后在电子守恒的基础上，总反应式减去较易写出的一极的电极反应式,

即得到较难写出的另一极的电极反应式。

第三部分：典型例题剖析

高频考点1考查原电池的工作原理

例1.(2023•河南洛阳・模拟预测)某种新型热激活电池的结构与工作原理如图所示。下列说

法正确的是

A.电池冷却时，电子由电极b经过导线流向电极a

B.电池加热时，电极a的电势比电极b的低，且发生氧化反应

C.为了保证电池持久工作，理论上应不断地向电解质中补充Fe2+

D.应加入适量稀H2SO4使电解质溶液呈较强的酸性

【解析】由图可知，加热时，PANI失去了电子，发生氧化反应，应作负极；电池冷却时，

电池再生，PANI得到了电子，发生还原反应，应作正极。电子的流动方向是由负极流向正

极，电势正极高于负极，在装置中Fe3+可以和Fe2+相互转化，Fe3+在水溶液中易发生水解，

需加酸抑制其水解。A.电池冷却时，电极b上的PANTO得到电子重新生成PANI,A错误;

B.电池加热时，根据b极的电极反应式判断电极a是正极，电极a的电势比电极b的高，

B错误；C.电池工作时，铁离子在电极a上转变成亚铁离子，冷却时亚铁离子转变成铁离

子，理论上不需要补充亚铁离子，C错误；D.Fe3+易发生水解，适量硫酸的加入可以增强

溶液酸性，抑制Fe3+的水解，D正确；故选D。

【答案】D

【名师归纳】原电池的工作原理简图

髓曲/][e-e-e凿-l1/髓

阳离子一

一阴离子

----1电解质溶液|~

注意：①若有盐桥，盐桥中的阴离子移向负极区，阳离子移向正极区。

②若有交换膜，离子可选择性通过交换膜，如阳离子交换膜，阳离子可通过交换膜移向正极。

【变式训练】（2023•广东•模拟预测）新型NaBH4/H2Ch燃料电池总反应方程式为

NaBH4+4H2O2=NaBO2+6H2Oo下列有关说法中正确的是

A.电池正极区发生氧化反应

B.电池工作时，将电能转化为化学能

C.电池工作时，H2O2得电子

D.电池在工作过程中，Na+从正极区向负极区迁移

【解析】新型NaBH4/H2O2燃料电池总反应方程式为NaBH4+4H2G>2=NaBO2+6H2。，由总反

应式，可确定负极反应物为NaBH4,正极反应物为H2O2。A.电池正极区H2O2得电子，发

生还原反应，A不正确；B.电池工作时，通过发生氧化还原反应，将化学能转化为电能，

B不正确；C.从总反应式可知，电池工作时，H2O2中的O元素从-1价降低到-2价，则H2O2

得电子，C正确；D.电池工作过程中，阳离子向正极移动，则Na+从负极区向正极区迁移,

D不正确；故选Co

【答案】C

高频考点2考查原电池正、负极的判断

例2.（2023•安徽•模拟预测）中科院开发的一种新型电池的反应原理如图所示，其中电解质

LiCICU溶于混合有机溶剂中，Li+通过电解质可自由移动，b极参与反应的物质是二氯亚碉

（SOC12）,且有刺激性气味气体产生。下列说法正确的是

A.a极为正极，电极反应式为LiC104+e=Li+CIO：

B.可用水代替有机溶剂

C.正极产生的有刺激性气味气体为C12

D.用该电池电解饱和食盐水（用惰性电极），若消耗Imol锂，则理论上阴阳两极共产生气体

22.4L（标准状况）

【解析】A.负极为Li失电子，生成锂离子，a应为负极，A项错误；B.Li容易与水反应,

故不能用水代替有机溶剂，B项错误；C.正极电极反应式为2soeb+4e-=S+S02T+4C1-,刺

激性气味是二氧化硫,C项错误;D.消耗Imol锂，说明转移Imol电子,阴极产生氢气0.5mol,

阳极产生氯气0.5mol,故产生气体共22.4L（标准状况），D项正确；故答案选D。

【答案】D

【题后归纳】判断原电池正、负极的5种方法

较不活泼金

一活泼金属一电极材料

属或非金属

判氧化反应一电极反应还原反应判

断

一电子流出一电子流向一电子流入f断

为为

不断溶解电极增重或

负——电极现象——正

极质量减小质量不变极

阴离子阳离子

—离子移向一

移向移向

说明：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，不要形成活泼电

极一定作负极的思维定势。

【变式训练】（2023•陕西•西北工业大学附属中学模拟预测）利用小粒径零价铁（ZVI）的电化

学腐蚀处理三氯乙烯进行水体修复的过程如图所示。H+、02、NO]等粒子的存在会影响水

体修复效果，设单位时间内ZVI释放电子的物质的量为n-其中用于有效腐蚀的电子的物

质的量为下列说法正确的是

A.增大单位体积水体中ZVI的投入量，可使〜一增大

B.反应①在负极反生，反应②③④在正极发生

C.单位时间内,三氯乙烯脱去amol氯原子时ne'=amol

D.反应④为NO]+10H+-8e=NH；+3H2O

【解析】A.增大单位体积水体中小微粒ZVI的投入量，可以增大小微粒ZVI和正极的接

触面积，加快ZVI释放电子的速率，可使“增大，A正确；B.由修复过程示意图中反应前

后元素化合价变化可知，反应①②③④均为化合价降低得电子的反应，所以应在正极发生，

B错误；C.三氯乙烯C2HCI3中C原子化合价为+1价，乙烯中C原子化合价为-2价，Imol

C2HCI3转化为1molC2H4时,得至U6mol电子，脱去3mol氯原子,所以脱去amolCl时ne-=2a

mol,C错误；D.由示意图可知发了如下转化：NO]-NH：,由于生成物中有NH；,所以

只能用H+和H2O来配平该反应，NO；得到电子，发生还原反应，所以④的电极反应式为：

+

NOJ+10H+8e=NH：+3H2O,D错误；故合理选项是A。

【答案】A

高频考点3考查原电池原理的应用

例3.（2023・全国•高三专题练习）A、B、C、D都是金属，把C浸入A的硫酸盐溶液中，C

的表面有A析出；A与D组成原电池时，A质量减少；B与D构成原电池时，电子是从D

经导线流向B。A、B、C、D四种金属的活动性顺序为

A.A>B>C>DB.A>C>D>BC.C>A>D>BD.C>D>B>A

【解析】C