原电池反应及应用（原卷版）-2024-2025学年人教版高二化学易错题专项复习（选择性必修1）

易错专题12原电池反应及应用

聚焦易错点：

A易错点一双液电池

A易错点二原电池原理的应用

典例精讲

易错点一双液电池

【易错典例】

例1（2023上•安徽芜湖•高二安徽师范大学附属中学校考阶段练习）关于下图所示的原电池，下列说法正确

的是（）

A.电子从锌电极通过电流表流向铜电极

B.盐桥中的阴离子向硫酸铜溶液中迁移

C.锌电极发生氧化反应；铜电极发生还原反应，其电极反应是2H++2e「=H2T

D.取出盐桥后，电流表仍会偏转，铜电极在反应前后质量不变

【解题必备】

1.单液电池和双液电池（Zn+Cu2+=Zn2++Cu）

原电池实验现象电子流动方向围子次动方向电极反应式

锌片箱解,调片加厚变阳圈子移向正

.MH

壳，CuSO,溶源蕨色变浅,极，阴离子移

电流衰的指针发生偏转溶向负极

电子由锌电铁负极।Zn-2e"=Zn2"

液的温度略有升高

经过导线流向正极，Cu2*+2e-=Cu

锌片滔斛,铜片加厚变K-移向正极

齿由极

pti亮，CuSO,溶液放色变法，区，CT移向负

卜辛:电流表的指针发生谒转溶极区

7皿

液的温度没有升高

（1）如果不用盐桥，除了发生原电池反应外还发生锌和铜离子的直接的置换反应，会使部分化学能以热能

的形式转化掉，而盐桥的使用可以避免锌和铜离子的直接接触，从而避免了化学能转化为热能，提高电池

效率。

（2）选择盐桥中的电解质的原则是高浓度、正负离子迁移速率接近相等，且不与电池中溶液发生化学反应，

常采用KC1、NH4NO3和KNCh的饱和溶液，盐桥的作用是避免锌和铜离子的直接接触；使两个半电池构成

闭合回路；能使原电池产生较持续、稳定的电流；能提高电池的使用效率。

2.原电池正、负极的判断方法

判断一个原电池中的正、负极，最根本的方法是失电子（发生氧化反应）的一极是负极，得电子（发生还原反

应）的一极是正极。如果给出一个化学方程式判断正、负极，可以直接根据化合价的升降来判断，化合价升

高发生氧化反应的一极为负极，化合价降低发生还原反应的一极为正极。根据电极材料的活泼性来判断正

负极，要注意电解质溶液对原电池正负极的影响。例如Mg、Al、NaOH溶液构成的原电池，A1为负极；Fe（或

Al）、Cu、浓HNO3构成的原电池，Cu为负极。

（负.........-；判断依据：-......干

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二工二

⑨离子移府）-----------■!甭字超向:--------------离子榭

-i—^3-^

C氧化反应）-----------：电极反应:----------《还原反应

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后届就如雅瞿需

----一^------------・--------气体或pH增^

【变式突破】

1.（2023•贵州•清华中学高二阶段练习）控制合适的条件，将反应2Fe'++22Fe2++I?设计成如图所示

原电池，下列判断不正确的是

A.双液原电池的优点是电流稳定

B.反应开始时，甲中石墨电极上Fe?+被还原

C.可以通过电流计读数为零来判断是否达到平衡状态

D.电流计读数为零后，在甲中溶入FeCl?固体，甲中石墨电极为正极

易错点二原电池反应原理的应用

【易错典例】

例2（2023上•安徽合肥・高二合肥一中校考期中）某探究活动小组想利用原电池反应检测金属的活动性顺序,

有甲、乙两位同学均使用镁片与铝片作电极，但甲同学将电极放入6mol的稀H2s04中，乙同学将电极

放入6moi1一1的NaOH溶液中，如图所示。

（1）写出甲池中发生的有关电极反应的反应式：负极,正极

⑵写出乙池中发生的有关电极反应的反应式：负极,正极.，总反应离子方程式为

（3）如果甲与乙两位同学均认为“构成原电池的电极材料若是金属，则构成负极材料的金属应比构成正极材料

的金属活泼”，则甲会判断出_______活动性更强，而乙会判断出_____活动性更强（填写元素符号）。

（4）由此实验，可得到如下哪些结论o

A.利用原电池反应判断金属活动性顺序应注意选择合适的介质

B.镁的金属性不一定比铝的金属性强

C.该实验说明金属活动性顺序表已过时，已没有实用价值

D.该实验说明化学研究对象复杂、反应条件多变，应具体问题具体分析

（5）上述实验也反过来证明了“利用金属活动性顺序表直接判断原电池中正、负极”的做法不可靠，则请你提

出另一个判断原电池正、负极可行的实验方案o

【解题必备】

1.原电池原理的应用

（1）加快氧化还原反应的速率。例如：在锌与稀硫酸反应时加入少量CuSCU溶液能使产生H2的速率加快。

（2）比较金属活动性强弱。例如：有两种金属a和b,用导线连接后插入到稀硫酸中，观察到a极溶解，b

极上有气泡产生。根据电极现象判断出a是负极，b是正极，由原电池原理可知，金属活动性a>b。

（3）用于金属的防护。如要保护一个铁闸，可用导线将其与一锌块相连，使锌作原电池的负极，铁闸作正

极。

（4）设计化学电池。从理论上讲，任何一个自发的氧化还原反应都可以设计成原电池。关键是选择合适的

电解质溶液和两个电极。电解质溶液一般能与负极反应，或者溶解在溶液中的物质（如。2）与负极反应；电

极材料一般较活泼的金属作负极，较不活泼的金属或非金属导体作正极。

2.电极反应式的书写方法

(1)定电极，标得失。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，找出得失电子的

数量。

(2)看环境，配守恒。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+应让其结合

OIF生成水。电极反应式要依据电荷守恒和质量守恒、得失电子守恒等加以配平。

(3)两式加，验总式。两电极反应式相加，与总反应方程式对照验证。

【变式突破】

2.(2023・湖南•衡阳县第四中学高二开学考试)H?S、SO。均为有毒气体，对H?S、SO,废气的资源化利用是目

前的研究热点。如图甲为质子膜H2s燃料电池的示意图，图乙为利用原电池原理处理SO?的示意图。

图乙

I.根据图甲，回答下列问题:

⑴电池负极为(填“电极a”或，电极b"，下同)，发生还原反应的电极为

(2)电极b的电极反应式为；电池总反应为o

(3)当电路中通过8moi电子时，有molH*经质子固体电解质膜进入正极区。

II.根据图乙，回答下列问题：

(4)负极反应式为。

(5)利用该原理制得的化工原料C为(填化学式)。

(6)处理32gse>2,理论上需要消耗O2的体积为L(标准状况下)。

习题精练

1.(2023上•江苏南通・高二统考阶段练习)下列有关电化学装置或原理说法正确的是

A.铅蓄电池放电时，正负电极质量均增大

B.电解精炼铜时粗铜与电源的负极相连

C.在铁质物品表面镀锌时，电解质溶液中Zr?+浓度减小

D.海水中轮船表面生锈时，铁主要发生析氢腐蚀

2.(2023上•福建福州•高二福建省福州高级中学校考期中)以Fe[Fe(CN)6]为代表的新型可充电钠离子电池,

其放电工作原理如图所示。下列说法错误的是

含Na+的有机电解质

A.外电路通过0.2mol电子时，负极质量变化为1.2g

B.充电时，Mo箔接电源的正极

C.充电时，Na+通过离子交换膜从左室移向右室

D.放电时，正极反应式为Fe[Fe(CN)6]+2Na++2e-=Na2Fe[Fe(CN)6]

3.(2023上•江苏苏州•高二江苏省苏州第一中学校阶段练习)新华网报道，我国高温固体氧化物燃料电池技

术研发取得新突破。科学家利用该技术实现了废气资源回收能量，并得到单质硫原理如图所示，下列说法

正确的是

S2+2H2O

A.电极b为电池负极

B.电极a上的电极反应为：2H2S+2O2Me-=S2+2H2O

C.该电池消耗11noiH2s转化成的电能理论上等于其燃烧热值

D.电路中每通过4moi电子，正极消耗448LH2s

4.(2023上•湖南•高二嘉禾县第一中学校联考期中)一氧化氮-空气质子交换膜燃料电池将化学能转化成电

能的同时，实现了制硝酸、发电、环保三位一体的结合，其原理如图所示。下列说法错误的是

质子交换膜

A.Pt2电极的电势高于Ptl电极的电势

B.燃料电池总反应为4NO+302+2H2O=4HNC）3

+

C.Pti电极附近发生的反应为NO+2H2O+3e=NO-+4H

D.该电池放电时H+从Pti电极通过质子交换膜向Pt2电极移动

5.（2023上•四川南充・高二阖中中学校考阶段练习）有关下列装置的说法不正确的是

图1图2图3图4

A.图1所示不能构成原电池

B.图2锌锦干电池属于一次电池，锌作负极

C.图3是“纸电池”，Zn片失去电子，发生氧化反应

+

D.图4电池A1电极反应式为：Al-3e-+3H2O=Al(OH)3+3H

6.（2023上•山东•高二校联考期中）近日，开发一种利用分子筛除去空气中的H?。、CO2,凡等，获得纯

氧气并构建锂-氧气电池，工作原理如图。下列叙述正确的是

换黑M

A.放电时，b极为负极，发生氧化反应

B.放电时，空气通入分子筛发生分解反应生成0?

C.充电时，b极反应式为0；--2片=0/

D.充电时，a极质量净减3.2g时，有0.2mol阴离子由膜M左侧向右侧迁移

7.（2023上•安徽合肥•高二合肥一中校考阶段练习）Fe—空气电池可用作电动车动力来源。某Fe—空气电

池的工作原理如图所示，下列有关此电池放电时的说法正确的是

<5>

FeNaOH

溶液

A.碳材料为电池正极，发生氧化反应

B.当电路中转移0.4mol电子时，消耗2.24LCh

C.负极的电极反应式为Fe-2e-+2OH-=Fe(OH)2

D.溶液中电子由Fe电极流向碳材料电极

8.(2023上•江苏苏州・高二苏州中学阶段练习)氨气是一种重要的化工原料，工业合成氨反应为:

1

N2(g)+3H2(g),2NH3(g)AH=-92kJmor,将上述合成氨反应设计成燃料电池，工作原理如图所示,

其中用电器HC1的稀的A溶液为电解质溶液，下列说法第送的是

A.a电极为正极，发生还原反应

B.A溶液中所含溶质为NH£1,可用蒸发结晶的方法分离出A

+

C.a电极发生的反应为：N2+8H+6e-=2NH：

D.导线中电流方向为a—b

9.(2023上•福建福州•高二福州高新区第一中学(闽侯县第三中学)校联考期中)火星大气中含有大量C。2,

一种有CO2参加反应的新型全固态电池有望为火星探测器供电。该电池以金属钠和碳纳米管作为两极(如图

所示)，放电的总反应为4Na+3co2=2Na2cO3+C,下列说法不正确的是

A.该电池的介质可以选择Na2cO3溶液

B.金属Na作负极，发生氧化反应

C.正极反应式：3CO2+4e=2CO^+C

D.工作时电子从Na电极经导线流向碳纳米管电极

10.（2023上•河北保定•高二校联考期中）锌镒干电池是生活中常用的电池，酸性锌镒干电池和碱性锌镒干

电池的结构分别如图所示，下列说法错误的是

A.锌镒干电池属于一次电池，用完不可随意丢弃

B.酸性锌铳干电池和碱性锌铳干电池放电过程中锌均发生氧化反应

C.放电时，酸性锌锦干电池的石墨电极上反应为2NH；+2e.=N2T+4H2T

D.放电时，碱性锌镒干电池正极反应式为2MnO2+2H2O+2e-=2MnOOH+2OJT

11.（2023上•河南郑州•高二郑州市第四十七高级中学校联考期中）钠离子电池比锂离子电池更稳定，造价

更低。某钠离子电池结构如图，已知电池反应：Nai.xMnO2+NaxCn=NaMnO2+nCo下列说法错误的是

A.充电时，阳极的电极反应式为NaMnO2-xe-=NajMnO2+xNa+

B.放电时，负极的电极反应式为Nag,-xe-=xNa++nC

C.充电时，外电路中每转移0.2mole1理论上石墨烯上增重4.6g

D.相同质量的负极材料，钠离子电池比锂离子电池可以提供更多电量

12.（2023上•浙江•高二温州中学校联考期中）近年来钠离子电池备受关注。利用钠离子在电极间“脱嵌”实

现充放电的原理如图所示，电池工作时总反应为

用电器

或电源

硬碳NaMnO,

........放电---------充电

放电

NaxC+Nai-xMnO2C+NaMnO?,下列说法不正确的是

A.放电时，正极反应为Na-xMnC)2+xNa++x8=NaMnOz

B.放电时，当电路中转移Imol电子时，正极质量增加23g

C.充电时，电子由电源负极经硬碳、电解液、NaMnCh流向电源正极

D.若用该电池进行电镀铜，镀件应与硬碳相连

13.（2023上.江苏苏州.高二统考期中）下列有关原电池的说法不歪理的是

<6>含KC1饱和溶

/液的琼脂金属外壳锌粉干卜石墨棒

二氧化锦、二氧

Cu化铅

STKOH一一炭黑、氯化

溶液的隔板钱、氯化锌铅

—-±

Ag2OL锌筒

-二一三硫酸

ZnSO4溶液CuSO4溶液钮扣式银锌电池锌镒干电池铅蓄电池

甲乙丙T

A.图甲所示装置中,

盐桥中的K+向盛有ZnSO4溶液的烧杯中移动

B.图乙所示装置中,正极的电极反应式为Ag2O+2e-+Hq=2Ag+2OH

C.图丙所不装置中,使用一段时间后，锌筒会变薄

D.图丁所示装置中,使用一段时间后，电解质溶液的酸性减弱，导电能力下降

14.（2023上・江苏苏州•高二统考期中）微生物燃料电池可用于净化含铭废水，其工作原理如图所示，该电

池工作时，下列说法不正确的是

阳离子交换膜

A.M极是电池的负极

B.CH30H在电极上发生氧化反应

C.N电极附近溶液的pH增大

D.若0」mol50:参加反应，则有0.8molH+从交换膜右侧向左侧迁移

15.（2023上•北京海淀・高二首都师范大学附属中学校考期中）电池中负极反应物与电解质溶液或正极反应

物接触直接反应会降低电池的能量转化效率，称为自放电现象。下列关于原电池和干电池的说法不正确的

是

+

I1

ZnCu锌粉和KOH

的混合物

M11O2和C粉

L钢壳

稀H2sO4

原电池装置示意图干电池构造示意图

A.两者正极材料不同

B.两者负极反应相同

C.干电池中两极反应物间有隔膜防止自放电

D.原电池中Zn与稀H2sCU存在自放电现象

16.（2023上•北京丰台•高二统考期中）下列装置或过程能实现电能转化为化学能的是

A.火力发电B.碱性锌镐电池C.电池充电D.氢氧燃料电池

17.（2023上•山东泰安•高二泰安一中校考阶段练习）一种以液态肺（N2H-为燃料的电池装置如图所示，该

电池用空气中的氧气作为氧化剂，KOH溶液作为电解质溶液。下列关于该电池的叙述正确的是

负载

KOH溶液

A.b电极是正极

B.a电极的电极反应式：N2H4+4OH-+4e-=N2T+4H2O

C.放电时，电子从a电极经过负载流向b电极

D.电池工作时，K+从正极移向负极

18.（2023上•河北邢台・高二邢台市第二中学校联考期中）自重轻、体积小、容量大、使用安全、环保是新

型电池的典型特点，回答下列问题:

I.“阿波罗”飞船中使用的氢氧燃料电池部分结构如图所示。

负载

--

-氢

---

--

---

多

多

-氧--

---

--孔

孔-

-

化--

.-

.-碳

碳.--

.-

.钾I

.--载

载---

---银

-溶--

银---

---

-液

—--

-.-

---

电极a电极b

⑴电极采用多孔结构的原因是;电池的正极为电极（填“a”或"b”），其表面上发生的电极

反应为（填电极反应式）。

（2）“神舟”飞船是中国自行研制的，具有自主知识产权的载人飞船，其返回舱使用的是银锌蓄电池组。银锌

电池结构如图所示，放电时总反应为AgQ+Zn+H2O=2Ag+Zn（OH）2。电池放电时负极质量________（填“增

大'、“减小”或"不变'），电池放电时电解质溶液的pH（填“增大”、“减小”或“不变”）。

丝外壳粹粉

aI*KOH

溶液的隔板

A&O

II.非水系锂氧(Li-o2)电池因其高能量密度而成为一种有前景的先进电池技术，其放电电池示意图以及正极

示意图分别为图1和图2,隔膜a只允许Li,计通过。

(3)放电时，电池的总反应为；电解液a不选用LiCl水溶液的原因可能是。

(4)不考虑其他副反应，若放电前两电极质量完全相同，放电时，电路中转移1molel正、负电极的质量之

差为