原电池、化学电源-2025年高考化学一轮复习

考点18原电池化学电源

(核心考点精讲精练)

考情探究■

一、3年真题考点分布

考点内容考题统计

2023广东卷6题，2分；2023山东卷11题，4分；2022全国甲卷12

原电池原理综合应用题，6分；2022山东卷13题，4分；2021广东卷9题，2分；2021山

东卷10题，2分；

2023辽宁卷11题，3分；2023全国甲卷10题，6分；2022辽宁卷14

题，3分；2022福建卷9题，4分；2021河北卷9题，3分；2021辽

新型二次电池

宁卷10题，3分；2021浙江1月选考22题，2分；2021浙江6月选

考22题，2分；2021湖南卷10题，3分；

二、命题规律及备考策略

【命题规律】

从近三年高考试题来看，一般从原电池工作原理的应用、二次电池和多池串联等角度考向进行考查。

考查点主要集中：一是电极反应式或总方程式的正误判断；二是粒子或粒子的移动方向判断；三是工作过

程中及工作后电解质、电极质量的变化的判断；四是隔膜的类型及作用；五是定量计算，已知转移电子的

物质的量求产物或反应物的物质的量，或者已知产物或反应物的物质的量的变化求转移电子的物质的量。

【备考策略】

(1)回归教材，以教材为重点，而不是一味地机械刷题。不论多么复杂陌生的情境，多么复杂新颖的装

置，都离不开教材中原电池的模型。

(2)重视常考点的备考，如电极名称的判断、电极反应式或总反应式的书写或正误判断、电子或粒子移

动方向判断、电解质溶液变化的判断、离子交换膜的使用和相关定量计算等。

(3)重视近几年高考试题的探究，通过做高考真题感知高考考查要求，查找对知识掌握和能力要求上的

不足，在此基础上探究高考命题动向，有针对性地提高解题能力。

【命题预测】

电化学的考查注重联系实际生活，关注电化学在生活、生产方面具体应用，很好地将实际问题与理论

知识联系起来，培养学生的科学精神和社会责任感素养。关注燃料电池和新型高能电池(如高铁电池、锂电

池)充电或放电的过程；关注电极反应式或总反应式中出现“x”等代数形式。

考点梳理

考法1原电池的工作原理

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

(1)反应原理

电极名称负极正极

电极材料锌片铜片

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

盐桥中离子移向盐桥含饱和KC1溶液，K+移向正极，C「移向负极

(2)盐桥的组成和作用

①盐桥中装有饱和的KC1、NH4NO3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：氧化还原反应形成原电池时，反应速率加快。

(3)用于金属的防护：将需要保护的金属制品作原电池的正极而受到保护。

（4）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根据原电池的工作原理，结合两个半反应，选择正、负电极材料以及电解质溶液。

1.原电池的工作原理简图

e褶导线传递，有电流产生

氧化反应还原反应

负极

一

Zn-2e-^=Zn*J阳+

移2H+2e-=H2?

移离

向

向子

注意：

①电子移动方向：从负极流出沿导线流入正极，电子不能通过电解质溶液。

②若有盐桥，盐桥中的阴离子移向负极区，阳离子移向正极区。

③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。

2.判断原电池正、负极的5种方法

判

断

为

负

极

即时检H

请判断下列说法的正误（正确的打“Y”，错误的打“x”）

（1）理论上，任何自发的氧化还原反应都可设计成原电池（）

（2）在原电池中，发生氧化反应的一极一定是负极（）

（3）在锌铜原电池中，因为有电子通过电解质溶液形成闭合回路，所以有电流产生（）

（4）在原电池中，负极材料的活泼性一定比正极材料强（）

（5）在原电池中，正极本身一定不参与电极反应，负极本身一定要发生氧化反应（）

（6）在锌铜原电池中，因为有电子通过电解质溶液形成闭合回路，所以有电流产生（）

（7）两种活泼性不同的金属组成原电池的两极，活泼金属一定作负极（）

（8）原电池工作时，溶液中的阳离子向负极移动，盐桥中的阳离子向正极移动（）

(9)两种活泼性不同的金属组成原电池的两极，活泼金属一定做负极()

(10)一般来说，带有“盐桥”的原电池比不带“盐桥”的原电池效率高()

答案：(1)4(2)4(3)X(4)x(5)X(6)X(7)x(8)x(9)x(10)^

例1若将反应：Zn+H2sO4=ZnSC)4+H2T设计成原电池(如右图)，则下列说法不正确的是()

C.c溶液可以是ZnSCU溶液D.盐桥中的C1-移向右边烧杯

【答案】D

【解析】A项，形成原电池，是化学能变成电能，正确，不选A；B项，根据电子移动方向确定，说明

a为负极，b为正极，发生还原反应，正确，不选B；C项，锌做原电池的负极，所以c为硫酸锌，正确，

不选C；D项，盐桥中氯离子向负极移动，即向左侧烧杯移动，错误，选D。

例2根据光合作用原理，设计如图原电池装置。下列说法正确的是()

过氧/

化氢(出0。

光催化剂质子交换膜金属电极

A.a电极为原电池的正极

B.外电路电流方向是a->b

+

C.b电极的电极反应式为：O2+2e-+2H=H2O2

D.a电极上每生成1molCh，通过质子交换膜的H-为2mol

【答案】C

【解析】根据图示可知，a电极上H2O转化为H+和02,发生氧化反应，则a电极为原电池的负极，A

项错误；a电极为负极，b电极为正极，外电路电流方向应从正极到负极，即b-a,B项错误；根据图示可

知，b电极上Ch得电子转化为H2O2，电极反应式为：O2+2e-+2H+=H2O2,C项正确；a电极上每生成1

molCh,转移4moi电子，则通过质子交换膜的H卡为4mol,D项错误。

对点提升

对点1如图所示，在盛有稀H2so4的烧杯中放入用导线连接的电极X、Y,外电路中电子流向如图所

示，关于该装置的下列说法正确的是()

稀H^SO,

A.外电路的电流方向为：X—外电路—Y

B.若两电极分别为Fe和碳棒，则X为碳棒，Y为Fe

C.X极上发生的是还原反应，Y极上发生的是氧化反应

D.若两电极都是金属，则它们的活动性顺序为X>Y

【答案】D

【解析】外电路的电子流向为X一外电路-Y,电流方向与其相反，A项错误；若两电极分别为Fe和

碳棒，则Y为碳棒，X为Fe,B项错误；X极失电子，作负极，Y极上发生的是还原反应，X极上发生的

是氧化反应，C项错误；电解质溶液为稀硫酸，两金属作电极，谁活泼谁作负极，D项正确。

对点2与甲、乙两套装置有关的下列说法正确的是()

K?的.脂溶液

锌棒ti一+官—碳棒

二.二二二二毛一

ImohLH2s。4溶液ZnS-溶液1mobPH2sO4溶液

甲乙

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H2s04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

【答案】D

【解析】A项，根据上述分析，甲不是原电池，故A错误；B项，甲中锌棒直接与稀H2s04接触，发生

化学腐蚀，乙中构成了原电池，负极失去电子的速率加快，因此正极放出氢气的速率增大，故B错误；C

项，甲不是原电池，电解质溶液中的阳离子向锌移动，故C错误；D项，盐桥中离子的定向迁移构成了电

流通路，盐桥既可沟通两方溶液，又能阻止反应物的直接接触，迅速平衡电荷，使由它连接的两溶液保持

电中性，提高电池效率，故D正确。

考法2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)碱性锌锦干电池

总反应：Zn+2MnO2+2H2O=2MnOOH+Zn(OH)2。

4-

一锌粉和KOH

的混合物

-MnO2

一金属外壳

负极材料:

Zno

电极反应:Zn+201r-2e-=Zn(OH)2。

正极材料:碳棒。

电极反应:

2MnO2+2H2O+2e-=2MnOOH+20H-»

(2)纽扣式锌银电池

总反应：Zn+AgzO+H2O=Zn(OH)2+2Ag»

金属外壳

锌负极

氧化银正极

4

浸有KOH溶液

的隔板

电解质是KOH。

负极材料:

Zno

电极反应:

Zn+20H-2e^=Zn(OH)2。

正极材料:

Ag2Oo

电极反应:--

Ag2O+H2O+2e=2Ag+2OHo

(3)锂电池

Li—SOCL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—SOCL。电池

的总反应可表示为8Li+3soeL=6LiCl+Li2so3+2S。

+

(1)负极材料为锂，电极反应为8Li-8e-=8Lic

-

⑵正极的电极反应为3SOC12+8e=2S+SO?"+6CPo

(2)二、二次电池：放电后能充电复原继续使用

2.铅蓄电池

放申

(1)总反应：Pb(s)+PbO2(s)+2H2SO4(aq)2PbSO4(s)+2H2O(l)

Pf负极)3

(2)放电时——原电池

负极反应：Pb⑸+SOF(aq)—2e-^=PbSO4(s)；

+

正极反应：PbO2(s)+4H(aq)+SOi"(aq)+2e-=PbSO4(s)+2H2O(1)。

(3)充电时——电解池

阴极反应：PbSO4(s)+2e~=Pb(s)+SOF(aq)；

-+

阳极反应：PbSO4(s)+2H2O(1)-2e=PbO2(s)+4H(aq)+SOF(aq)。

(4)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—I充电可充电放电厂负极:氧化反应

氧化反应:阳极—L_电池—'_>正极:还原反应

V外接电—源正：极-同一电-极——'

3.二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，可简记为负接负后做阴极，正接正后做阳极。

（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。

4.“高效、环境友好”的燃料电池

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—=4H+2H2+4OH-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

、

燃料电池电极反应式的书写（以氢氧燃料电池为例）

（1）注意介质环境

rH「2e-=2H+（酸作介质）

项工<H2+2OH--2e-=2H2O（碱作介质）

通厂H2+OJ2e-=H2O（熔融金属氧化物作介质）

〔H什C0i"-2e-=H2（）+C02（熔融碳酸盐作介质）

「O2+4H++4e-=2H2O（酸作介质）

司,02+2%0+4e-=40H-（碱作介质）

楚「Oz+de-uZO2"（熔融金属氧化物作介质）

l（）2+2CO2+4e-=2COH熔融碳酸盐作介质）

(2)掌握书写程序

；负极反应式：符合“还原剂-"e一氧化产物”

列物质；的形式

写式子:正极反应式：符合“氧化剂+，"T还原产物”

I的形式

;花寿区蔚洛南宇9砺号祠「筱一

：电子守恒。

：酸性介质：多余的“O"，加"H"'转化

；为H.O,不能出现OH、

看环境!若是碱性介质:多余的“O”加“HQ”转

配守恒■：化为0H,不能出现H.；若是在熔融态电

j解质中进行的反应，则可添加熔融态电解

；质中的相应离子:

：两电极反应式相加，与总反应式对照验证

两式加：(对于较复杂的电极反应，某一极反应式

验总式1可用总反应式减去较简单一极的电极反应

；式得到)

即时检■

请判断下列说法的正误(正确的打“Y”,错误的打“x”)

(1)最早使用的化学电池是锌铳电池()

(2)在干电池中，碳棒只起导电作用，并不参加化学反应()

(3)干电池根据电池内的电解质分为酸性电池和碱性电池()

(4)干电池中碳棒为正极()

(5)铅蓄电池是可充电电池()

(6)铅蓄电池中的PbCh为负极()

(7)太阳能电池不属于原电池()

(8)手机、电脑中使用的锂电池属于一次电池()

(9)铅蓄电池放电时，正极与负极质量均增加()

(10)燃料电池是一种高效、环保的新型化学电源()

(11)燃料电池工作时燃料在电池中燃烧，然后热能转化为电能()

(12)以葡萄糖为燃料的微生物燃料电池，放电过程中，H+从正极区向负极区迁移()

(13)二次电池的充、放电为可逆反应()

(14)碱性锌锦干电池是一次电池，其中MnCh是催化剂，可使锌锦干电池的比能量高、可储存时间长

()

(15)铅蓄电池工作过程中，每通过2moi电子，负极质量减轻207g()

(16)银镉电池不能随意丢弃的主要原因是保、镉的资源有限，价格昂贵()

答案：⑴N(2)4(3)4(4)4(5)4(6)x(7)4(8)x(9)4(10)Y(11)X(12)x(13)x(14)x

(15)x(16)x

一倒和领

例1(2023•山东卷，11)利用热再生氨电池可实现CuSCU电镀废液的浓缩再生。电池装置如图所示，

甲、乙两室均预加相同的CuSCU电镀废液，向甲室加入足量氨水后电池开始工作。下列说法正确的是()

CuSO4

溶液一

A.甲室Cu电极为正极

B.隔膜为阳离子膜

2+2+

C.电池总反应为：CU+4NH3=[CU(NH3)4]

D.NH3扩散到乙室将对电池电动势产生影响

【答案】CD

【解析】A项，向甲室加入足量氨水后电池开始工作，则甲室Cu电极溶解，变为铜离子与氨气形成

2+

[CU(NH3)4],因此甲室Cu电极为负极，故A错误；B项，再原电池内电路中阳离子向正极移动，若隔膜

为阳离子膜，电极溶解生成的铜离子要向右侧移动，通入氨气要消耗铜离子，显然左侧阳离子不断减小，

2+2+

明显不利于电池反应正常进行，故B错误;C项，左侧负极是Cu+4NH3-2e-=[Cu(NH3)4],正极是Cu+2e-=Cu,

则电池总反应为:CU2++4NH3=[CU(NH3)4]2+,故C正确;D项,NH3扩散到乙室会与铜离子反应生成[CU(NH3)4]2+,

铜离子浓度降低，铜离子得电子能力减弱，因此将对电池电动势产生影响，故D正确。故选CD。

例2(2023•全国乙卷，12)室温钠-硫电池被认为是一种成本低、比能量高的能源存储系统。一种室温

钠-硫电池的结构如图所示。将钠箔置于聚苯并咪嗖膜上作为一个电极，表面喷涂有硫黄粉末的炭化纤维素

111+XX

纸作为另一电极。工作时,在硫电极发生反应：3s8+e--3s:，ySr+e-^Sf,2Na+-ST+2(1--)e^Na2Sx

下列叙述错误的是()

A.充电时Na+从钠电极向硫电极迁移

B.放电时外电路电子流动的方向是a-b

Y

C.放电时正极反应为：2Na++gS8+2e--Na2sx

8

D.炭化纤维素纸的作用是增强硫电极导电性能

【答案】A

【解析】由题意可知放电时硫电极得电子，硫电极为原电池正极，钠电极为原电池负极。A项，充电

时为电解池装置，阳离子移向阴极，即钠电极，故充电时，Na+由硫电极迁移至钠电极，A错误；B项，放

电时Na在a电极失去电子，失去的电子经外电路流向b电极，硫黄粉在b电极上得电子与a电极释放出的

Na+结合得到NazSx,电子在外电路的流向为a—b,B正确；C项，由题给的的一系列方程式相加可以得到

放电时正极的反应式为2Na++£s8+2e--Na2Sx,C正确；D项，炭化纤维素纸中含有大量的炭，炭具有良好

O

的导电性，可以增强硫电极的导电性能，D正确；故选A。

且真题感知

1.（2023•广东卷，6）负载有Pt和Ag的活性炭，可选择性去除C1实现废酸的纯化，其工作原理如图。

下列说法正确的是（）

o-：：：：：：：cr

A.Ag作原电池正极

B.电子由Ag经活性炭流向Pt

C.Pt表面发生的电极反应：O2+2H2O+4e=4OH-

D.每消耗标准状况下11.2L的02,最多去除ImolCl-

【答案】B

【解析】02在Pt得电子发生还原反应，Pt为正极，C1-在Ag极失去电子发生氧化反应，Ag为负极。A

项，C1-在Ag极失去电子发生氧化反应，Ag为负极，A错误；B项，电子由负极Ag经活性炭流向正极Pt,

B正确；C项，溶液为酸性，故Pt表面发生的电极反应为O2+4H++4e=2H2O,C错误；D项，每消耗标准

状况下1L2L的。2,转移电子2mol,而2moic「失去2moi电子，故最多去除2moic匕D错误。故选B。

2.（2023•辽宁省选择性考试，11）某低成本储能电池原理如下图所示。下列说法正确的是（）

电源或负载

Pd/Pdsodl-----------------:-------------------J多孔碳

I；Fe，Fe*tT

H：SO4(aq).H2SO4(aq)|

质子交换膜

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H+通过质子交换膜移向左侧

23+2+

D.充电总反应：Pb+SO4+2Fe=PbSO4+2Fe

【答案】B

【解析】该储能电池放电时，Pb为负极，失电子结合硫酸根离子生成PbSO4,则多孔碳电极为正极，

2+3+

正极上Fe3+得电子转化为Fe,充电时，多孔碳电极为阳极，Fe?+失电子生成Fe,PbSO4电极为阴极，PbSO4

得电子生成Pb和硫酸。A项，放电时负极上Pb失电子结合硫酸根离子生成PbSCM附着在负极上，负极质

量增大，A错误；B项，储能过程中，该装置为电解池，将电能转化为化学能，B正确；C项，放电时，右

侧为正极，电解质溶液中的阳离子向正极移动，左侧的H+通过质子交换膜移向右侧，C错误；D项，充电

时，总反应为PbSC)4+2Fe2+=Pb+SO42-+2Fe3+,D错误；故选B。

3.(2023•全国新课标卷，10)一种以V2O5和Zn为电极、Zn(CF3so3)2水溶液为电解质的电池，其示意

图如下所示。放电时，Zn2+可插入V2O5层间形成ZnxVzOsnHzO。下列说法错误的是()

V2O5,ZnJVV2O5nH2O

Zn电极V2O5电极

—

Zn(CF3so3)2水溶液

A.放电时V2O5为正极

B.放电时Zn?+由负极向正极迁移

C.充电总反应：xZn+V2O5+nH2O=ZnxV2O5-nH2O

2+

D.充电阳极反应：ZnxV2O5nH2O-2xe-=xZn+V2O5+nH2O

【答案】C

【解析】由题中信息可知，该电池中Zn为负极、V2O5为正极，电池的总反应为

xZn+V2O5+nH2O=ZnxV2O5nH2O,A项，由题信息可知，放电时，ZrP+可插入V2O5层间形成ZnxVzC^nHzO,

V2O5发生了还原反应，则放电时V2O5为正极，A正确；B项，Zn为负极，放电时Zn失去电子变为Zn2+,

阳离子向正极迁移，则放电时Zn2+由负极向正极迁移，B正确；C项，电池在放电时的总反应为

xZn+V2O5+nH2O=ZnxV2O5nH2O,则其在充电时的总反应为ZnxVzOnHzOxZn+VzOs+nHzO,C不正确；D项,

2+

充电阳极上ZnxV2O5nH2O被氧化为V2O5,则阳极的电极反应为ZnxV2O5nH2O-2xe-=xZn+V2O5+nH2O,D正

确；故选C。

4.(2022•全国甲卷，10)一种水性电解液Zn-MnCh离子选择双隔膜电池如图所示(KOH溶液中，ZM+以

Zn(OH)42-存在)。电池放电时，下列叙述错误的是()

MnCh电极离子选择隔膜Zn电极

I/\I

「

三.-

哆-一「一

%二二

盛

夜

,：K2s。4溶液:KOH溶液

IIIIII

A.II区的K+通过隔膜向III区迁移

B.I区的SCU2-通过隔膜向II区迁移

+2+

C.MnCh电极反应：MnO2+2e+4H=Mn+2H2O

+22+

D.电池总反应：Zn+4OH+MnO2+4H=Zn(OH)4+Mn+2H2O

【答案】A

【解析】根据图示的电池结构和题目所给信息可知，III区Zn为电池的负极，电极反应为

Zn-2e+4OH-=Zn(OH)42-,I区MnCh为电池的正极，电极反应为MnO2+2e-+4H+=Mn2++2H2。；电池在工作

过程中，由于两个离子选择隔膜没有指明的阳离子隔膜还是阴离子隔膜，故两个离子隔膜均可以通过阴、

阳离子，因此可以得到I区消耗H+,生成Mn2+,II区的K+向I区移动或I区的SO42-向II区移动，III区消

耗0H-,生成Zn(OH)42;II区的SCV-向III区移动或III区的K+向H区移动。A项，II区的K+只能向I区移

动，A错误；B项，I区的SCU2-向II区移动，B正确；C项，MnCh电极的电极反应式为

+2+

MnO2+2e-+4H=Mn+2H2O,C正确；D项，电池的总反应为Zn+4OH-+MnO2+4H+=Zn(OH)42-+Mn2++2H2。，

D正确；故选Ao

5.(2022•全国乙卷，12)Li-Ch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-Ch电池(如图所示)。光照时，光催化电极产生电子C)和空穴(h+),驱动阴极反应

(Li++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()

光

金催

属化

锂电

极

>2

2Li+C

i2O2=

反应L

的总

电池

时，

充电

A.

有关

空穴量

电子和

产生的

与光照

电效率

B.充

极迁移

膜向负

子交换

穿过离

从正极

，Li+

电时

C.放

i2Ch

2e=L

Li++

O2+2

反应

发生

正极

时，

放电

D.

】C

【答案

应

阳极反

i+)和

+e=L

应(Li+

阴极反

驱动

穴