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第36讲　原电池　常见化学电源〔基础课〕
复习目标
1.理解原电池的构成、工作原理及应用。
2．了解常见化学电源的种类及其工作原理。
3．能够书写常见化学电源的电极反应式和总反应方程式。
考点一　原电池工作原理及应用
必备知识 · 助学教材
1.概念：把化学能转化为电能的装置。
2．构成条件
(1)反应：能自发进行的________反应。
(2)电极：两极为导体(金属、石墨或能导电的氧化物等)，一般存在活动性差异。
燃料电池中两电极材料可以相同。
(3)电解质溶液：两电极插入电解质溶液(或熔融电解质)。
(4)闭合回路：外电路一般用导线连接两电极或两极直接接触，形成闭合回路。
　[微思考1]　下列装置不能构成原电池的是______(填序号)。
3．工作原理(以锌铜原电池为例)
　[微思考2]　针对盐桥回答下列问题。
(1)盐桥的组成：盐桥中装有含KCl饱和溶液的琼脂，离子可在其中自由移动。
(2)盐桥的作用：
①________________________________________________________________________；
②________________________________________________________________________。
4．原电池原理的应用
(1)比较金属活动性强弱
如有两种金属a和b，用导线连接后插入稀硫酸中，观察到a极溶解。可判断a是______极、b是______极，且金属活动性：a______(填“>”或“<”)b。
(2)加快氧化还原反应的速率
如在锌与稀H2SO4反应时加入少量CuSO4溶液，CuSO4与锌发生置换反应生成Cu，从而形成Cu-Zn-稀H2SO4微小原电池，加快产生H2的速率。
(3)用于金属的防护：使需要保护的金属制品作原电池的________极而受到保护。
(4)设计原电池
[微思考3]　将反应2FeCl3＋Cu===2FeCl2＋CuCl2设计为原电池。
①化合价升高的物质 负极：________
②活泼性较弱的物质 正极：________
③化合价降低的物质 电解质溶液：________
示意图 要注明两电极材料及电 解质溶液，并用导线 将两电极连接起来 ________________
关键能力 · 拓展教材
一、原电池的工作原理
1．实验a：将铜片、锌片和稀硫酸组成单液原电池，铜片、锌片表面均产生气泡。实验b：将锌片在稀HgCl2溶液中浸泡几分钟，锌片表面形成锌汞合金，再与铜片、稀硫酸组成单液原电池，只有铜片表面产生气泡。下列有关说法不正确的是(　　)
A．实验a中锌片表面产生气泡对应的能量转化形式是化学能转化为电能
B．实验b中铜片表面产生气泡对应的能量转化形式是化学能转化为电能
C．实验a、b中原电池总反应的离子方程式均为Zn＋2H＋===Zn2+＋H2↑
D．锌片经HgCl2溶液处理后，有利于更多的化学能转化为电能
2．某同学为探究Ag＋和Fe2+的反应，按下图连接装置并加入药品(盐桥中的物质不参与反应)，发现电压表指针偏移。电子由石墨经导线流向银。放置一段时间后，向甲烧杯中逐渐加入浓溶液，发现电压表指针的变化依次为偏移减小→回到零点→逆向偏移。则电压表指针逆向偏移后，银为________(填“正”或“负”)极。由实验得出Ag＋和Fe2+反应的离子方程式是______________________________________。
3．有如图所示的四个装置，回答相关问题：
(1)图甲中，Mg作________极。
(2)图乙中，Mg作________极，负极反应式为_____________________，正极反应式为
____________________________，总反应的离子方程式为___________________________。
(3)图丙中，Fe作________极，负极反应式为__________________________________，正极反应式为____________________________，总反应的化学方程式为
________________________________________________________________________。
(4)图丁装置能否构成原电池？____________(填“能”或“否”)。若能构成原电池，则正极为_____，电极反应式为____________________________(若不能构成原电池，后两问不用回答)。
二、原电池原理的应用
4．依据氧化还原反应2Ag＋(aq)＋Cu(s)===Cu2+(aq)＋2Ag(s)设计的原电池如图所示(盐桥为盛有KNO3琼脂的U形管)。
请回答下列问题。
(1)电极X的材料是________；电解质溶液Y是________(填化学式)。
(2)银电极为电池的________极，其电极反应式为________________________________________________________________________。
(3)盐桥中的移向______________溶液。
考点二　常见化学电源
必备知识 · 助学教材
1.一次电池
(1)碱性锌锰干电池
负极材料：________。
负极反应：
________________________________________________________________________。
正极材料：________。
正极反应：MnO2＋H2O＋e－===MnO(OH)＋OH－。
总反应：
________________________________________________________________________。
(2)纽扣式锌银电池
总反应：Zn＋Ag2O＋H2O===Zn(OH)2＋2Ag。
电解质溶液：________。
负极材料：________。
负极反应：
________________________________________________________________________。
正极材料：________。
正极反应：
________________________________________________________________________。
2．二次电池——可充电电池或蓄电池
铅酸蓄电池：正极材料为PbO2，负极材料为Pb，电解质溶液为稀H2SO4，总反应为Pb(s)＋PbO2(s)＋2H2SO4(aq) 2PbSO4(s)＋2H2O(l)
(1)放电时
负极：
________________________________________________________________________。
正极：
________________________________________________________________________。
放电时，当外电路上有2 mol e－通过时，溶液中消耗H2SO4 ________ mol。
(2)充电时电极的连接：“正”接正作阳极，“负”接负作阴极
阴极：PbSO4＋2e－===Pb＋。
阳极：PbSO4＋2H2O－2e－===PbO2＋4H＋＋。
3．氢氧燃料电池
电池 酸性 碱性
负极反应式 _____________________ __________________________
正极反应式 ______________________ __________________
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，燃料和氧化剂由外部供给并在电极上反应
[微思考]　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
正极(通入CO2)：
________________________________________________________________________。
负极：
________________________________________________________________________。
关键能力 · 拓展教材
一、正负极的判断和电极反应式的书写
1．原电池的电极名称不仅与电极材料的性质有关，也与电解质溶液有关。下列说法中正确的是(　　)
A．(1)(2)中Mg作负极，(3)(4)中Fe作负极
B．(2)中Mg作正极，电极反应式为6H2O＋6e－===6OH－＋3H2↑
C．(3)中Fe作负极，电极反应式为Fe－2e－===Fe2+
D．(4)中Cu作正极，电极反应式为2H＋＋2e－===H2↑
2．根据电池反应书写电极反应式。
(1)碱性铁电池的电池反应为3Zn＋2K2FeO4＋8H2O===3Zn(OH)2＋2Fe(OH)3＋4KOH。
负极反应式：
________________________________________________________________________。
正极反应式：
________________________________________________________________________。
(2)一种锂电池的反应为CoO2＋LiC6===LiCoO2＋C6，Li原子嵌入电池负极材料碳(C6)中。
负极反应式：
________________________________________________________________________。
正极反应式：
________________________________________________________________________。
(3)Mg-AgCl电池是一种能被海水激活的一次性贮备电池，电池反应方程式：2AgCl＋Mg===Mg2+＋2Ag＋2Cl－。
负极反应式：
________________________________________________________________________。
正极反应式：
________________________________________________________________________。
归纳总结
书写电极方程式的思维流程
二、多样化的燃料电池
3．燃料电池是燃料(如CO、H2、CH4、C2H6等)与氧气(或空气)反应将化学能转变为电能的装置，若电解质溶液是强碱溶液，下列关于乙烷(C2H6)燃料电池的说法正确的是(　　)
A．通入5.6 L O2完全反应后，有1 mol电子发生转移
B.负极反应式：C2H6＋18OH－＋＋12H2O
C．该电池工作时，正极附近溶液的碱性增强
D．燃料电池的优点之一是燃料反应时化学能全部转化为电能
4．如图所示是一种以液态肼(N2H4)为燃料，氧气为氧化剂，某固体氧化物为电解质的新型燃料电池。该固体氧化物电解质的工作温度在700～900 ℃时，O2-可在该固体氧化物电解质中自由移动，反应产物均为无毒无害的物质。下列说法正确的是(　　)
A．电池内的O2-由电极乙移向电极甲
B．电池总反应为N2H4＋2O2===2NO＋2H2O
C．当电极甲上有1 mol N2H4消耗时，电极乙上有22.4 L O2参与反应
D．电池外电路的电子由电极乙移向电极甲
归纳总结
解答有关燃料电池的三个关键点
(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)通入燃料的电极为负极，通入氧气的电极为正极。
(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。
素养落实·活用教材
考教互应　命题溯源悟真谛——考教衔接突出创新性应用性
命题溯源
[示例]　(2025·黑吉辽内蒙古卷，13)一种基于Cu2O的储氯电池装置如图，放电过程中a、b极均增重。若将b极换成Ag/AgCl电极，b极仍增重。关于图中装置所示电池，下列说法错误的是(　　)
A．放电时Na＋向b极迁移
B．该电池可用于海水脱盐
C.a极反应：Cu2O＋2H2O＋Cl－－2e－===Cu2(OH)3Cl＋H＋
D．若以Ag/AgCl电极代替a极，电池将失去储氯能力
[教材溯源]　考查选择性必修1中原电池的工作原理。本题以储氯电池装置为载体，考查化学电源的工作原理，包括原电池工作时离子流动方向的判断、电极反应的书写及电极反应的应用。
[价值引领]　电化学原理在能源存储与转换中有广泛应用。本题以储氯电池装置为载体，考查考生对电化学原理的理解和应用能力，培养考生对新能源技术的兴趣和认识，对应《普通高中化学课程标准》学业质量水平2中“能分析简单原电池的构成要素和工作原理”的要求。
[关键能力]　主要考查考生信息获取与加工、逻辑推理与论证、批判性思维与辩证能力。放电时，a、b两极均增重，由两个电极及电解液组成可知，a极上Cu2O→Cu2(OH)3Cl，Cu由＋1价升高为＋2价，发生氧化反应，a极为原电池负极，b极上NaTi2(PO4)3→Na3Ti2(PO4)3，Ti由＋4价降低为＋3价，发生还原反应，b极为原电池正极。原电池中，阳离子移向正极，即放电时，Na＋向b极迁移，A正确；由两个电极的物质转化可知，a极消耗电解质溶液中的Cl－，b极消耗电解质溶液中的Na＋，故电池工作时，NaCl浓度逐渐减小，则该电池可用于海水脱盐，B正确；结合a极的物质转化及得失电子守恒、原子守恒，可知a极的电极反应式为Cu2O－2e－＋Cl－＋2H2O===Cu2(OH)3Cl＋H＋，C正确；将b极换成Ag/AgCl电极，b极仍增重，说明b极上Ag→AgCl，Ag由0价升高为＋1价，发生氧化反应，此时b极为原电池负极，则相比于Cu2O/Cu2(OH)3Cl电极，Ag/AgCl电极的电极电势更低，结合原装置中Cu2O/Cu2(OH)3Cl电极作负极可知，电极电势Ag/AgCl/Na3Ti2(PO4)3，因此若将a极换为Ag/AgCl电极，则a极作原电池的负极，Ag转化为AgCl，该电极仍能起到储氯的作用，D错误。
[考教衔接]　本题创新情境源于教材中资源利用案例。由于受中学阶段学习内容和学习要求的限制，我们所学习的知识并不是相关内容的全部，甚至只是一些皮毛，而高考命题更具开放性，往往利用陌生情境考查学生的迁移应用能力，而这些陌生情境可能会与学生已有认知发生冲突，因此在备考过程中，要打破所学知识的局限性，不能简单地死记所谓的规律和方法，要具有更宽泛的认知。
真题体验
1.(2025·江苏卷，8)以稀H2SO4为电解质溶液的光解水装置如图所示，总反应为2H2O＋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·重庆卷，10)下图为AgCl-Sb二次电池的放电过程示意图。
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－e－＋Cl－===AgCl
C．充电时，消耗4 mol Ag的同时将消耗1 mol Sb4O5Cl2
D．充电时，M极上反应为Sb4O5Cl2＋12e－＋10H＋===4Sb＋2Cl－＋5H2O
3．(2025·广东卷，16)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
提示：完成课时作业(三十六)
第36讲　原电池　常见化学电源 〔基础课〕
考点一　原电池工作原理及应用
必备知识·助学教材
2．(1)氧化还原
[微思考1]　提示：①③④⑤⑥
[微思考2]　提示：(2)①连接内电路，形成闭合回路　②维持两电极电势差(中和两极室电荷)，使电池能持续提供电流
4．(1)负　正　>　(3)正
[微思考3]　提示：Cu　C　FeCl3溶液　
关键能力·拓展教材
1．解析：实验a中锌片表面产生气泡是因为锌片和稀硫酸直接发生氧化还原反应生成氢气，对应的能量转化形式是化学能转化为热能，故A错误；实验b中铜片表面产生气泡是因为形成原电池，对应的能量转化形式是化学能转化为电能，故B正确；将锌片在稀HgCl2溶液中浸泡几分钟，锌片表面形成锌汞合金，阻止锌与稀硫酸直接反应，从而有利于更多的化学能转化为电能，故D正确。
答案：A
2．答案：负　Fe2+＋Ag＋ Fe3+＋Ag
3．答案：(1)负　(2)正　2Al＋8OH－－6e－===2[Al(OH)4]－　6H2O＋6e－===6OH－＋3H2↑　2Al＋2OH－＋6H2O===2[Al(OH)4]－＋3H2↑　(3)正　Cu－2e－===Cu2+　2NO2↑＋2H2O　(4)能　Cu　O2＋4e－＋2H2O===4OH－
4．答案：(1)Cu　AgNO3　(2)正　Ag＋＋e－===Ag
(3)Cu(NO3)2
考点二　常见化学电源
必备知识·助学教材
1．(1)Zn　Zn＋2OH－－2e－===Zn(OH)2　MnO2　Zn＋2MnO2＋2H2O===2MnO(OH)＋Zn(OH)2　(2)KOH溶液　Zn　Zn＋2OH－－2e－===Zn(OH)2　Ag2O　Ag2O＋H2O＋2e－===2Ag＋2OH－
2．(1)Pb＋－2e－===PbSO4　PbO2＋4H＋＋＋2e－===PbSO4＋2H2O　2　
3．2H2－4e－===4H＋　2H2－4e－＋4OH－===4H2O
O2＋4e－＋4H＋===2H2O　O2＋4e－＋2H2O===4OH－
[微思考]　提示：(1)O2＋4e－＋4H＋===2H2O
CH3OH－6e－＋H2O===CO2＋6H＋　(2)O2＋4e－＋2H2O===4OH－　CH3OH－6e－＋4e－===2O2-　CH3OH－6e－＋3O2-===CO2＋2H2O　(4)O2＋4e－＋　CH3OH－6e－＋===4CO2＋2H2O
关键能力·拓展教材
1．解析：(1)中Mg作负极；(2)中Al作负极；(3)中Cu作负极；(4)中发生铁的吸氧腐蚀，Fe作负极。
答案：B
2．答案：(1)Zn－2e－＋2OH－===Zn(OH)2　＋4H2O＋3e－===Fe(OH)3＋5OH－　(2)LiC6－e－===Li＋＋C6　CoO2＋Li＋＋e－===LiCoO2　(3)Mg－2e－===Mg2+　AgCl＋e－===Ag＋Cl－
3．解析：气体所处的状态未知，不能计算5.6 L O2的物质的量，故A错误；乙烷燃料电池中，负极上乙烷失去电子发生氧化反应，电解质溶液呈碱性，则其电极反应式为C2H6＋18OH－－4e－＋2H2O===4OH－，生成OH－，正极附近溶液的碱性增强，故C正确；燃料的化学能不能全部转化为电能，还转化为热能等其他形式的能量，故D错误。
答案：C
4．解析：该装置中电极甲为负极，电极乙为正极，所以O2-由电极乙移向电极甲，A项正确；电池的总反应为N2H4＋O2===N2＋2H2O，B项错误；当电极甲上消耗1 mol N2H4时，电极乙上就有1 mol O2参与反应，但题目没有指明是否处于标准状况，C项错误；在外电路中，电子由负极(电极甲)移向正极(电极乙)，D项错误。
答案：A
素养落实·活用教材
命题溯源
[示例]　答案：D
真题体验
1．解析：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4H＋＋4e－===2H2↑；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；在探究溶液浓度变化时，不仅要关注溶质的变化，也要关注溶剂的变化，在光解过程中，H2SO4溶液中H2O减少，H2SO4溶液浓度增大，pH减小，C错误；由正极反应式可知，外电路每通过0.01 mol电子，电极b上产生0.005 mol H2，D错误。
答案：A
2．解析：由图可知，放电时，N电极上AgCl→Ag发生得电子的还原反应，为正极，电极反应为AgCl＋e－===Ag＋Cl－，M电极为负极，电极反应为4Sb－12e－＋2Cl－＋5H2O===Sb4O5Cl2＋10H＋；充电时，N为阳极，M为阴极，电极反应与原电池相反。放电时，M电极为负极，A错误；放电时，N电极反应为AgCl＋e－===Ag＋Cl－，B错误；建立电子转移关系式Sb4O5Cl2～12e－～12Ag，由此可知，消耗4 mol Ag，同时消耗C错误；充电时，M极为阴极，电极反应与原电池相反，为12e－＋10H＋===4Sb＋2Cl－＋5H2O，D正确。
答案：D
3．解析：该燃料电池为氢氧燃料电池，由图可知该原电池的电解质溶液为酸性，氢气发生氧化反应，作负极，电极方程式为H2－2e－===2H＋；氧气发生还原反应，作正极，电极方程式为O2＋4e－＋4H＋===2H2O。氧气发生还原反应，作正极，正极反应的催化剂是ⅰ，A错误；图a中，ⅰ到ⅱ过程为O2获得第一个电子的过程，根据题中信息，O2获得第一个电子的过程最慢，则ⅰ到ⅱ过程的活化能一定最高，B错误；氢气发生氧化反应，作负极，电极方程式为===2H＋，同时，负极每失去1个电子，就会有一个H＋通过质子交换膜进入正极室，故电池工作过程中，负极室的溶液质量保持不变，C正确；由图a、c可知，氧气催化循环一次需要转移4个电子，氢气催化循环一次需要转移2个电子，相同时间内，电极Ⅰ和电极Ⅱ上的催化循环完成次数不相同，D错误。
答案：C(共77张PPT)
第36讲　原电池　常见化学电源〔基础课〕
复习目标
1.理解原电池的构成、工作原理及应用。
2．了解常见化学电源的种类及其工作原理。
3．能够书写常见化学电源的电极反应式和总反应方程式。
必备知识 · 助学教材
1.概念：把化学能转化为电能的装置。
2．构成条件
(1)反应：能自发进行的________反应。
(2)电极：两极为导体(金属、石墨或能导电的氧化物等)，一般存在活动性差异。
燃料电池中两电极材料可以相同。
(3)电解质溶液：两电极插入电解质溶液(或熔融电解质)。
(4)闭合回路：外电路一般用导线连接两电极或两极直接接触，形成闭合回路。
氧化还原
　[微思考1]　下列装置不能构成原电池的是__________(填序号)。
①③④⑤⑥
[微思考2]　针对盐桥回答下列问题。
(1)盐桥的组成：盐桥中装有含KCl饱和溶液的琼脂，离子可在其中自由移动。
(2)盐桥的作用：
①________________________________________；
②___________________________________________________。
连接内电路，形成闭合回路
维持两电极电势差(中和两极室电荷)，使电池能持续提供电流
4．原电池原理的应用
(1)比较金属活动性强弱
如有两种金属a和b，用导线连接后插入稀硫酸中，观察到a极溶解。可判断a是______极、b是______极，且金属活动性：a______(填“>”或“<”)b。
(2)加快氧化还原反应的速率
如在锌与稀H2SO4反应时加入少量CuSO4溶液，CuSO4与锌发生置换反应生成Cu，从而形成Cu-Zn-稀H2SO4微小原电池，加快产生H2的速率。
(3)用于金属的防护：使需要保护的金属制品作原电池的_____极而受到保护。
(4)设计原电池
负
正
>
正
[微思考3]　将反应2FeCl3＋Cu===2FeCl2＋CuCl2设计为原电池。
①化合价升高的物质 负极：________
②活泼性较弱的物质 正极：________
③化合价降低的物质 电解质溶液：________
示意图
要注明两电极材料及电
解质溶液，并用导线
将两电极连接起来

________________
Cu
C
FeCl3溶液
关键能力 · 拓展教材
一、原电池的工作原理
1．实验a：将铜片、锌片和稀硫酸组成单液原电池，铜片、锌片表面均产生气泡。实验b：将锌片在稀HgCl2溶液中浸泡几分钟，锌片表面形成锌汞合金，再与铜片、稀硫酸组成单液原电池，只有铜片表面产生气泡。下列有关说法不正确的是(　　)
A．实验a中锌片表面产生气泡对应的能量转化形式是化学能转化为电能
B．实验b中铜片表面产生气泡对应的能量转化形式是化学能转化为电能
C．实验a、b中原电池总反应的离子方程式均为Zn＋2H＋===Zn2+＋H2↑
D．锌片经HgCl2溶液处理后，有利于更多的化学能转化为电能
答案：A
解析：实验a中锌片表面产生气泡是因为锌片和稀硫酸直接发生氧化还原反应生成氢气，对应的能量转化形式是化学能转化为热能，故A错误；实验b中铜片表面产生气泡是因为形成原电池，对应的能量转化形式是化学能转化为电能，故B正确；将锌片在稀HgCl2溶液中浸泡几分钟，锌片表面形成锌汞合金，阻止锌与稀硫酸直接反应，从而有利于更多的化学能转化为电能，故D正确。
负
Fe2+＋Ag＋ Fe3+＋Ag
3．有如图所示的四个装置，回答相关问题：
(1)图甲中，Mg作________极。
(2)图乙中，Mg作_____极，负极反应式为__________________________，正极反应式为_________________________，总反应的离子方程式为
_______________________________________。
负
正
2Al＋8OH－－6e－===2[Al(OH)4]－
6H2O＋6e－===6OH－＋3H2↑
2Al＋2OH－＋6H2O===2[Al(OH)4]－＋3H2↑
(3)图丙中，Fe作______极，负极反应式为________________，正极反应式为__________________________________，总反应的化学方程式为________________________________________。
(4)图丁装置能否构成原电池？____ (填“能”或“否”)。若能构成原电池，则正极为_____，电极反应式为____________________(若不能构成原电池，后两问不用回答)。
正
Cu－2e－===Cu2+
能
Cu
O2＋4e－＋2H2O===4OH－
二、原电池原理的应用
4．依据氧化还原反应2Ag＋(aq)＋Cu(s)===Cu2+(aq)＋2Ag(s)设计的原电池如图所示(盐桥为盛有KNO3琼脂的U形管)。
Cu
AgNO3
正
Ag＋＋e－===Ag
Cu(NO3)2
1.一次电池
(1)碱性锌锰干电池
负极材料：________。
负极反应：______________________________________。
正极材料：________。
正极反应：MnO2＋H2O＋e－===MnO(OH)＋OH－。
总反应：_________________________________________。
Zn
Zn＋2OH－－2e－===Zn(OH)2
MnO2
Zn＋2MnO2＋2H2O===2MnO(OH)＋Zn(OH)2
(2)纽扣式锌银电池
总反应：Zn＋Ag2O＋H2O===Zn(OH)2＋2Ag。
电解质溶液：________。
负极材料：________。
负极反应：_______________________________________。
正极材料：________。
正极反应：____________________________________。
KOH溶液
Zn
Zn＋2OH－－2e－===Zn(OH)2
Ag2O
Ag2O＋H2O＋2e－===2Ag＋2OH－
2．二次电池——可充电电池或蓄电池
铅酸蓄电池：正极材料为PbO2，负极材料为Pb，电解质溶液为稀H2SO4，总反应为Pb(s)＋PbO2(s)＋2H2SO4(aq) 2PbSO4(s)＋2H2O(l)
(1)放电时
负极：________________________。
正极：_________________________________________________。
放电时，当外电路上有2 mol e－通过时，溶液中消耗H2SO4___ mol。
2
3．氢氧燃料电池
电池 酸性 碱性
负极反应式 _____________________ __________________________
正极反应式 ______________________ _____________________
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，燃料和氧化剂由外部供给并在电极上反应
2H2－4e－===4H＋
2H2－4e－＋4OH－===4H2O
O2＋4e－＋4H＋===2H2O
O2＋4e－＋2H2O===4OH－
[微思考]　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：____________________________________________。
O2＋4e－＋4H＋===2H2O
CH3OH－6e－＋H2O===CO2＋6H＋
O2＋4e－＋2H2O===4OH－
CH3OH－6e－＋3O2-===CO2＋2H2O
关键能力 · 拓展教材
一、正负极的判断和电极反应式的书写
1．原电池的电极名称不仅与电极材料的性质有关，也与电解质溶液有关。
下列说法中正确的是(　　)
A．(1)(2)中Mg作负极，(3)(4)中Fe作负极
B．(2)中Mg作正极，电极反应式为6H2O＋6e－===6OH－＋3H2↑
C．(3)中Fe作负极，电极反应式为Fe－2e－===Fe2+
D．(4)中Cu作正极，电极反应式为2H＋＋2e－===H2↑
答案：B
解析：(1)中Mg作负极；(2)中Al作负极；(3)中Cu作负极；(4)中发生铁的吸氧腐蚀，Fe作负极。
2．根据电池反应书写电极反应式。
(1)碱性铁电池的电池反应为3Zn＋2K2FeO4＋8H2O===3Zn(OH)2＋2Fe(OH)3＋4KOH。
负极反应式：_____________________________________________。
正极反应式：__________________________________________。
Zn－2e－＋2OH－===Zn(OH)2
(2)一种锂电池的反应为CoO2＋LiC6===LiCoO2＋C6，Li原子嵌入电池负极材料碳(C6)中。
负极反应式：_________________________________________。
正极反应式：____________________________________。
LiC6－e－===Li＋＋C6
CoO2＋Li＋＋e－===LiCoO2
(3)Mg-AgCl电池是一种能被海水激活的一次性贮备电池，电池反应方程式：2AgCl＋Mg===Mg2+＋2Ag＋2Cl－。
负极反应式：__________________________。
正极反应式：_________________________。
Mg－2e－===Mg2+
AgCl＋e－===Ag＋Cl－
归纳总结
书写电极方程式的思维流程
答案：C
4．如图所示是一种以液态肼(N2H4)为燃料，氧气为氧化剂，某固体氧化物为电解质的新型燃料电池。该固体氧化物电解质的工作温度在700～900 ℃时，O2-可在该固体氧化物电解质中自由移动，反应产物均为无毒无害的物质。下列说法正确的是(　　)
A．电池内的O2-由电极乙移向电极甲
B．电池总反应为N2H4＋2O2===2NO＋2H2O
C．当电极甲上有1 mol N2H4消耗时，电极乙上有22.4 L O2参与反应
D．电池外电路的电子由电极乙移向电极甲
答案：A
解析：该装置中电极甲为负极，电极乙为正极，所以O2-由电极乙移向电极甲，A项正确；电池的总反应为N2H4＋O2===N2＋2H2O，B项错误；当电极甲上消耗1 mol N2H4时，电极乙上就有1 mol O2参与反应，但题目没有指明是否处于标准状况，C项错误；在外电路中，电子由负极(电极甲)移向正极(电极乙)，D项错误。
归纳总结
解答有关燃料电池的三个关键点
(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)通入燃料的电极为负极，通入氧气的电极为正极。
(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。
命题溯源
[示例]　(2025·黑吉辽内蒙古卷，13)一种基于Cu2O的储氯电池装置如图，放电过程中a、b极均增重。若将b极换成Ag/AgCl电极，b极仍增重。关于图中装置所示电池，下列说法错误的是(　　)
A．放电时Na＋向b极迁移
B．该电池可用于海水脱盐
C.a极反应：Cu2O＋2H2O＋Cl－－2e－===Cu2(OH)3Cl＋H＋
D．若以Ag/AgCl电极代替a极，电池将失去储氯能力
答案：D
[教材溯源]　考查选择性必修1中原电池的工作原理。本题以储氯电池装置为载体，考查化学电源的工作原理，包括原电池工作时离子流动方向的判断、电极反应的书写及电极反应的应用。
[价值引领]　电化学原理在能源存储与转换中有广泛应用。本题以储氯电池装置为载体，考查考生对电化学原理的理解和应用能力，培养考生对新能源技术的兴趣和认识，对应《普通高中化学课程标准》学业质量水平2中“能分析简单原电池的构成要素和工作原理”的要求。
[关键能力]　主要考查考生信息获取与加工、逻辑推理与论证、批判性思维与辩证能力。放电时，a、b两极均增重，由两个电极及电解液组成可知，a极上Cu2O→Cu2(OH)3Cl，Cu由＋1价升高为＋2价，发生氧化反应，a极为原电池负极，b极上NaTi2(PO4)3→Na3Ti2(PO4)3，Ti由＋4价降低为＋3价，发生还原反应，b极为原电池正极。原电池中，阳离子移向正极，即放电时，Na＋向b极迁移，A正确；由两个电极的物质转化可知，a极消耗电解质溶液中的Cl－，b极消耗电解质溶液中的Na＋，故电池工作时，NaCl浓度逐渐减小，则该电池可用于海水脱盐，B正确；
结合a极的物质转化及得失电子守恒、原子守恒，可知a极的电极反应式为Cu2O－2e－＋Cl－＋2H2O===Cu2(OH)3Cl＋H＋，C正确；将b极换成Ag/AgCl电极，b极仍增重，说明b极上Ag→AgCl，Ag由0价升高为＋1价，发生氧化反应，此时b极为原电池负极，则相比于Cu2O/Cu2(OH)3Cl电极，Ag/AgCl电极的电极电势更低，结合原装置中Cu2O/Cu2(OH)3Cl电极作负极可知，电极电势Ag/AgCl因此若将a极换为Ag/AgCl电极，则a极作原电池的负极，Ag转化为AgCl，该电极仍能起到储氯的作用，D错误。
[考教衔接]　本题创新情境源于教材中资源利用案例。由于受中学阶段学习内容和学习要求的限制，我们所学习的知识并不是相关内容的全部，甚至只是一些皮毛，而高考命题更具开放性，往往利用陌生情境考查学生的迁移应用能力，而这些陌生情境可能会与学生已有认知发生冲突，因此在备考过程中，要打破所学知识的局限性，不能简单地死记所谓的规律和方法，要具有更宽泛的认知。
答案：A
解析：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4H＋＋4e－===2H2↑；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；在探究溶液浓度变化时，不仅要关注溶质的变化，也要关注溶剂的变化，在光解过程中，H2SO4溶液中H2O减少，H2SO4溶液浓度增大，pH减小，C错误；由正极反应式可知，外电路每通过0.01 mol电子，电极b上产生0.005 mol H2，D错误。
2．(2025·重庆卷，10)下图为AgCl-Sb二次电池的放电过程示意图。
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－e－＋Cl－===AgCl
C．充电时，消耗4 mol Ag的同时将消耗1 mol Sb4O5Cl2
D．充电时，M极上反应为Sb4O5Cl2＋12e－＋10H＋===4Sb＋2Cl－＋5H2O
答案：D
3．(2025·广东卷，16)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
答案：C
解析：该燃料电池为氢氧燃料电池，由图可知该原电池的电解质溶液为酸性，氢气发生氧化反应，作负极，电极方程式为H2－2e－===2H＋；氧气发生还原反应，作正极，电极方程式为O2＋4e－＋4H＋===2H2O。氧气发生还原反应，作正极，正极反应的催化剂是ⅰ，A错误；
1．几位同学用相同大小的铜片和锌片为电极研究水果电池，得到的实验数据如表所示。
实验编号 水果种类 电极间距离/cm 电流大小/μA
① 西红杮 1 98.7
② 西红杮 2 72.5
③ 苹果 2 7.2
下列说法不正确的是(　　)
A.该实验的目的是探究水果种类和电极间距离对水果电池电流大小的影响
B．能表明水果种类对电流大小有影响的实验编号是②和③
C．上述装置中，锌片作负极，电极反应为Zn＋2e－===Zn2+
D．其他条件相同时，改变电极插入水果的深度可能影响水果电池电流大小
答案：C
2．M、N、P、E四种金属，已知：①M＋N2+===N＋M2+；②M、P用导线连接放入硫酸氢钠溶液中，M表面有大量气泡逸出；③N、E用导线连接放入E的硫酸盐溶液中，电极反应为E2+＋2e－===E，N－2e－===N2+。则这四种金属的还原性由强到弱的顺序是(　　)
A．P＞M＞N＞E B．E＞N＞M＞P
C．P＞N＞M＞E D．E＞P＞M＞N
答案：A
解析：由①知，金属活动性M＞N；M、P用导线连接放入硫酸氢钠溶液中，M表面有大量气泡逸出，说明M作原电池的正极，故金属活动性P＞M；N、E构成的原电池中，N作负极，故金属活动性N＞E。综合上述分析可知，金属活动性P＞M＞N＞E，A正确。
3．利用金属Al、海水及其中的溶解氧可组成电池，如图所示。下列说法正确的是(　　)
A．b电极为电池正极
B．电池工作时，海水中的Na＋向a电极移动
C．电池工作时，紧邻a电极区域的海水呈强碱性
D．每消耗1 kg Al，电池最多向外提供37 mol电子的电量
答案：A
4．铅酸蓄电池是汽车常用的蓄电池，其构造如图所示。下列说法不正确的是(　　)
A．电池放电时，负极质量减轻
B．电池放电时，c(H＋)减小
C．电池充电时总反应为
2PbSO4＋2H2O===Pb＋PbO2＋2H2SO4
D．铅酸蓄电池的缺点是笨重、比能量低
答案：A
解析：放电时，负极Pb失去电子转化为PbSO4，负极质量增加，A错误；放电过程中消耗H2SO4，溶液中c(H＋)减小，B正确。
5．(2026·河北百师联盟联考)普通锌锰干电池是最早进入市场的实用电池，碱性锌锰电池是普通锌锰电池的升级换代产品，其总反应分别为Zn＋2MnO2＋2NH4Cl===Zn(NH3)2Cl2＋2MnO(OH)、Zn＋2MnO2＋2H2O===2MnO(OH)＋Zn(OH)2。下列关于两种电池的说法中，不正确的是(　　)
A．两种电池中电池的负极材料都是Zn
B．两种电池工作时，MnO2均发生还原反应
C．两种电池工作时每生成1 mol MnO(OH)，则转移电子数为2×6.02×1023
D．碱性锌锰电池比普通锌锰电池性能优越，能提供较大电流并连续放电
答案：C
解析：由总反应可知碱性锌锰电池：负极上Zn被氧化生成Zn(OH)2，正极上MnO2被还原生成MnO(OH)；普通锌锰电池：负极上Zn被氧化生成Zn(NH3)2Cl2，正极上MnO2被还原生成MnO(OH)。两种电池都是Zn一端作负极，A正确；在两种电池中正极都是MnO2被还原生成MnO(OH)，B正确；两种电池反应中都是MnO2被还原生成MnO(OH)，Mn元素都由＋4价降低到＋3价，则每生成1 mol MnO(OH)转移1 mol(6.02×1023)电子，C错误；碱性电池使用碱性电解质，导电性更好，内阻更小，能提供较大电流并稳定放电，D正确。
6．(9分)电化学技术在处理污染气体领域的应用广泛。
(1)利用反应6NO2＋8NH3===7N2＋12H2O构成电池的方法，既能实现有效消除氮氧化物的排放，又能提供电能，装置如图所示。
①A电极的电极反应式为
______________________________________________。
②下列关于该电池的说法正确的是________(填标号)。
A．电子从右侧电极经过负载后流向左侧电极
B．为使电池持续放电，离子交换膜需选用阴离子交换膜
C．电池工作一段时间，溶液的pH不变
D．当有4.48 L NO2被处理时，转移电子物质的量为0.8 mol
2NH3－6e－＋6OH－===N2＋6H2O
B
(2)以含SO2废气为原料，用电化学方法制取硫酸。装置如图。
写出负极电极反应式：
____________________________________________________。
1.2NA
Al＋3NiO(OH)＋NaOH＋3H2O===3Ni(OH)2＋Na[Al(OH)4]
7．某双液原电池装置如图所示(盐桥：装有含琼脂的KCl饱和溶液)。下列有关叙述中不正确的是(　　)
A．Fe作负极，发生氧化反应
B．电子流动方向：铁→石墨→稀硫酸→盐桥→氯化钠溶液
C．工作一段时间后，左侧烧杯中c(Cl－)增大
D．正极反应式：2H＋＋2e－===H2↑
答案：B
解析：铁为负极，发生氧化反应，A正确；电子由负极经导线流入正极，不经过稀硫酸溶液，B错误；铁为负极，氯离子向负极移动，则左侧烧杯中c(Cl－)浓度增大，C正确；石墨电极为正极，电极反应式为2H＋＋2e－===H2↑，D正确。
8．将图①所示装置中的盐桥(含琼脂－饱和KCl溶液)换成铜丝与石墨棒连接得到图②所示装置，发现电流计指针仍然有偏转。
下列说法正确的是(　　)
A．图①中，电路中转移电子0.2 mol，则甲池的质量增加大于5.6 g
B．图①中的石墨电极与图②中乙池石墨a电极的电极反应式不同
C．两图所示装置的能量变化均是将化学能转化为电能
D．图②中电子流向为Fe→电流计→石墨a→经电解质溶液到达石墨b→铜丝→石墨c→Fe
答案：A
解析：电路中转移0.2 mol电子时，图①中铁棒质量减少5.6 g，则甲池增加了5.6 g亚铁离子，盐桥中的氯离子向甲池中移动，所以甲池质量增加大于5.6 g，A正确；图①为原电池，石墨上铜离子得电子生成Cu，图②中乙池为电解池，石墨a电极与负极Fe相连为阴极，阴极上铜离子得电子生成Cu，所以两个电极的反应式相同，B错误；图①为原电池，将化学能转化为电能，图②中甲池为原电池，乙池为电解池，则乙池中电能转化为化学能，C错误；电子只在导线中移动，不能进入溶液，则图②中电子流向为Fe→电流计→石墨a，石墨b→铜丝→石墨c，D错误。
9． (2026·河南许平汝名校联考)燃料电池的能量利用率高，肼燃料电池原理如图所示。下列有关说法错误的是(　　)
A．Pt2电极为正极
B．K＋将由Pt1电极区向Pt2电极区移动
C．该电池反应N2H4＋O2===N2＋2H2O放出大量的热
D.Pt2电极的电极反应式为O2＋4e－＋2H2O===4OH－
答案：C
解析：Pt2电极通入O2，O2作为氧化剂在燃料电池中得电子，发生还原反应，作正极，A正确；原电池中阳离子向正极移动，Pt2为正极，K＋由负极区(Pt1)向正极区(Pt2)移动，B正确；燃料电池的主要能量转化形式是化学能→电能，虽反应本身放热，但能量主要转化为电能而非大量放热，C错误；Pt2为正极，O2在碱性条件下得电子生成OH－，电极反应式为O2＋4e－＋2H2O===4OH－，D正确。
10．(2026·河北廊坊名校联考)科学家研制出一款超快速充电锂－硫二次电池，可为长途旅行电动汽车和商用无人机供电。工作原理如图所示。
下列说法正确的是(　　)
A．可用LiOH水溶液替代LiPF6
B．放电时，电极电势：a>b
C．放电时，b极反应式为xS8＋16e－＋16Li＋===8Li2Sx
D．充电时，a极生成1.4 g Li时转移0.1 mol电子
答案：C
解析：Li为活泼金属，能与水反应生成LiOH和H2，不能用LiOH水溶液作电解质，A错误；放电时为原电池，a极(Li)为负极，b极(S8)为正极，正极电势高于负极，即电极电势b>a，B错误；放电时，b极为正极，发生还原反应，S8得到电子与Li＋结合生成Li2Sx，电极反应式为xS8＋16e－＋16Li＋===8Li2Sx，C正确；充电时，a极为阴极，反应为Li＋＋e－===Li，1.4 g Li(0.2 mol)转移0.2 mol电子，D错误。
11.(7分)高铁酸钾(K2FeO4)是一种理想的水处理剂，高铁电池的研制也在进行中。如图甲是高铁电池的模拟实验装置。
(1)该电池放电时正极的电极反应式为
__________________________________；若维持电流强度为1 A，电池工作10 min，理论消耗Zn约为________g(已知F＝96 500 C·mol-1)。
(2)盐桥中盛有饱和KCl溶液，此盐桥中氯离子向______(填“左”或“右”)移动；若用阳离子交换膜代替盐桥，则钾离子向____ (填“左”或“右”)移动。
0.2
右
左
(3)图乙为高铁电池和常用的高能碱性电池的放电曲线，由此可得出高铁电池的优点有___________________________________。
使用时间长、工作电压稳定等

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