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第30讲　原电池　化学电源
1.下列说法中正确的是（　　）
A.原电池是把化学能转化为电能的装置
B.原电池中电子流出的一极是正极，发生氧化反应
C.原电池两极均发生氧化还原反应
D.原电池中电流从负极流出
2.下列装置中既能产生电流又能验证Fe3＋与Cu2＋氧化性强弱的是（　　）
3.（2024·江苏高考8题）碱性锌锰电池的总反应为Zn＋2MnO2＋H2OZnO＋2MnOOH，电池构造示意图如图所示。下列有关说法正确的是（　　）
A.电池工作时，MnO2发生氧化反应
B.电池工作时，OH－通过隔膜向正极移动
C.环境温度过低，不利于电池放电
D.反应中每生成1 mol MnOOH，转移电子数为2×6.02×1023
4.（2025·山东名校模拟）二氧化硫—空气质子交换膜燃料电池实现了制硫酸、发电、环保三位一体的结合，其装置示意图如图所示：
下列说法错误的是（　　）
A.电池工作时，质子由a极移向b极
B.b为电池正极
C.a极反应式为SO2－2e－＋H2OS＋2H＋
D.理论上每吸收1 mol SO2，b电极消耗的O2的体积为11.2 L（标准状况）
5.（2025·湖北高考12题）某电池的正极材料为LiFePO4，负极材料为嵌锂石墨。利用人工智能筛选出的补锂试剂LiSO2CF3，能使失活的电池再生并延长寿命，且保持电池原结构。将LiSO2CF3注入电池后充电补锂，过程中[SO2CF3]－转化为气体离去。下列有关充电补锂的说法错误的是（　　）
A.[SO2CF3]－在阳极失去电子
B.生成的气体中含有氟代烃
C.过程中铁元素的价态降低
D.[SO2CF3]－反应并离去是该电池保持原结构的原因
6.（2025·重庆模拟）浓差电池是利用物质的浓度差产生电势的一种装置，当两极室离子浓度相等时放电完成。某浓差电池的工作原理如图所示（两室溶液的体积一直均为200 mL）。下列说法正确的是（　　）
A.电极Ⅱ的电势高于电极Ⅰ
B.电子从电极Ⅰ流出经用电器流入电极Ⅱ
C.电极Ⅰ的电极反应式为Cu－2e－Cu2＋
D.放电结束后，左右两室溶液质量变化量相等
7.（2026·北京东城模拟）一种由离子交换树脂和碳纳米管构成的复合薄膜，可同时传导阴离子（HC）和电子。利用该薄膜能有效富集空气中的CO2。如图所示，在薄膜a侧通入空气，b侧通入氢气，充分反应后在b侧得到高浓度的CO2。下列分析正确的是（　　）
A.a侧CO2在薄膜表面发生还原反应
B.电子和HC在薄膜中移动方向相同
C.理论上b侧每消耗1 mol H2同时生成2 mol CO2
D.总反应中元素的化合价均未发生变化
8.（2025·八省联考河南卷）我国科学家设计了一种水系S-MnO2可充电电池，其工作原理如图所示。
下列说法正确的是（　　）
A.充电时，电极b为阳极
B.充电时，阳极附近溶液的pH增大
C.放电时，负极的电极反应：Cu2S－4e－S＋2Cu2＋
D.放电时，溶液中Cu2＋向电极b方向迁移
9. （2026·陕西榆林模拟） 锌电池具有成本低、安全性强、可循环使用等优点。一种新型锌锰电池的工作原理如图所示（凝胶中允许离子生成或迁移）。下列说法不正确的是（　　）
A.充电过程中，b极接电源的负极
B.放电过程中，H2SO4溶液中S向a极迁移
C.放电时负极电极反应：Zn－2e－＋4OH－[Zn（OH）4]2－
D.配离子[Zn（OH）4]2－的空间结构为四面体形，则Zn采用的是sp3杂化
10.（2025·广东高考16题）某理论研究认为：燃料电池（图b）的电极Ⅰ和Ⅱ上所发生反应的催化机理示意图分别如图a和图c，其中O2获得第一个电子的过程最慢。由此可知，理论上（　　）
A.负极反应的催化剂是ⅰ
B.图a中，ⅰ到ⅱ过程的活化能一定最低
C.电池工作过程中，负极室的溶液质量保持不变
D.相同时间内，电极Ⅰ和电极Ⅱ上的催化循环完成次数相同
11.（1）利用原电池工作原理测定汽车尾气中CO的浓度，其装置如图所示。该电池中O2－可以在固体介质NASICON（固溶体）内自由移动，工作时O2－的移动方向　　　　（填“从a到b”或“从b到a”），负极发生的电极反应为　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
（2）CO与H2反应还可制备CH3OH，CH3OH可作为燃料使用，用CH3OH和O2组合形成的质子交换膜燃料电池的结构示意图如下：
电池总反应为2CH3OH＋3O22CO2＋4H2O，则电极c是　　　　（填“正极”或“负极”），若线路中转移2 mol电子，则上述CH3OH燃料电池消耗的O2在标准状况下的体积为　　　　　　L。
（3）潜艇中使用的液氨—液氧燃料电池的工作原理如图所示：
电极b是　　　　（填“正极”或“负极”）。电极a的电极反应式为　　　　　　　　　　　　　　　；
该电池工作时消耗11.2 L NH3（标准状况下），则电极b通过　　　　mol氧气。
第30讲　原电池　化学电源
1.A　原电池是将化学能转化为电能的装置，A正确；原电池中电子流出的一极是负极，负极发生氧化反应，B错误；原电池中负极发生氧化反应，正极发生还原反应，C错误；原电池中电流从正极流出，D错误。
2.D　A项，该原电池中自发进行的反应为锌和铁离子反应生成锌离子和亚铁离子，不能验证铁离子和铜离子的氧化性强弱，错误；B项，两个相同的电极，不能形成原电池，错误；C项，铁遇到浓硝酸发生钝化，该原电池负极为铜，正极为铁，不能验证铁离子和铜离子的氧化性强弱，错误；D项，铜为负极，银为正极，形成原电池，自发进行的反应为铜和铁离子反应生成铜离子和亚铁离子，可以验证铁离子和铜离子的氧化性强弱，正确。
3.C　MnO2转化为MnOOH，Mn由＋4价降为＋3价，发生还原反应，MnO2作氧化剂，A错误；电池工作时阴离子向负极移动，B错误；温度较低时，反应速率会降低，C正确；MnO2转化为MnOOH，每生成1 mol MnOOH转移电子数为1×6.02×1023，D错误。
4.C　由题图可知，电极a为燃料电池的负极，电极b为正极，则电池工作时，质子由a极移向b极，A、B正确；电极a为燃料电池的负极，在水分子作用下SO2在负极失去电子发生氧化反应生成S和H＋，电极反应式为SO2－2e－＋2H2OS＋4H＋，电极b为正极，酸性条件下氧气在正极得到电子发生还原反应生成水，C错误；由得失电子守恒可知，理论上每吸收1 mol二氧化硫，标准状况下b电极消耗氧气的体积为1 mol××22.4 L·mol－1＝11.2 L， D正确。
5.C　A项，充电时，Li＋在阴极得电子生成Li嵌入负极材料，[SO2CF3]－在阳极失去电子生成气体离去，正确；B项，[SO2CF3]－在阳极失去电子，电极反应为2[SO2CF3]－－2e－2SO2↑＋CF3—CF3↑，生成的气体中含有氟代烃CF3—CF3，正确；C项，充电补锂时正极反应为2[SO2CF3]－－2e－2SO2↑＋CF3—CF3↑，不涉及正极材料反应，铁元素价态不变，错误；D项，[SO2CF3]－反应后离去，维持电池原结构，正确。
6.D　该装置中电极Ⅰ为正极，电极反应式为Cu2＋＋2e－Cu，电极Ⅱ为负极，电极反应式为Cu－2e－Cu2＋，S通过阴离子交换膜从左往右移动，C错误；电极Ⅱ的电势低于电极Ⅰ，A错误；电子应从电极Ⅱ流出经用电器流入电极Ⅰ，B错误；放电结束后，左右两室溶液浓度均为4 mol·L－1，左侧减少的质量与右侧增加的质量相等， D正确。
7.C　该分离装置实质上是氢氧燃料电池，a侧为正极，氧气被还原，电极反应式为O2＋4e－＋2H2O＋4CO24HC，b侧为负极，氢气被氧化，电极反应式为H2－2e－＋2HC2H2O＋2CO2。CO2在a侧与薄膜中水作用只是形成HC的酸碱平衡过程，并不发生电子得失的还原反应，A错误；薄膜中H2在b侧被氧化生成水，则电子应从b侧流向a侧，而HC则是由a侧向b侧迁移，二者方向相反，B错误；H2在b侧被氧化放出2e－，每1 mol H2可使2 mol HC在b侧重新放出2 mol CO2，符合电荷守恒和电子转移守恒，C正确；H2中的H的化合价由0变为＋1，元素化合价发生了变化，D错误。
8.C　由题图可知，放电时，电极a上MnO2转化为Mn2＋，发生还原反应，电极b上Cu2S转化为S和Cu2＋，发生氧化反应，则电极a为正极，电极b为负极；充电时，电极a上Mn2＋转化为MnO2，发生氧化反应，电极b上S和Cu2＋转化为Cu2S，发生还原反应，此时电极a为阳极，电极b为阴极。充电时，S和Cu2＋转化为Cu2S，发生还原反应，则电极b为阴极，A错误；充电时，电极b为阴极，则电极a为阳极，电极a的电极反应为Mn2＋＋2H2O－2e－MnO2＋4H＋，阳极附近溶液的pH减小，B错误；放电时，电极b为负极，负极的电极反应为Cu2S－4e－S＋2Cu2＋，C正确；放电时，溶液中Cu2＋向正极移动，即向电极a方向迁移，D错误。
9.B　根据工作原理示意图可知，该电池放电时，b电极为负极，电极反应式为Zn－2e－＋4OH－[Zn（OH）4] 2－，C正确；a电极为正极，电极反应式为MnO2＋2e－＋4H＋Mn2＋＋2H2O，充电时，则a电极作阳极，b电极作阴极，放电时b电极为负极，故充电过程中，b极接外接电源的负极，A正确；放电过程中，b电极为负极，S向负极b极移动，B错误；已知配离子[Zn（OH）4]2－中Zn与OH－中的O原子形成4个配位键，即Zn的价层电子对数为4，又已知[Zn（OH）4]2－的空间结构为四面体形，根据杂化轨道理论可知，Zn采用的是sp3杂化，D正确。
10.C　由图a知，电极Ⅰ发生的反应为O2＋4H＋＋4e－2H2O，故电极Ⅰ作正极，由图c知，电极Ⅱ发生的反应为H2－2e－2H＋，故电极Ⅱ作负极。结合上述分析知，正极反应的催化剂是ⅰ，A错误；由O2获得第一个电子的过程最慢知，ⅰ到ⅱ过程的活化能最大，B错误；H2进入负极失电子生成H＋，为保持溶液呈电中性，H＋通过质子交换膜向正极迁移，故负极室的溶液质量保持不变，C正确；根据正、负极的电极反应式及得失电子守恒知，相同时间内电极Ⅱ上催化循环完成次数为电极Ⅰ上的2倍，D错误。
11.（1）从b到a　CO＋O2－－2e－CO2　（2）负极　11.2　
（3）正极　2NH3－6e－＋6OH－N2＋6H2O　0.375
解析：（1）该电池多孔电极a为负极，多孔电极b为正极，电解质溶液中阳离子向正极移动，阴离子向负极移动，电子由负极流向正极，因此O2－由多孔电极b向多孔电极a移动，电子由电极a通过传感器流向电极b；该装置中CO为燃料，在负极（即多孔电极a）通入CO，失电子发生氧化反应，电极反应式为CO＋O2－－2e－CO2。（2）由示意图可知，电子由电极c经负载流向电极d，则电极c为负极，电极d为正极，电极d的电极反应式为O2＋4e－＋4H＋2H2O，若线路中转移2 mol电子，则消耗0.5 mol O2，在标准状况下的体积为0.5 mol×22.4 L·mol－1＝11.2 L。（3）液氨—液氧燃料电池中，电极a是负极，失电子发生氧化反应，电极b是正极，得电子发生还原反应。电极a的电极反应式为2NH3－6e－＋6OH－N2＋6H2O。该电池工作时消耗11.2 L NH3（标准状况下），即消耗0.5 mol NH3，转移电子的物质的量为1.5 mol，电极b是正极，得电子发生还原反应，电极反应式为O2＋4e－＋2H2O4OH－，转移电子的物质的量为1.5 mol，则消耗氧气的物质的量为0.375 mol。
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第30讲　原电池　化学电源
1.从氧化还原反应的角度认识原电池的工作原理，能设计简单的原电池。 2.能列举常见的化学电源，并能利用相关信息分析化学电源的工作原理。
考点一　原电池的工作原理及应用
必备知识
一、原电池工作原理
1.原电池
（1）概念：原电池是把化学能转化为电能的装置。
（2）原电池的构成条件
反应 能自发进行的氧化还原反应（一般是活泼性强的金属与电解质溶液反应）
电极 一般是活泼性不同的两电极（金属或石墨）
介质 电解质溶液或熔融电解质或某离子导体等
闭合 回路 两电极连接或接触插入介质
　在图中的8个装置中，属于原电池的是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　，
未构成原电池的装置请说明原因。
2.原电池的工作原理
（1）示例——锌铜原电池
①负极材料：　　　　，发生　　　　反应，电极反应式：　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　；
②正极材料：　　　　，发生　　　　反应，电极反应式：　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
提醒：盐桥的作用：①通过内部离子的迁移，维持两个半电池区域的电荷平衡（电中性）；②构成完整的离子回路并防止溶液直接混合，确保氧化还原反应持续稳定地进行。
（2）原电池工作原理模型图
①电子移动方向：负极→导线→正极。
②电流方向：正极→导线→负极。
③离子的迁移方向：电解质溶液中，阴离子向　　　　极迁移，阳离子向　　　　极迁移。
提醒：“电子”只能在电极和导线上移动，“离子”只能在电解质中移动，即“电子不下水，离子不上岸”。
二、原电池原理的应用
1.设计制作化学电源
（1）首先将氧化还原反应拆分成两个“半反应”——氧化反应和还原反应。
（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。
示例：根据反应2FeCl3＋Cu2FeCl2＋CuCl2设计原电池，并写出电极反应式。
负极反应式：　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　；
正极反应式：　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
2.原电池原理的其他应用
用于金属 的防护 被保护的金属制品作原电池的　　　　（阴极）而得到保护，如在轮船外壳表面镶嵌锌块
增大 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CuSO4溶液构成原电池，反应速率　　　
比较 金属 的活 动性 强弱 原电池中，一般活泼性强的金属作　　　　，而活泼性弱的金属（或非金属导体）作　　　　。如将锌棒和铜棒与CuSO4溶液组成原电池，连通后锌棒逐渐溶解、变细，铜棒逐渐覆盖上一层紫红色的、疏松的铜层，使铜棒变粗，则说明Zn的金属性比Cu强
易错辨析
（1）原电池内部电解质中的阴离子一定移向负极，阳离子一定移向正极。（　　）
（2）构成原电池两极的电极材料一定是活泼性不同的金属。（　　）
（3）原电池中负极失去电子的总数一定等于正极得到电子的总数。（　　）
（4）如图能实现Cu＋H2SO4CuSO4＋H2↑。（　　）
关键能力
考向1　原电池工作原理
1.关于原电池的下列说法不正确的是（　　）
A.（2025·重庆八中期末）图1装置可构成铜锌双液原电池并持续供电
　
B.（2025·盐城东台一中期中）图2装置盐桥中阳离子向CuSO4溶液中迁移
C.（2025·河北衡水期中）依据氧化还原反应2Ag＋（aq）＋Cu（s）Cu2＋（aq）＋2Ag（s）可设计如图3所示的原电池
D.（2025·云南师大附中月考）图4装置验证锌与硫酸铜反应过程中有电子转移
　
2.构成原电池的条件有很多，当电解质中某离子的浓度越大时其氧化性或还原性越强。某化学实验小组用如图所示的装置实验，发现电流表指针发生偏转。
（1）电极A作　　　　 　极，电极反应式为　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
（2）电极B作　　　　 　极，电极反应式为　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
（3）硝酸根离子移向　　　　（填“A”或“B”）极。
（4）由此得出的结论是：原电池反应发生的条件不仅与电极材料和电解质的性质有关，还与电解质的　　　　有关。
考向2　原电池原理的应用
3.下列实验结论或说法正确的是（　　）
A.（2025·江西赣州联考）用锌片、铜片、苹果等做成水果电池，点亮发光二极管，该电能只来源于苹果
B.（2026·广东华南师大附中月考）用图①装置比较金属活动性：Mg＞Al
C.（2025·河北新时代NT教育月考）利用铁能与柠檬汁中的酸性物质发生氧化还原反应，用来制作Fe、C和柠檬为原料的水果电池
D.（2026·江西上饶开学考）图②原电池装置中铜片作负极
4.理论上任何自发的氧化还原反应都可以设计成原电池。下列能设计成原电池且b极质量增加的是（　　）
选项 a极 b极 X溶液
A C Fe 稀硫酸
B Cu Ag 酒精
C Zn Cu FeCl3溶液
D Fe Ag CuSO4溶液
考点二　常见化学电源
必备知识
1.一次电池
负极反应式：　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　； 正极反应式：　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　； 总反应：Zn＋2MnO2＋2H2O2MnO（OH）＋Zn（OH）2
负极反应式：　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　； 正极反应式：　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　； 总反应：Zn＋Ag2OZnO＋2Ag
2.二次电池
放电后可以再充电而反复使用的电池，又称为可充电电池或蓄电池。
铅酸蓄电池是最常见的二次电池，负极材料是　　　　，正极材料是　　　　。总反应为Pb＋PbO2＋2H2SO42PbSO4＋2H2O。
（1）放电时
负极反应式：　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　；
正极反应式：　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
（2）充电时
阴极反应式：　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　；
阳极反应式：　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
提醒：充电时的电极反应与放电时的电极反应过程相反，充电时的阳极反应与放电时的正极反应相反，充电时的阴极反应与放电时的负极反应相反。
3.燃料电池
（1）特点：连续地将燃料和氧化剂的化学能直接转化为电能。常见燃料有H2、烃、肼、烃的衍生物、NH3、煤气等。电能转化率超过80％。
（2）氢氧燃料电池
酸性（H＋） 碱性（OH－）
负极 反应式
正极 反应式
电池总 反应式 H2＋O2H2O
　以甲醇为燃料，写出下列介质中的电极反应式。
（1）酸性溶液（或含质子交换膜）
正极：　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　，
负极：　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
（2）碱性溶液
正极：　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　，
负极：　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
（3）固体氧化物（其中O2－可以在固体介质中自由移动）
正极：　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　，
负极：　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
（4）熔融碳酸盐（C）
正极（通入CO2）：　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　，
负极：　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
〔人教选择性必修1〕
锂离子电池
锂离子电池种类繁多，教材资料卡片介绍的一种锂离子电池，其总反应为LixCy＋Li1－xCoO2LiCoO2＋Cy。
（1）负极材料为嵌锂石墨（ix），放电时，锂原子失去电子变成 Li＋ 并离开石墨层，电极反应式为　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
（2）正极材料为LiCoO2（钴酸锂），放电时， Li＋ 嵌入其晶格结构，同时从外电路得到电子，正极反应为　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
（3）电解液为有机电解液LiPF6（六氟磷酸锂）的碳酸酯溶液（无水）。
易错辨析
　（1）手机、电脑中使用的锂离子电池属于一次电池。（　　）
（2）镍镉电池不能随意丢弃的主要原因是镍、镉的资源有限，价格昂贵。（　　）
（3）铅酸蓄电池放电时，正极与负极质量均增加。（　　）
（4）二次电池充电时，阴极连接电源的负极，发生还原反应。（　　）
（5）燃料电池工作时燃料在电池中燃烧，然后热能转化为电能。（　　）
关键能力
考向1　化学电源
1. 〔教材习题改编〕 锌银纽扣电池是生活中常见的一次电池，其构造示意图如图。下列说法不正确的是（　　）
A.Zn作电池的负极
B.电池工作时，OH－向正极移动
C.正极的电极反应：Ag2O＋2e－＋H2O2Ag＋2OH－
D.金属外壳需具有良好的导电性和耐腐蚀性
2.（2026·云南师大附中月考）钠离子电池因原料和性能等方面比锂离子电池更具优势，一种钠离子电池的结构如图所示。下列说法错误的是（　　）
A.膜是阳离子交换膜
B.充电时，每转移1 mol电子，阳极的质量增加23 g
C.放电时正极反应式为NaV2（PO4）2O2F＋2e－＋2Na＋Na3V2（PO4）2O2F
D.由于未使用稀缺的锂元素，量产后钠离子电池的生产成本比锂离子电池低
3.（2025·江西萍乡模拟）一种新型的铅锂电池的充、放电示意图如图所示，下列说法错误的是（　　）
A.放电时，S向电极a方向迁移
B.充电时，LiMn2O4中Mn元素被氧化
C.放电时，正极反应式为Li1－xMn2O4＋xe－＋xLi＋LiMn2O4
D.充电时，每转移1 mol e－，a极增重103.5 g
　二次电池原理分析的思维模型
考向2　电极反应式的书写
4.〔教材习题改编〕贮备电池具有下列特点：日常将电池的一种组成部分（如电解质溶液）与其他部分隔离备用；使用时电池可迅速被激活并提供足量电能。贮备电池主要用于应急救援和武器系统等。Mg-AgCl电池是一种可被海水激活的贮备电池。下列叙述中错误的是（　　）
A.负极反应为 Mg－2e－Mg2＋ B.正极反应为 AgCl＋e－Ag＋Cl－
C.电池放电时 Mg2＋由正极向负极迁移 D.负极会发生副反应：Mg＋2H2OMg（OH）2＋H2↑
5.有如图所示的四个装置，回答相关问题：
（1）图①中，Mg作　　　　　极。
（2）图②中，Mg作　　　　　极，写出负极反应式：　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　，
正极反应式：　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　，
总反应的离子方程式：　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
（3）图③中，Fe作　　　　　　极，写出负极反应式：　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　，
正极反应式：　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　，
总反应的化学方程式：　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
（4）图④装置能否构成原电池？　　　　（填“能”或“否”），若能构成原电池，正极为　　　　，电极反应式为　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
（若不能构成原电池，后两问不用回答）。
（1）电极反应式书写的一般方法 （2）已知总反应式的复杂电极反应式的书写方法 ①首先写出较简单的电极反应式。②复杂电极反应式＝总反应式－简单电极反应式。③注意电荷守恒。
1.（2025·江苏高考8题）以稀硫酸为电解质溶液的光解水装置如图所示，总反应为2H2O2H2↑＋O2↑。下列说法正确的是（　　）
A.电极a上发生氧化反应生成O2
B.H＋通过质子交换膜从右室移向左室
C.光解前后，H2SO4溶液的pH不变
D.外电路每通过0.01 mol电子，电极b上产生0.01 mol H2
2.（2025·重庆高考10题）Sb-AgCl二次电池的放电过程示意图如图所示。
下列叙述正确的是（　　）
A.放电时，M极为正极
B.放电时，N极上反应为Ag＋Cl－－e－AgCl
C.充电时，消耗4 mol Ag的同时消耗1 mol Sb4O5Cl2
D.充电时，M极上反应为Sb4O5Cl2＋10H＋＋12e－4Sb＋2Cl－＋5H2O
3.（2025·安徽高考13题）研究人员开发出一种锂—氢可充电电池（如图所示），使用前需先充电，其固体电解质仅允许Li＋通过。下列说法正确的是（　　）
A.放电时电解质溶液质量减小
B.放电时电池总反应为H2＋2Li2LiH
C.充电时Li＋移向惰性电极
D.充电时每转移1 mol电子，c（H＋）降低1 mol·L－1
第30讲　原电池　化学电源
考点一
必备知识
一、1.应用示例：
属于原电池的是③⑤⑦；未构成原电池的原因分析：①⑧未构成闭合回路；②中两极材料活动性相同；④中酒精是非电解质；⑥虽形似盐桥原电池装置，但锌直接与硫酸铜溶液反应，铜离子不能在铜电极放电。所以①②④⑥⑧均不构成原电池，③⑤⑦可构成原电池。
2.（1）①Zn　氧化　Zn－2e－Zn2＋　②Cu　还原　Cu2＋＋2e－Cu　（2）③负　正
二、1.（2）Cu－2e－Cu2＋　Fe3＋＋e－Fe2＋
2.正极　加快　负极　正极
易错辨析
　（1）√　（2）×　（3）√　（4）×
关键能力
1.A　左半电池中，电极材料锌与硫酸铜溶液接触发生氧化还原反应，电路中无电流通过，无法构成双液原电池，A错误；该原电池，Zn为原电池的负极，Cu为原电池的正极，故盐桥中阳离子向CuSO4溶液中迁移，B正确；Cu可以和AgNO3溶液反应，依据该氧化还原反应可设计图示原电池，C正确；锌和铜的活泼性不同，Zn作负极，Cu作正极，构成原电池，可通过电流表的指针偏转来证明反应过程中有电子转移，D正确。
2.（1）负　Ag－e－Ag＋　（2）正　Ag＋＋e－Ag　
（3）A　（4）浓度
3.C　电能来源于苹果和金属锌的反应放出的能量，A错误；Al可以和NaOH溶液反应，Mg不和NaOH溶液反应，该原电池中Al为负极，Mg为正极，不能比较金属活动性：Mg＞Al，B错误；开始时，铁与浓硝酸反应生成氧化膜，铁为负极，铁表面钝化之后，无法与浓硝酸继续反应，则铜再与浓硝酸反应，此时铜为负极，D错误。
4.D　铁与稀硫酸反应是氧化还原反应，但表现为b极的溶解，A不选；铜和银插在酒精溶液中，不存在反应且未形成闭合回路，B不选；锌与氯化铁发生氧化还原反应生成氯化锌和氯化亚铁，b极质量不会增加，C不选；铁与硫酸铜发生置换反应，是氧化还原反应，且b极上铜离子得电子生成铜单质从而使b极质量增加，D选。
考点二
必备知识
1.Zn＋2OH－－2e－Zn（OH）2　MnO2＋H2O＋e－MnO（OH）＋OH－　Zn＋2OH－－2e－ZnO＋H2O　Ag2O＋H2O＋2e－2Ag＋2OH－
2.Pb　PbO2　（1）Pb＋S－2e－PbSO4　PbO2＋4H＋＋S＋2e－PbSO4＋2H2O　（2）PbSO4＋2e－Pb＋S　PbSO4＋2H2O－2e－PbO2＋4H＋＋S
3.（2）H2－2e－2H＋　H2＋2OH－－2e－2H2O
O2＋2H＋＋2e－H2O　O2＋H2O＋2e－2OH－
应用示例：
（1）O2＋4e－＋4H＋2H2O　CH3OH－6e－＋H2OCO2↑＋6H＋　（2）O2＋4e－＋2H2O4OH－　CH3OH－6e－＋8OH－C＋6H2O　（3）O2＋4e－2O2－　CH3OH－6e－＋3O2－CO2↑＋2H2O　
（4）O2＋4e－＋2CO22C　CH3OH－6e－＋3C4CO2↑＋2H2O
教材挖掘：
（1）LixCy－xe－xLi＋＋Cy
（2）Li1－xCoO2＋xLi＋＋xe－LiCoO2
易错辨析
　（1）×　（2）×　（3）√　（4）√　（5）×
关键能力
1.B　锌银纽扣电池中，锌作负极，发生氧化反应：Zn＋2OH－－2e－ZnO＋H2O，Ag2O作正极，发生还原反应：Ag2O＋2e－＋H2O2Ag＋2OH－，总反应为Zn＋Ag2OZnO＋2Ag，A、C正确；原电池工作时，阴离子向负极移动，阳离子向正极移动，则OH－向负极移动，B错误；金属外壳需具有良好的导电性和耐腐蚀性，以保证电池正常工作，D正确。
2.B　由题图可知，金属钠为负极，放电时电极反应式为Na－e－Na＋，Na＋通过膜由负极进入正极，膜是阳离子交换膜，A正确；充电时，阳极失去电子同时释放出Na＋，每转移1 mol电子，有1 mol Na＋通过阳离子交换膜迁移到阴极，所以阳极的质量减少而不是增加，B错误；放电时，NaV2（PO4）2O2F和Na3V2（PO4）2O2F掺杂石墨极为正极，电极反应式为NaV2（PO4）2O2F＋2e－＋2Na＋Na3V2（PO4）2O2F，C正确；锂比钠稀缺，钠离子电池生产成本更低，D正确。
3.D　由铅锂电池的充、放电示意图可知，电解液为Li2SO4溶液，放电时负极（a极）反应为Pb＋S－2e－PbSO4，正极（b极）反应式为Li1－xMn2O4＋xe－＋xLi＋LiMn2O4，C正确；放电时，阴离子向负极迁移，由分析知放电时a极为负极，S向电极a方向迁移，A正确；充电时b极为阳极，LiMn2O4转化为Li1－xMn2O4，Mn元素化合价升高，LiMn2O4中Mn元素被氧化，B正确；充电时a极为阴极，电极反应式为PbSO4＋2e－Pb＋S，生成的S进入电解质溶液中，外电路每转移1 mol e－，a极质量减轻48 g，D错误。
4.C　放电时，负极产生 Mg2＋（正电荷增加），正极产生 Cl－（负电荷增加）。为维持电荷平衡，阳离子 Mg2＋应向正极迁移，阴离子 Cl－应向负极迁移，C项错误。
5.（1）负
（2）正　Al＋4OH－－3e－[Al（OH）4]－　2H2O＋2e－2OH－＋H2↑　2Al＋2OH－＋6H2O2[Al（OH）4]－＋3H2↑
（3）正　Cu－2e－Cu2＋　N＋2H＋＋e－NO2↑＋H2O　Cu＋4HNO3（浓）Cu（NO3）2＋2NO2↑＋2H2O
（4）能　Cu　O2＋4e－＋2H2O4OH－
【真题演练】
1.A　由题图可知，该原电池中电子由电极a向电极b移动，故电极a失电子作负极，电极反应式为2H2O－4e－4H＋＋O2↑；电极b得电子作正极，电极反应式为2H＋＋2e－H2↑；H＋由负极向正极移动。由上述分析可知，电极a上发生氧化反应生成O2，A正确；H＋由负极向正极移动，即通过质子交换膜由左室向右室移动，B错误；由总反应可知，光解时消耗水，电解质溶液中硫酸浓度逐渐增大，故溶液pH减小，C错误；由正极反应式可知，电路中每通过0.01 mol e－，电极b上产生0.005 mol H2，D错误。
2.D　充电时，M极为阴极，电极反应为Sb4O5Cl2＋12e－＋10H＋4Sb＋2Cl－＋5H2O，D项正确；放电时，M极上Sb转化为Sb4O5Cl2，发生氧化反应：4Sb－12e－＋2Cl－＋5H2OSb4O5Cl2＋10H＋，为负极，A项错误；放电时，N极上AgCl转化为Ag，发生还原反应，为正极，电极反应为AgCl＋e－Ag＋Cl－，B项错误；充电时，N极为阳极，阳极反应为Ag－e－＋Cl－AgCl，消耗4 mol Ag，转移4 mol电子，M极为阴极，电极反应为Sb4O5Cl2＋12e－＋10H＋4Sb＋2Cl－＋5H2O，转移4 mol电子，消耗 mol Sb4O5Cl2，C项错误。
3.C　根据题目信息“使用前需先充电”及电池装置知，充电时惰性电极上发生反应：Li＋＋e－Li，则充电时惰性电极作阴极，气体扩散电极作阳极，H2在阳极失电子生成的H＋与H2P结合生成H3PO4，放电过程与充电过程相反，具体分析如下：
由放电时正极发生的反应知，每转移2 mol e－，电解质溶液中消耗2 mol H＋，同时有2 mol （14 g） Li＋进入电解质溶液中，故电解质溶液质量增大，A错误；由正、负极发生的反应知，放电时电池总反应为2Li＋2H3PO4H2↑＋2LiH2PO4，B错误；电解池中阳离子移向阴极，故充电时Li＋移向惰性电极，C正确；电解质溶液体积未知，且H3PO4是弱酸，故c（H＋）变化量不能判断，D错误。
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