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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．原电池的构成条件
(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KCl溶液，K＋移向正极，Cl－移向负极
(2)盐桥的组成和作用
①盐桥中装有饱和的KCl、KNO3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。
1．规避原电池工作原理的3个失分点
(1)原电池闭合回路的形成有多种方式，可以是导线连接两个电极，也可以是两电极相接触。
(2)电解质溶液中阴、阳离子的定向移动，与导线中电子的定向移动共同组成了一个完整的闭合回路。
(3)无论在原电池还是在电解池中，电子均不能通过电解质溶液。
2．判断原电池正、负极的5种方法
提醒：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。
3．一般电极反应式的书写
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3．盐桥的组成及在原电池中的作用
①组成：盐桥中装有饱和的KCl、KNO3等溶液和琼胶制成的胶冻
②盐桥中的离子流向：盐桥中的阳离子(K＋)向正极区移动，阴离子(Cl－或NO)向负极区移动
③作用：连接内电路，形成闭合回路；平衡电荷，使原电池不断产生电流[若没有盐桥，当反应进行到一定时间后，负极的正电荷增多而导致电子(负电荷)难以流出，正极负电荷增多也会导致电子流入困难，从而电池电流减弱]
4．易混易错点
①只有自发进行的氧化还原反应才能设计成原电池。
②在原电池中活泼性强的金属不一定作负极，但负极一定发生氧化反应。
③电子不能通过电解质溶液，溶液中的离子不能通过盐桥。
④负极失去的电子总数一定等于正极得到的电子总数。
⑤同一氧化还原反应，设计成原电池反应的速率一定比直接发生氧化还原反应的速率快。
⑥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＋应结合OH－生成水。电极反应式要遵守电荷守恒、质量守恒及电子得失守恒。
⑦当氧化剂得电子速率与还原剂失电子速率相等时，可逆反应达到化学平衡状态，电流表指针示数为零；当电流表指针往相反方向偏转，暗示电路中电子流向相反，说明化学平衡移动方向相反。
⑧原电池闭合回路的形成有多种方式，可以是导线连接两个电极，也可以是两电极相接触。
⑨电解质溶液中阴、阳离子的定向移动，与导线中电子的定向移动共同组成了一个完整的闭合回路。
⑩注意盐桥不能用一根导线连接，因为导线是不能传递阴阳离子的。用导线连接后相当于一个是原电池，一个是电解池。
考向1 原电池的工作原理
【典例1】（2024·全国·高三专题练习）如图，在盛有稀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
A．外电路的电流方向为外电路
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
【变式练1】（2024·辽宁·高三校联考开学考试）党的二十大报告中指出：要“加强污染物协同控制，基本消除重污染天气”。二氧化硫—空气质子交换膜燃料电池实现了制硫酸、发电、环保二位一体的结合，可以解决酸雨等环境污染问题，原理如图所示。下列说法正确的是
A．该电池放电时电流流向：电极→负载→电极
B．电极附近发生的反应：SO2-2e-+2H2O=+4H+
C．放电过程中若消耗，理论上可以消除2molSO2
D．移向电极，电极附近pH不变
【变式练2】（2024·湖北·高三开学考试）下列实验操作及现象与对应结论匹配的是
选项 实验操作及现象 结论
A 将溶液和稀混合，得到沉淀，且生成的气体可使品红溶液褪色 在反应中体现氧化性
B 在导管口点燃纯净的，然后将导管伸入盛满的集气瓶中，在中安静地燃烧，发出苍白色火焰 助燃物不一定是
C 向苯酚浓溶液中滴加少量溴水、振荡，无白色沉淀产生 该条件下两者不反应
D 将银和溶液、铁和NaCl溶液组成双液原电池，连通后银表面有银白色金属沉积，铁电极的质量变轻 Ag是原电池的负极
A．A B．B C．C D．D
考向2 原电池正、负极的判断及电极反应式的书写
【典例2】（2024·福建·统考模拟预测）我国科学家经过研究发明了以下装置从海水中提取锂单质，其工作原理如图所示。该装置运行期间电极Ⅱ上产生和气体X。下列说法错误的是
A．该装置实现了“太阳能→电能→化学能”的转化
B．电极Ⅰ连接太阳能电池的负极
C．工作时，电极Ⅱ附近溶液的pH增大
D．实验室检验气体X可用湿润的淀粉-KI试纸
【变式练3】（2024·贵州·高三阶段练习）以葡萄糖为燃料的微生物燃料电池结构如图所示(假设M，N两电极均为惰性电极)，下列说法正确的是
A．N电极为正极，发生还原反应
B．电池工作时，外电路中电子的流动方向：M电极→导线→N电极
C．M电极上的电极反应式：
D．电路中每转移1.2mol电子，此时生成CO2的体积为6.72L
【变式练4】（202·山东·高三统考开学考试）浓差电池是利用物质的浓度差产生电动势的一种装置。某浓差电池的工作原理如图所示，下列说法正确的是
A．X电极为负极
B．电路中转移时，左池减少了0.1mol离子
C．隔膜为阴离子交换膜
D．右池中的电极反应式为
考向3 聚焦“盐桥”原电池
【典例3】（202·安徽·高三阶段练习）各装置正确且能达到实验目的的是
A．①精确量取了稀盐酸 B．②将乙二醇转化为乙二酸
C．③形成原电池 D．④吸收尾气SO2
【变式练5】（202·上海·期末）铜锌原电池(如图)工作时，下列叙述错误的是
A．负极反应为：
B．电池总反应为：
C．在外电路中，电子从负极流向正极
D．盐桥中的移向溶液
【变式练6】（2024·全国·高三专题练习）某同学利用下列电池装置探究的氧化性和还原性。电流表显示电子由铁电极流向石墨电极，石墨电极上未见Fe析出，下列分析不正确的是
A．盐桥中的阳离子进入右侧烧杯溶液中
B．一段时间后两烧杯溶液中均增大
C．当两烧杯溶液中相等时，说明反应已达到平衡状态
D．由A、B中的现象可知，还原性小于Fe、氧化性小于
1．（2024·江苏·高考真题）碱性锌锰电池的总反应为，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，发生氧化反应
B．电池工作时，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，转移电子数为
2．（2024·广东·高三阶段练习）某同学利用下列电池装置进行实验，探究的氧化性和还原性。
根据实验现象，下列分析不正确的是
A．电流表显示电子由铁电极流向石墨电极，可知盐桥中的阳离子进入石墨电极溶液中
B．一段时间后石墨电极上未见析出且铁电极溶液中增大，可知石墨电极溶液中也增大
C．由A、B中的现象可知，还原性小于、氧化性小于
D．一段时间后两极溶液中的浓度若相等，说明反应已达到平衡状态
3．（2023·海南·统考高考真题）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1kgAl，电池最多向外提供37mol电子的电量
4．（2023·浙江·统考高考真题）下列说法正确的是
A．图①装置可用于制取并收集氨气
B．图②操作可排出盛有溶液滴定管尖嘴内的气泡
C．图③操作俯视刻度线定容会导致所配溶液浓度偏大
D．图④装置盐桥中阳离子向溶液中迁移
5．（2023·辽宁·统考高考真题）某低成本储能电池原理如下图所示。下列说法正确的是
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．放电时右侧通过质子交换膜移向左侧
D．充电总反应：
6．（2022·广东·高考真题）科学家基于易溶于的性质，发展了一种无需离子交换膜的新型氯流电池，可作储能设备(如图)。充电时电极a的反应为： 。下列说法正确的是
A．充电时电极b是阴极
B．放电时溶液的减小
C．放电时溶液的浓度增大
D．每生成，电极a质量理论上增加
7．（2024·山西·模拟预测）下列有关方程式错误的是
A．碱性锌锰电池的正极反应：
B．制备粗硅的反应方程式为：
C．食醋去除水垢中的：
D．溶液滴入溶液中：
8．（2024·福建·统考一模）一种水系的锌可充电超级电池放电时原理如图所示，下列说法错误的是
A．放电时，电解质中的保持不变
B．放电时，电极a为正极
C．充电时，消耗电路中转移电子数为
D．充电时，阳极反应式：
1．加快氧化还原反应速率
一个__自发__进行的氧化还原反应，设计成原电池时反应速率__加快__，例如Zn与稀硫酸反应时加入少量的CuSO4溶液能使产生氢气的速率加快。
2．比较金属活动性强弱
两种金属分别作原电池的两极时，一般作负极的金属活动性比正极的__活泼__。
3．用作金属的防护
使被保护的金属制品作原电池的__正__极而得到保护。例如，保护铁制输水管或钢铁桥梁，可用导线将其和一块锌块相连，使Zn作原电池的__负__极。
4．设计制作化学电源
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原电池的设计方法
设计原电池时要紧扣原电池的构成条件。具体方法是：
(1)首先判断出氧化还原反应中的还原剂和氧化剂，将还原剂(一般为比较活泼金属)作负极，活动性比负极弱的金属或非金属作正极，含氧化剂的溶液作电解质溶液。
(2)如果两个半反应分别在要求的两个容器中进行(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。
(3)设计实例：
根据反应2FeCl3＋Cu===2FeCl2＋CuCl2
(4)设计的原电池为：
(5)装置如下图所示：
(6)设计原电池的步骤
拆分反应—将氧化还原反应分成两个半反应
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选择电极材料—还原剂(一般为比较活泼金属)为负极,活泼性比负极弱的金属或非金属导体为正极
↓
构成闭合回路—如果两个半反应分别在两个容器中进行(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元素的金属阳离子
↓
画出装置图—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、正极和负极及电解质溶液等
考向1 原电池原理的应用(一)
【典例1】（2024·上海·高三专题练习）将表面发黑(黑色物质为Ag2S)的银器浸入盛有食盐水的铝制容器中(如图)，一段时间后黑色褪去。有关说法正确的是
A．该处理过程中电能转化为化学能
B．铝质容器为阳极，其质量变轻
C．Ag2S溶解于食盐水生成了AgCl
D．银器为正极，Ag2S被还原为单质银
【变式练1】（2024·广东·统考二模）将裹有锌片的铁钉放入含有酚酞-饱和琼脂溶液中，滴加少量酚酞溶液，下列说法不正确的是
A．a处溶液会变红 B．b处增大
C．c处产生较多无色气泡 D．该实验说明Fe受到保护
【变式练2】（2024·吉林·统考模拟预测）下列实验操作和现象与实验结论一定正确的是
选项 操作 现象 结论
A． 向锌与稀硫酸的反应体系中加入少量硫酸铜 反应速率加快 Cu2＋是该反应的催化剂
B． 将苯加入到橙色的溴水中，充分振荡后静置 下层液体几乎无色 苯与Br2发生了取代反应
C． 向酸性KMnO4溶液中先通入少量SO2，充分反应后，再滴入几滴BaCl2溶液 产生白色沉淀 SO2被氧化为
D． 室温下，向0.1 mol·L－1 HCl溶液中加入少量镁粉 产生大量气泡，测得溶液温度上升 镁与盐酸反应放热
A．A B．B C．C D．D
考向2 原电池原理的应用(二)
【典例2】（2024·上海·统考二模）把铁条放入盛有过量稀硫酸的试管中，下列改变不能加快氢气产生速率的是
A．改铁条为镁条 B．滴加少量CuSO4溶液
C．改稀硫酸为98%的硫酸 D．升高溶液的温度
【变式练3】（2024·山西·高三校联考开学考试）下列装置及操作能达到目的的是
A．验证镁比铝活泼 B．分离乙醇和水 C．除去中的HCl D．制备干燥的氨气
A．A B．B C．C D．D
【变式练4】（2024·全国·高三专题练习）X、Y、Z、M代表四种金属元素，金属X和Z用导线连接放入稀硫酸中时，Z极上有放出；单质Z可以从Y的盐溶液中置换出单质Y；又知的氧化性强于。则这四种金属的活动性由强到弱的顺序为
A． B．
C． D．
1．（2024·广东·高考真题）我国自主设计建造的浮式生产储御油装置“海葵一号”将在珠江口盆地海域使用，其钢铁外壳镶嵌了锌块，以利用电化学原理延缓外壳的腐蚀。下列有关说法正确的是
A．钢铁外壳为负极 B．镶嵌的锌块可永久使用
C．该法为外加电流法 D．锌发生反应：
2．（2023·北京·统考高考真题）下列事实能用平衡移动原理解释的是
A．溶液中加入少量固体，促进分解
B．密闭烧瓶内的和的混合气体，受热后颜色加深
C．铁钉放入浓中，待不再变化后，加热能产生大量红棕色气体
D．锌片与稀反应过程中，加入少量固体，促进的产生
3．（2022·浙江·统考高考真题）pH计是一种采用原电池原理测量溶液pH的仪器。如图所示，以玻璃电极(在特制玻璃薄膜球内放置已知浓度的HCl溶液，并插入Ag—AgCl电极)和另一Ag—AgCl电极插入待测溶液中组成电池，pH与电池的电动势E存在关系：pH=(E-常数)/0.059。下列说法正确的是
A．如果玻璃薄膜球内电极的电势低，则该电极反应式为：AgCl(s)+e-=Ag(s)+Cl-(0.1mol·L-1)
B．玻璃膜内外氢离子浓度的差异不会引起电动势的变化
C．分别测定含已知pH的标准溶液和未知溶液的电池的电动势，可得出未知溶液的pH
D．pH计工作时，电能转化为化学能
4．（2021·浙江·高考真题）某全固态薄膜锂离子电池截面结构如图所示，电极A为非晶硅薄膜，充电时得电子成为Li嵌入该薄膜材料中；电极B为薄膜；集流体起导电作用。下列说法不正确的是
A．充电时，集流体A与外接电源的负极相连
B．放电时，外电路通过电子时，薄膜电解质损失
C．放电时，电极B为正极，反应可表示为
D．电池总反应可表示为
5．（2021·河北·统考高考真题）K—O2电池结构如图，a和b为两个电极，其中之一为单质钾片。关于该电池，下列说法错误的是
A．隔膜允许K+通过，不允许O2通过
B．放电时，电流由b电极沿导线流向a电极；充电时，b电极为阳极
C．产生1Ah电量时，生成KO2的质量与消耗O2的质量比值约为2.22
D．用此电池为铅酸蓄电池充电，消耗3.9g钾时，铅酸蓄电池消耗0.9g水
6．（2024·四川·统考模拟预测）研究小组将混合均匀的铁粉和碳粉置于锥形瓶底部，塞上瓶塞(如图1)。从胶头滴管中滴入一定浓度醋酸溶液，进行铁的电化学腐蚀实验，容器中的压强随时间的变化曲线如图2。下列说法正确的是
A．0-t1时压强增大的原因可能是铁腐蚀放出热量
B．铁被氧化的电极反应式为：
C．碳粉上发生了氧化反应
D．铁腐蚀过程中化学能全部转化为电能
1．一次电池
只能使用一次，不能充电复原继续使用。
(1)普通锌锰干电池
总反应：Zn＋2MnO2＋2NH4Cl===ZnCl2＋Mn2O3＋2NH3＋H2O
负极：Zn－2e－===Zn2＋。
正极：2NH＋2e－===2NH3＋H2↑、2MnO2＋H2===2MnOOH
(2)碱性锌锰干电池
负极(Zn)，电极反应式： Zn＋2OH－－2e－===Zn(OH)2 正极(MnO2)，电极反应式： 2MnO2＋2H2O＋2e－===2MnOOH＋2OH－ 总反应： Zn＋2MnO2＋2H2O===Zn(OH)2＋2MnOOH
2．二次电池(以铅蓄电池为例)：放电后能充电复原继续使用
(1)放电时的反应：(原电池)
①负极反应：Pb(s)＋SO(aq)－2e－===PbSO4(s)
②正极反应：PbO2(s)＋4H＋(aq)＋SO(aq)＋2e－===PbSO4(s)＋2H2O(l)
③总反应：Pb(s)＋PbO2(s)＋2H2SO4(aq)===2PbSO4(s)＋2H2O(l)
(2)充电时的反应：(电解池)
①阴极反应：PbSO4(s)＋2e－===Pb(s)＋SO(aq)
②阳极反应：PbSO4(s)＋2H2O(l)－2e－===PbO2(s)＋4H＋(aq)＋SO(aq)
③总反应：2PbSO4(s)＋2H2O(l)Pb(s)＋PbO2(s)＋2H2SO4(aq)
放电时原电池的负极作充电时电解池的阴极。
【易错警示】(1)可充电电池的充、放电不能理解为可逆反应。
(2)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。
(3)可充电电池在充电时，其负极连接外接电源的负极，正极连接外接电源的正极。
3．燃料电池
(1)氢氧燃料电池是将燃料和氧化剂的化学能直接转化为电能的装置，目前最成熟的燃料电池，可分为酸性和碱性两种。
酸性 碱性
负极反应式 2H2－4e－===4H＋ 2H2－4e－＋4OH－===4H2O
正极反应式 O2＋4e－＋4H＋===2H2O O2＋4e－＋2H2O===4OH－
总反应式 2H2＋O2===2H2O
(2)燃料电池的电极本身不参与反应，燃料和氧化剂连续地由外部供给。对于燃料电池要注意燃料在负极反应，O2在正极反应，要注意电解质溶液或传导介质的影响，如碱性条件下，CO2以CO形式存在。
1.燃料电池的解题模板
2.书写燃料电池电极反应式的三大步骤
①先写出燃料电池总反应式
一般都是可燃物在氧气中的燃烧反应方程式。但由于燃烧产物还可能与电解质溶液反应，燃烧产物与电解质溶液反应的方程式与其相加得总反应方程式。
②再写出燃料电池正极的电极反应式
由于燃料电池正极一般都是O2得到电子发生还原反应，基础反应式为O2＋4e－===2O2－。
A．电解质为固体时，O2－可自由通过，正极的电极反应式为O2＋4e－===2O2－。
B．电解质为熔融的碳酸盐时，正极的电极反应式为O2＋2CO2＋4e－===2CO。
C．当电解质为中性或碱性环境时，正极的电极反应式为：O2＋4e－＋2H2O===4OH－。
D．当电解质为酸性环境时，正极的电极反应式为：O2＋4e－＋4H＋===2H2O。
③最后写出燃料电池负极的电极反应式
燃料电池负极的电极反应式＝燃料电池总反应式－燃料电池正极的电极反应式。在利用此法时一要注意消去反应中的O2，二要注意两极反应式和总反应式电子转移相同。
④熔融的金属氧化物作介质传导O2－
负极：H2－2e－＋O2－===H2O；
正极：O2＋4e－===2O2－。
⑤碳酸盐作介质
负极：H2－2e－＋CO===H2O＋CO2；
正极：O2＋4e－＋2CO2===2CO。
⑥复杂电极反应式的书写
总体思路：＝－
遵循原理，信息优先，用守恒直接书写。
3.二次电池的解题思路
4.二次电池电极反应式的书写方法
①先标出原电池总反应式电子转移的方向和数目，指出参与负极和正极反应的物质。
②写出一个比较容易书写的电极反应式(书写时一定要注意电极产物是否与电解质溶液共存)
③在电子守恒的基础上，总反应式减去写出的电极反应式即得另一电极反应式。
④充电的电极反应与放电的电极反应过程相反。
原电池中电流方向：外电路中由电池正极流向负极；电池内部，由负极流回正极。
原电池中电子移动方向：外电路中由电池负极流向电池正极，内电路电解质溶液中无电子通过。
考向1 一次电池
【典例1】（2024·浙江·高三统考专题练习）下列四个常用电化学装置的叙述错误的是
A．图Ⅰ所示电池中，电子从锌片流出
B．图Ⅱ所示干电池中锌作负极
C．图Ⅲ所示电池为二次电池，放电时正极的电极反应式为
D．图Ⅳ所示电池中通入氧气的电极是正极
【变式练1】（2024·河南·高三统考期中）锂—海水电池在海洋能源领域备受关注。下列说法错误的是
A．海水起电解质溶液的作用
B．锂为负极，发生的电极反应：
C．锂电极应与海水直接接触
D．正极反应式：
【变式练2】微型纽扣电池在现代生活中有广泛应用，有种银锌电池，其电极分别是Ag2O和Zn，电解质溶液为KOH溶液，电极反应式为：Zn＋2OH--2e-=ZnO＋H2O，Ag2O＋H2O＋2e-=2Ag＋2OH-，总反应式为：Ag2O＋Zn=ZnO＋2Ag。根据上述反应式，判断下列叙述中正确的是
A．在使用过程中，电池负极区溶液的pH增大
B．在使用过程中，电子由Ag2O经外电路流向Zn极
C．Zn是负极，Ag2O是正极
D．Zn极发生还原反应，Ag2O极发生氧化反应
考向2 新型可充电电池
【典例2】（2024·黑龙江·高三期中）某充电宝锂离子电池的总反应为xLi＋Li1-xMn2O4LiMn2O4，某手机镍氢电池总反应为NiOOH＋MHM＋Ni(OH)2(M为储氢金属或合金)，有关上述两种电池的说法不正确的是
A．锂离子电池放电时，Li＋向正极迁移
B．镍氢电池放电时，正极的电极反应式：NiOOH＋H2O＋e-=Ni(OH)2＋OH-
C．如图表示用锂离子电池给镍氢电池充电
D．锂离子电池充电时，阴极的电极反应式：LiMn2O4-xe-=Li1-xMn2O4＋xLi＋
【变式练3】（2024·全国·高三统考专题练习）蓄电池在放电时起原电池的作用。以下是爱迪生电池分别在充电和放电时发生的反应：Fe＋NiO2＋2H2OFe(OH)2＋Ni(OH)2。下列有关爱迪生电池的说法不正确的是
A．放电时，Fe是负极，NiO2是正极
B．蓄电池的电极可以浸入某种酸性电解质溶液中
C．充电时，Fe电极上的电极反应式为Fe(OH)2＋2e-=Fe＋2OH-
D．放电时，电解质溶液中的阴离子向负极方向移动
【变式练4】（2024·全国·高三专题练习）中科院研制出了双碳双离子电池，以石墨(Cn)和中间相炭微粒球(MCMB)为电极，电解质溶液为含有KPF6的有机溶液，其充电示意图如下。下列说法错误的是
A．充电时，石墨电极电势比MCMB电极高
B．放电时，K+向左迁移
C．放电时，负极反应为Cn+xPF6--xe-=Cn(PF6)x
D．充电时，若阴极增重39g则阳极增重145g
考向3 燃料电池
【典例3】（2024·天津·模拟预测）下列说法正确的是
A．乙池中石墨电极表面有气泡产生，丙池中向右侧电极移动
B．甲池通入的电极反应为
C．反应一段时间后，向乙池中加入一定量固体能使溶液恢复到原浓度
D．收集一段时间后丙池中两电极上产生的气体，左侧电极可能得到混合气体
【变式练5】（2024·全国·高三专题练习）年12月15日2时25分，“长征二号丁”运载火箭在西昌卫星发射中心点火起飞，随后成功将“遥感三十六号”卫星送人预定轨道，发射任务取得圆满成功。长征系列运载火箭使用的燃料有液氢、甲烷、酒精、煤油等。下列有关说法中正确的是
A．液氢、甲烷、酒精都属于一级能源 B．甲烷与氯气在光照条件下发生加成反应
C．煤油只能通过石油的分馏获得 D．甲烷燃料电池中甲烷由负极通入
【变式练6】（2024·北京·高三专题练习）某种培根型碱性氢氧燃料电池示意图如所示，下列有关该电池的说法不正确的是
A．电池放电时，向镍电极Ⅰ的方向迁移
B．正极电极反应为：
C．出口Ⅰ处有水生成
D．循环泵可使电解质溶液不断浓缩、循环
1．（2024·北京·高考真题）酸性锌锰干电池的构造示意图如下。关于该电池及其工作原理，下列说法正确的是
A．石墨作电池的负极材料 B．电池工作时，向负极方向移动
C．发生氧化反应 D．锌筒发生的电极反应为
2．（2023·辽宁·统考高考真题）某低成本储能电池原理如下图所示。下列说法正确的是
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．放电时右侧通过质子交换膜移向左侧
D．充电总反应：
3．（2024·全国·模拟预测）有关下列四个电化学装置的叙述，正确的是
A．图I所示装置工作时，盐桥中的阳离子移向溶液
B．图II所示电池工作时，做还原剂
C．图III所示电池工作时，能量转化率可达100%
D．图IV所示装置工作时，溶液A是烧碱溶液
4．（2024·浙江·校联考模拟预测）电池多用于电动汽车的电力来源，结构如图所示，电池中间的聚合物隔膜只允许通过。已知原理为：。下列说法不正确的是
A．充电时，阴极反应为
B．放电时，石墨电极发生脱嵌
C．用铅蓄电池给其充电，消耗硫酸时电池中有向左移动
D．放电时，正极反应为
5．（2024·辽宁·校联考模拟预测）未来的某一天，我们开着一辆电动汽车，当电池能量即将耗尽时，只需将汽车开到附近的加氨站，5分钟内就能加满一桶液态氨，电池表便显示满格，加满后汽车能开1000公里以上，且加氨价格低廉。随着“氨—氢”燃料电池的推出，这样的场景很快就要变成现实。我国某大学设计的间接氨燃料固体氧化物燃料电池的工作原理如图所示，氨首先经过重整装置在催化剂(未标出)表面分解生成与。下列说法错误的是
A．电池工作时，a极的电极反应式为
B．电池工作时，b极发生还原反应
C．的键角小于的键角
D．大面积推广“氨—氢”燃料电池，有利于减少碳的排放量
6．（2024·贵州4·统考三模）微生物燃料电池是一种通过微生物降解污染物同步回收电能的处理系统，具有绿色、安全、碳排放量低的特点，其工作原理如图所示。下列说法错误的是
A．石墨纤维电极为电池负极
B．电池工作时，Pt电极比石墨纤维电极电势低
C．正极反应式：O2+4e-+4H+=2H2O
D．放电过程中H+从石墨纤维电极区通过质子交换膜移向Pt电极区
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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．原电池的构成条件
(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KCl溶液，K＋移向正极，Cl－移向负极
(2)盐桥的组成和作用
①盐桥中装有饱和的KCl、KNO3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。
1．规避原电池工作原理的3个失分点
(1)原电池闭合回路的形成有多种方式，可以是导线连接两个电极，也可以是两电极相接触。
(2)电解质溶液中阴、阳离子的定向移动，与导线中电子的定向移动共同组成了一个完整的闭合回路。
(3)无论在原电池还是在电解池中，电子均不能通过电解质溶液。
2．判断原电池正、负极的5种方法
提醒：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。
3．一般电极反应式的书写
——
——
——
3．盐桥的组成及在原电池中的作用
①组成：盐桥中装有饱和的KCl、KNO3等溶液和琼胶制成的胶冻
②盐桥中的离子流向：盐桥中的阳离子(K＋)向正极区移动，阴离子(Cl－或NO)向负极区移动
③作用：连接内电路，形成闭合回路；平衡电荷，使原电池不断产生电流[若没有盐桥，当反应进行到一定时间后，负极的正电荷增多而导致电子(负电荷)难以流出，正极负电荷增多也会导致电子流入困难，从而电池电流减弱]
4．易混易错点
①只有自发进行的氧化还原反应才能设计成原电池。
②在原电池中活泼性强的金属不一定作负极，但负极一定发生氧化反应。
③电子不能通过电解质溶液，溶液中的离子不能通过盐桥。
④负极失去的电子总数一定等于正极得到的电子总数。
⑤同一氧化还原反应，设计成原电池反应的速率一定比直接发生氧化还原反应的速率快。
⑥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＋应结合OH－生成水。电极反应式要遵守电荷守恒、质量守恒及电子得失守恒。
⑦当氧化剂得电子速率与还原剂失电子速率相等时，可逆反应达到化学平衡状态，电流表指针示数为零；当电流表指针往相反方向偏转，暗示电路中电子流向相反，说明化学平衡移动方向相反。
⑧原电池闭合回路的形成有多种方式，可以是导线连接两个电极，也可以是两电极相接触。
⑨电解质溶液中阴、阳离子的定向移动，与导线中电子的定向移动共同组成了一个完整的闭合回路。
⑩注意盐桥不能用一根导线连接，因为导线是不能传递阴阳离子的。用导线连接后相当于一个是原电池，一个是电解池。
考向1 原电池的工作原理
【典例1】（2024·全国·高三专题练习）如图，在盛有稀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
A．外电路的电流方向为外电路
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
【答案】D
【解析】A．根据图中信息外电路的电子方向为外电路，电路的电流方向为外电路，故A错误；
B．若两电极分别为Fe和碳棒，X为负极，活泼金属，则X为Fe，Y为碳棒，故B错误；
C．X极为负极，发生的是氧化反应，Y极为正极，发生的是还原反应，故C错误；
D．若两电极都是金属，X为负极，一般负极活泼性强，则它们的活动性顺序为，故D正确。
综上所述，答案为D。
【变式练1】（2024·辽宁·高三校联考开学考试）党的二十大报告中指出：要“加强污染物协同控制，基本消除重污染天气”。二氧化硫—空气质子交换膜燃料电池实现了制硫酸、发电、环保二位一体的结合，可以解决酸雨等环境污染问题，原理如图所示。下列说法正确的是
A．该电池放电时电流流向：电极→负载→电极
B．电极附近发生的反应：SO2-2e-+2H2O=+4H+
C．放电过程中若消耗，理论上可以消除2molSO2
D．移向电极，电极附近pH不变
【答案】B
【分析】图可知，Pt1电极上SO2发生失电子的氧化反应转化成H2SO4，Pt1电极为负极，Pt2电极为正极，Pt2电极上O2发生得电子的还原反应；据此作答。
【解析】A．根据分析，Pt1电极为负极，Pt2电极为正极，该电池放电时电流的流向为电极→负载→电极，A项错误；
B．Pt1电极上SO2发生失电子的氧化反应转化成H2SO4，电极反应式为SO2-2e-+2H2O=+4H+，B项正确；
C．Pt2电极的电极反应式为O2+4e-+4H+=2H2O，由于O2所处温度和压强未知，不能计算22.4LO2物质的量，从而无法计算消除SO2物质的量，C项错误；
D．阳离子H+移向正极(Pt2电极)，Pt1电极上的电极反应式为SO2-2e-+2H2O=+4H+，Pt1电极上每消耗lmolSO2生成4molH+和1molSO2，为平衡电荷，有2molH+通过质子交换膜移向Pt2电极，Pt1电极附近c(H+)增大，pH减小，D项错误；
故选B。
【变式练2】（2024·湖北·高三开学考试）下列实验操作及现象与对应结论匹配的是
选项 实验操作及现象 结论
A 将溶液和稀混合，得到沉淀，且生成的气体可使品红溶液褪色 在反应中体现氧化性
B 在导管口点燃纯净的，然后将导管伸入盛满的集气瓶中，在中安静地燃烧，发出苍白色火焰 助燃物不一定是
C 向苯酚浓溶液中滴加少量溴水、振荡，无白色沉淀产生 该条件下两者不反应
D 将银和溶液、铁和NaCl溶液组成双液原电池，连通后银表面有银白色金属沉积，铁电极的质量变轻 Ag是原电池的负极
A．A B．B C．C D．D
【答案】B
【解析】A．，在反应中化合价未变化，体现的是酸性，A错误；
B．H2为可燃物，Cl2为助燃物，B正确；
C．反应生成的2，4，6-三溴苯酚溶解在过量的苯酚浓溶液中，无白色沉淀产生，C错误；
D．银表面有银白色金属沉积，说明Ag是原电池的正极，D错误；
故答案为：B。
考向2 原电池正、负极的判断及电极反应式的书写
【典例2】（2024·福建·统考模拟预测）我国科学家经过研究发明了以下装置从海水中提取锂单质，其工作原理如图所示。该装置运行期间电极Ⅱ上产生和气体X。下列说法错误的是
A．该装置实现了“太阳能→电能→化学能”的转化
B．电极Ⅰ连接太阳能电池的负极
C．工作时，电极Ⅱ附近溶液的pH增大
D．实验室检验气体X可用湿润的淀粉-KI试纸
【答案】C
【分析】由图可知，锂离子向电极I迁移，则电极I为阴极，电极反应式：；电极II为阳极，该装置运行期间电极Ⅱ上产生和气体X，则电极反应式：、；
【解析】A．根据该装置示意图可知，实现了太阳能→电能→化学能的转化，故A正确；
B．根据分析可知，电极I为阴极，连接太阳能电池负极，故B正确；
C．根据分析可知，电极II为阳极，电极反应式：、，则工作时，电极Ⅱ附近溶液的pH减小，故C错误；
D．根据分析可知X气体为，可用湿润的淀粉-KI试纸检验，故D正确；
答案选C。
【变式练3】（2024·贵州·高三阶段练习）以葡萄糖为燃料的微生物燃料电池结构如图所示(假设M，N两电极均为惰性电极)，下列说法正确的是
A．N电极为正极，发生还原反应
B．电池工作时，外电路中电子的流动方向：M电极→导线→N电极
C．M电极上的电极反应式：
D．电路中每转移1.2mol电子，此时生成CO2的体积为6.72L
【答案】C
【分析】由图可知，M极为微生物燃料电池的正极，酸性条件下氧气在正极得到电子发生还原反应生成水，电极反应式为O2+4H++4e—=2H2O，N电极为负极，水分子作用下葡萄糖在负极失去电子发生氧化反应生成二氧化碳和氢离子，电极反应式为C6H12O6—24e—+6H2O=6CO2+24H+。
【解析】A．由分析可知，N电极为微生物燃料电池的负极，水分子作用下葡萄糖在负极失去电子发生氧化反应生成二氧化碳和氢离子，故A错误；
B．由分析可知，M极为微生物燃料电池的正极，N电极为负极，则电池工作时，外电路中电子的流动方向：N电极→导线→M电极，故B错误；
C．由分析可知，M极为微生物燃料电池的正极，酸性条件下氧气在正极得到电子发生还原反应生成水，电极反应式为O2+4H++4e—=2H2O，故C正确；
D．缺标准状况，无法计算电路中每转移1.2mol电子时反应生成二氧化碳的体积，故D错误；
故选C。
【变式练4】（202·山东·高三统考开学考试）浓差电池是利用物质的浓度差产生电动势的一种装置。某浓差电池的工作原理如图所示，下列说法正确的是
A．X电极为负极
B．电路中转移时，左池减少了0.1mol离子
C．隔膜为阴离子交换膜
D．右池中的电极反应式为
【答案】A
【分析】左右两池中电解质浓度不同，产生电池差，电池开始放电。当左右两池离子浓度相等时，电池结束放电。C1-参加电极反应，左池钾离子浓度大，所以K+要向右池移动，离子交换膜为阳离子交换膜，右池为正极池，左池为负极池，左池发生电极反应：Ag-e-+Cl-=AgC1，右池：AgCl +e-=Ag+Cl-，以此解答。
【解析】A．由分析可知，X电极为负极，故A正确；
B．由分析可知，左池发生电极反应：Ag-e-+Cl-=AgC1，右池：AgCl +e-=Ag+Cl-，左池中减少0.1molC1-，0.1molK+共减少0.2mol离子，故B错误；
C．由分析可知，离子交换膜为阳离子交换膜，故C错误；
D．由分析可知，右池中的电极反应式为AgCl +e-=Ag+Cl-，故D错误；
故选A。
考向3 聚焦“盐桥”原电池
【典例3】（202·安徽·高三阶段练习）各装置正确且能达到实验目的的是
A．①精确量取了稀盐酸 B．②将乙二醇转化为乙二酸
C．③形成原电池 D．④吸收尾气SO2
【答案】A
【解析】A．滴定管的感量为0.01mL，且小刻度在上方，图中酸式滴定管可量取14.80mL稀盐酸，选项A正确；
B．乙二醇、乙二酸均可被酸性高锰酸钾溶液氧化，不能将乙二醇转化为乙二酸，选项B错误；
C．装置中应该将锌电极插入硫酸锌溶液中、铜电极插入硫酸铜溶液中，才能形成原电池，否则只有左侧锌与硫酸铜的置换反应，选项C错误；
D．氢氧化钙微溶于水，浓的氢氧化钙溶液的浓度也不大，用于吸收尾气二氧化硫效果很差，实验室应该改用氢氧化钠溶液吸收，选项D错误；
答案选A。
【变式练5】（202·上海·期末）铜锌原电池(如图)工作时，下列叙述错误的是
A．负极反应为：
B．电池总反应为：
C．在外电路中，电子从负极流向正极
D．盐桥中的移向溶液
【答案】D
【解析】A．金属性锌强于铜，锌是负极，负极反应为：，A正确；
B．铜是正极，铜离子得到电子，电池总反应为：，B正确；
C．负极失去电子，在外电路中，电子从负极流向正极，C正确；
D．原电池中阳离子移向正极，所以盐桥中的移向溶液，D错误；
答案选D。
【变式练6】（2024·全国·高三专题练习）某同学利用下列电池装置探究的氧化性和还原性。电流表显示电子由铁电极流向石墨电极，石墨电极上未见Fe析出，下列分析不正确的是
A．盐桥中的阳离子进入右侧烧杯溶液中
B．一段时间后两烧杯溶液中均增大
C．当两烧杯溶液中相等时，说明反应已达到平衡状态
D．由A、B中的现象可知，还原性小于Fe、氧化性小于
【答案】C
【分析】该反应为Fe+2Fe3+=3Fe2+，负极为铁单质失电子生成亚铁离子，正极为铁离子得电子生成亚铁离子，据此分析下列选项。
【解析】A．铁电极失电子为负极，石墨电极为正极，阳离子从负极向正极移动，故盐桥中阳离子进入石墨电极溶液中，A正确；
B．负极反应为Fe-2e-=Fe2+，石墨电极上发生的反应为Fe3++e-=Fe2+，两侧均反应生成亚铁离子，故一段时间后两烧杯溶液中均增大，故石墨电极溶液中亚铁离子浓度增大，B正确；
C．负极反应为Fe-2e-=Fe2+，正极反应为2Fe3++2e-=2Fe2+，设两边均为1L溶液，一段时间后转移电子为2xmol时两极溶液中亚铁离子浓度相等，则0.10+x=2x+0.05，得x=0.05，则右边消耗铁离子为0.05mol＜1mol，则反应仍能继续进行，故不能说明反应达到平衡状态，C错误；
D．负极反应为Fe-2e-=Fe2+，正极反应为2Fe3++2e-=2Fe2+，总反应为Fe+2Fe3+=3Fe2+，反应中氧化剂为Fe3+，还原剂为Fe，Fe2+既是氧化产物也是还原产物，故Fe2+还原性小于Fe，氧化性小于Fe3+，D正确；
故答案选C。
1．（2024·江苏·高考真题）碱性锌锰电池的总反应为，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，发生氧化反应
B．电池工作时，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，转移电子数为
【答案】C
【分析】Zn为负极，电极反应式为：，MnO2为正极，电极反应式为：。
【解析】A．电池工作时，为正极，得到电子，发生还原反应，故A错误；
B．电池工作时，通过隔膜向负极移动，故B错误；
C．环境温度过低，化学反应速率下降，不利于电池放电，故C正确；
D．由电极反应式可知，反应中每生成，转移电子数为，故D错误；
故选C。
2．（2024·广东·高三阶段练习）某同学利用下列电池装置进行实验，探究的氧化性和还原性。
根据实验现象，下列分析不正确的是
A．电流表显示电子由铁电极流向石墨电极，可知盐桥中的阳离子进入石墨电极溶液中
B．一段时间后石墨电极上未见析出且铁电极溶液中增大，可知石墨电极溶液中也增大
C．由A、B中的现象可知，还原性小于、氧化性小于
D．一段时间后两极溶液中的浓度若相等，说明反应已达到平衡状态
【答案】D
【解析】A．铁电极失电子为负极，石墨电极为正极，阳离子从负极向正极移动，故盐桥中阳离子进入石墨电极溶液中，A正确；
B．石墨电极上发生的反应为Fe3++e-=Fe2+，反应生成亚铁离子，负极的亚铁离子也会向正极移动，故石墨电极溶液中亚铁离子浓度增大，B正确；
C．负极反应为Fe-2e-=Fe2+，正极反应为2Fe3++2e-=2Fe2+，总反应为Fe+2Fe3+=3Fe2+，反应中氧化剂为Fe3+，还原剂为Fe，Fe2+既是氧化产物也是还原产物，故Fe2+还原性小于Fe，氧化性小于Fe3+，C正确；
D．一段时间后两极溶液中亚铁离子浓度相等，无法说明反应达到平衡状态，D错误；
故答案选D。
3．（2023·海南·统考高考真题）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1kgAl，电池最多向外提供37mol电子的电量
【答案】A
【解析】A．由分析可知，b电极为电池正极，A正确；
B．电池工作时，阳离子向正极移动，故海水中的向b电极移动，B错误；
C．电池工作时，a电极反应为铝失去电子生成铝离子，铝离子水解显酸性，C错误；
D．由C分析可知，每消耗1kgAl（为），电池最多向外提供mol电子的电量，D错误；
故选A。
4．（2023·浙江·统考高考真题）下列说法正确的是
A．图①装置可用于制取并收集氨气
B．图②操作可排出盛有溶液滴定管尖嘴内的气泡
C．图③操作俯视刻度线定容会导致所配溶液浓度偏大
D．图④装置盐桥中阳离子向溶液中迁移
【答案】C
【解析】A．氯化铵受热分解生成氨气和氯化氢，遇冷又化合生成氯化铵，则直接加热氯化铵无法制得氨气，实验室用加热氯化铵和氢氧化钙固体的方法制备氨气，故A错误；
B．高锰酸钾溶液具有强氧化性，会腐蚀橡胶管，所以高锰酸钾溶液应盛放在酸式滴定管在，不能盛放在碱式滴定管中，故B错误；
C．配制一定物质的量浓度的溶液时，俯视刻度线定容会使溶液的体积偏小，导致所配溶液浓度偏大，故C正确；
D．由图可知，锌铜原电池中，锌电极为原电池的负极，铜为正极，盐桥中阳离子向硫酸铜溶液中迁移，故D错误；
故选C。
5．（2023·辽宁·统考高考真题）某低成本储能电池原理如下图所示。下列说法正确的是
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．放电时右侧通过质子交换膜移向左侧
D．充电总反应：
【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，正极上Fe3+得电子转化为Fe2+，充电时，多孔碳电极为阳极，Fe2+失电子生成Fe3+，PbSO4电极为阴极，PbSO4得电子生成Pb和硫酸。
A．放电时负极上Pb失电子结合硫酸根离子生成PbSO4附着在负极上，负极质量增大，A错误；
B．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．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．充电时，总反应为PbSO4+2Fe2+=Pb++2Fe3+，D错误；
故答案选B。
6．（2022·广东·高考真题）科学家基于易溶于的性质，发展了一种无需离子交换膜的新型氯流电池，可作储能设备(如图)。充电时电极a的反应为： 。下列说法正确的是
A．充电时电极b是阴极
B．放电时溶液的减小
C．放电时溶液的浓度增大
D．每生成，电极a质量理论上增加
【答案】C
【解析】A．由充电时电极a的反应可知，充电时电极a发生还原反应，所以电极a是阴极，则电极b是阳极，故A错误；
B．放电时电极反应和充电时相反，则由放电时电极a的反应为可知，NaCl溶液的pH不变，故B错误；
C．放电时负极反应为，正极反应为，反应后Na+和Cl-浓度都增大，则放电时NaCl溶液的浓度增大，故C正确；
D．充电时阳极反应为，阴极反应为，由得失电子守恒可知，每生成1molCl2，电极a质量理论上增加23g/mol2mol=46g，故D错误；
答案选C。
7．（2024·山西·模拟预测）下列有关方程式错误的是
A．碱性锌锰电池的正极反应：
B．制备粗硅的反应方程式为：
C．食醋去除水垢中的：
D．溶液滴入溶液中：
【答案】C
【解析】A．碱性锌锰电池,石墨为正极，在正极上发生还原反应，电极反应式：，A正确；
B．工业上用石英砂和焦炭高温下制备粗硅，反应方程式为：，B正确；
C．醋酸为弱酸，离子方程式中不能拆，所以食醋去除水垢中的：，C错误；
D．用溶液检验溶液中的，反应的离子方程式为：，D正确；
故选C。
8．（2024·福建·统考一模）一种水系的锌可充电超级电池放电时原理如图所示，下列说法错误的是
A．放电时，电解质中的保持不变
B．放电时，电极a为正极
C．充电时，消耗电路中转移电子数为
D．充电时，阳极反应式：
【答案】A
【解析】由图可知，放电时，Zn化合价升高失电子，故电极b作负极，电极反应式为Zn-2e-+4OH-=，电极a为正极，电极反应式为MX(OH)+e-=MX+OH-，充电时，电极b作阴极，电极反应式为 +2e-=Zn+4OH-，电极a作阳极，电极反应式为MX+OH--e-=MX(OH)，据此作答。
A．放电时，由两极反应可知，电池总反应为Zn+2MX(OH)+2OH-=+2MX，故电解质中的c(OH-)减小，故A错误；
B．放电时，Zn化合价升高失电子，故电极b作负极，电极a为正极，故B正确；
C．充电时，电极b作阴极，电极反应式为+2e-=Zn+4OH-，消耗1mol电路中转移电子数为2NA，故C正确；
D．充电时，电极a作阳极，电极反应式为MX+OH--e-=MX(OH)，故D正确；
故选：A。
1．加快氧化还原反应速率
一个__自发__进行的氧化还原反应，设计成原电池时反应速率__加快__，例如Zn与稀硫酸反应时加入少量的CuSO4溶液能使产生氢气的速率加快。
2．比较金属活动性强弱
两种金属分别作原电池的两极时，一般作负极的金属活动性比正极的__活泼__。
3．用作金属的防护
使被保护的金属制品作原电池的__正__极而得到保护。例如，保护铁制输水管或钢铁桥梁，可用导线将其和一块锌块相连，使Zn作原电池的__负__极。
4．设计制作化学电源
—
↓
—
↓
—
↓
—
原电池的设计方法
设计原电池时要紧扣原电池的构成条件。具体方法是：
(1)首先判断出氧化还原反应中的还原剂和氧化剂，将还原剂(一般为比较活泼金属)作负极，活动性比负极弱的金属或非金属作正极，含氧化剂的溶液作电解质溶液。
(2)如果两个半反应分别在要求的两个容器中进行(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。
(3)设计实例：
根据反应2FeCl3＋Cu===2FeCl2＋CuCl2
(4)设计的原电池为：
(5)装置如下图所示：
(6)设计原电池的步骤
拆分反应—将氧化还原反应分成两个半反应
↓
选择电极材料—还原剂(一般为比较活泼金属)为负极,活泼性比负极弱的金属或非金属导体为正极
↓
构成闭合回路—如果两个半反应分别在两个容器中进行(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元素的金属阳离子
↓
画出装置图—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、正极和负极及电解质溶液等
考向1 原电池原理的应用(一)
【典例1】（2024·上海·高三专题练习）将表面发黑(黑色物质为Ag2S)的银器浸入盛有食盐水的铝制容器中(如图)，一段时间后黑色褪去。有关说法正确的是
A．该处理过程中电能转化为化学能
B．铝质容器为阳极，其质量变轻
C．Ag2S溶解于食盐水生成了AgCl
D．银器为正极，Ag2S被还原为单质银
【答案】D
【解析】A．该处理过程利用了原电池的原理，化学能转化为电能，A错误；
B．铝质容器为负极，铝失电子转化为铝离子，质量变轻，B错误；
C．Ag2S做正极得电子转化为Ag从而使银器表面黑色褪去，不是因为其溶解于食盐水中生成了AgCl，C错误；
D．银器为正极，Ag2S得电子被还原为Ag单质，D正确；
故答案选D。
【变式练1】（2024·广东·统考二模）将裹有锌片的铁钉放入含有酚酞-饱和琼脂溶液中，滴加少量酚酞溶液，下列说法不正确的是
A．a处溶液会变红 B．b处增大
C．c处产生较多无色气泡 D．该实验说明Fe受到保护
【答案】C
【解析】裹有锌片的铁钉放入含有酚酞-饱和琼脂溶液中，发生原电池腐蚀，锌片为负极，发生反应：，铁钉为正极：，在铁钉附近酚酞溶液变红。
A．a为铁钉，为原电池正极，发生反应，产生，酚酞溶液变红，A正确；
B．b处为锌片，锌片为负极，发生反应：，所以b处增大，B正确；
C．c处为铁钉，发生反应，不会产生气泡，C错误；
D．铁为正极，不发生反应，被保护起来，D正确；
故选C。
【变式练2】（2024·吉林·统考模拟预测）下列实验操作和现象与实验结论一定正确的是
选项 操作 现象 结论
A． 向锌与稀硫酸的反应体系中加入少量硫酸铜 反应速率加快 Cu2＋是该反应的催化剂
B． 将苯加入到橙色的溴水中，充分振荡后静置 下层液体几乎无色 苯与Br2发生了取代反应
C． 向酸性KMnO4溶液中先通入少量SO2，充分反应后，再滴入几滴BaCl2溶液 产生白色沉淀 SO2被氧化为
D． 室温下，向0.1 mol·L－1 HCl溶液中加入少量镁粉 产生大量气泡，测得溶液温度上升 镁与盐酸反应放热
A．A B．B C．C D．D
【答案】D
【解析】A．向锌与稀硫酸的反应体系中加入少量硫酸铜，锌置换出硫酸铜中的铜，构成铜锌原电池，所以反应速率加快，故A错误；
B．将苯加入到橙色的溴水中，充分振荡后静置，苯萃取溴水中的溴，下层液体几乎无色，故B错误；
C．酸性高锰酸钾溶液中含有硫酸，向酸性KMnO4溶液中先通入少量SO2，充分反应后，再滴入几滴BaCl2溶液，产生白色沉淀，不能证明SO2被氧化为，故C错误；
D．室温下，向0.1 mol·L－1 HCl溶液中加入少量镁粉，产生大量气泡，测得溶液温度上升，说明镁与盐酸反应放热，故D正确；
选D。
考向2 原电池原理的应用(二)
【典例2】（2024·上海·统考二模）把铁条放入盛有过量稀硫酸的试管中，下列改变不能加快氢气产生速率的是
A．改铁条为镁条 B．滴加少量CuSO4溶液
C．改稀硫酸为98%的硫酸 D．升高溶液的温度
【答案】C
【解析】A．镁比铁更活泼，与稀硫酸反应速率更快，能加快氢气产生速率，A正确；
B．滴加少量CuSO4，Fe与CuSO4反应生成Cu，Fe、Cu和稀硫酸构成原电池，加快反应速率，B正确；
C．常温下，铁在浓硫酸中发生钝化，无法产生氢气，C错误；
D．升高溶液温度，反应速率加快，D正确；
故答案选C。
【变式练3】（2024·山西·高三校联考开学考试）下列装置及操作能达到目的的是
A．验证镁比铝活泼 B．分离乙醇和水 C．除去中的HCl D．制备干燥的氨气
A．A B．B C．C D．D
【答案】D
【解析】A．由于镁和氢氧化钠溶液不反应，铝与氢氧化钠溶液反应，不能用氢氧化钠溶液验证镁、铝活泼性，要验证镁比铝活泼，电解质溶液应该用稀硫酸或稀盐酸，故A不符合题意；
B．乙醇和水会混溶，不能用分液法分离，故B不符合题意；
C．纯碱溶液会吸收二氧化碳，要用饱和碳酸氢钠溶液除掉二氧化碳中氯化氢气体，故C不符合题意。
D．浓氨水加到生石灰中，生石灰和水反应放出大量热，促使浓氨水受热分解生成氨气，氨气用碱石灰干燥，从而制备出干燥的氨气，故D符合题意。
综上所述，答案为D。
【变式练4】（2024·全国·高三专题练习）X、Y、Z、M代表四种金属元素，金属X和Z用导线连接放入稀硫酸中时，Z极上有放出；单质Z可以从Y的盐溶液中置换出单质Y；又知的氧化性强于。则这四种金属的活动性由强到弱的顺序为
A． B．
C． D．
【答案】A
【解析】金属X和Z用导线连接放入稀硫酸中时，X溶解，Z极上有氢气放出，所以X是负极，Z是正极，故金属的活动性：；单质Z可以从Y的盐溶液中置换出Y，说明金属的活动性：；离子的氧化性强于离子，所以金属的活动性；综上可知四种金属的活动性由强到弱的顺序为，A项正确。
1．（2024·广东·高考真题）我国自主设计建造的浮式生产储御油装置“海葵一号”将在珠江口盆地海域使用，其钢铁外壳镶嵌了锌块，以利用电化学原理延缓外壳的腐蚀。下列有关说法正确的是
A．钢铁外壳为负极 B．镶嵌的锌块可永久使用
C．该法为外加电流法 D．锌发生反应：
【答案】D
【分析】钢铁外壳镶嵌了锌块，由于金属活动性Zn＞Fe，即锌块为负极，钢铁为正极，形成原电池，Zn失去电子，发生还原反应，，从而保护钢铁，延缓其腐蚀。
【详解】A．由于金属活动性Zn＞Fe，钢铁外壳为正极，锌块为负极，故A错误；
B．Zn失去电子，发生氧化反应，，镶嵌的锌块会被逐渐消耗，需根据腐蚀情况进行维护和更换，不能永久使用，故B错误；
C．由分析得，该方法为牺牲阳极的阴极保护法，故C错误；
D．Zn失去电子，发生氧化反应：，故D正确；
故选D。
2．（2023·北京·统考高考真题）下列事实能用平衡移动原理解释的是
A．溶液中加入少量固体，促进分解
B．密闭烧瓶内的和的混合气体，受热后颜色加深
C．铁钉放入浓中，待不再变化后，加热能产生大量红棕色气体
D．锌片与稀反应过程中，加入少量固体，促进的产生
【答案】B
【解析】A．MnO2会催化 H2O2分解，与平衡移动无关，A项错误；
B．NO2转化为N2O4 的反应是放热反应，升温平衡逆向移动， NO2浓度增大，混合气体颜色加深，B项正确；
C．铁在浓硝酸中钝化，加热会使表面的氧化膜溶解，铁与浓硝酸反应生成大量红棕色气体，与平衡移动无关，C项错误；
D．加入硫酸铜以后，锌置换出铜，构成原电池，从而使反应速率加快，与平衡移动无关，D项错误；
故选B。
3．（2022·浙江·统考高考真题）pH计是一种采用原电池原理测量溶液pH的仪器。如图所示，以玻璃电极(在特制玻璃薄膜球内放置已知浓度的HCl溶液，并插入Ag—AgCl电极)和另一Ag—AgCl电极插入待测溶液中组成电池，pH与电池的电动势E存在关系：pH=(E-常数)/0.059。下列说法正确的是
A．如果玻璃薄膜球内电极的电势低，则该电极反应式为：AgCl(s)+e-=Ag(s)+Cl-(0.1mol·L-1)
B．玻璃膜内外氢离子浓度的差异不会引起电动势的变化
C．分别测定含已知pH的标准溶液和未知溶液的电池的电动势，可得出未知溶液的pH
D．pH计工作时，电能转化为化学能
【答案】C
【解析】A． 如果玻璃薄膜球内电极的电势低，则该电极为负极、负极发生氧化反应而不是还原反应，A错误；
B．已知：pH与电池的电动势E存在关系：pH=(E-常数)/0.059，则玻璃膜内外氢离子浓度的差异会引起电动势的变化，B错误；
C．pH与电池的电动势E存在关系：pH=(E-常数)/0.059，则分别测定含已知pH的标准溶液和未知溶液的电池的电动势，可得出未知溶液的pH，C正确；
D． pH计工作时，利用原电池原理，则化学能转化为电能，D错误；
答案选C。
4．（2021·浙江·高考真题）某全固态薄膜锂离子电池截面结构如图所示，电极A为非晶硅薄膜，充电时得电子成为Li嵌入该薄膜材料中；电极B为薄膜；集流体起导电作用。下列说法不正确的是
A．充电时，集流体A与外接电源的负极相连
B．放电时，外电路通过电子时，薄膜电解质损失
C．放电时，电极B为正极，反应可表示为
D．电池总反应可表示为
【答案】B
【解析】A．由图可知，集流体A与电极A相连，充电时电极A作阴极，故充电时集流体A与外接电源的负极相连，A说法正确；
B．放电时，外电路通过a mol电子时，内电路中有a mol 通过LiPON薄膜电解质从负极迁移到正极，但是LiPON薄膜电解质没有损失，B说法不正确；
C．放电时，电极B为正极，发生还原反应，反应可表示为，C说法正确；
D．电池放电时，嵌入在非晶硅薄膜中的锂失去电子变成，正极上得到电子和变为，故电池总反应可表示为，D说法正确。
综上所述，相关说法不正确的是B，本题选B。
5．（2021·河北·统考高考真题）K—O2电池结构如图，a和b为两个电极，其中之一为单质钾片。关于该电池，下列说法错误的是
A．隔膜允许K+通过，不允许O2通过
B．放电时，电流由b电极沿导线流向a电极；充电时，b电极为阳极
C．产生1Ah电量时，生成KO2的质量与消耗O2的质量比值约为2.22
D．用此电池为铅酸蓄电池充电，消耗3.9g钾时，铅酸蓄电池消耗0.9g水
【答案】D
【解析】由图可知，a电极为原电池的负极，单质钾片失去电子发生氧化反应生成钾离子，电极反应式为K—e-=K+，b电极为正极，在钾离子作用下，氧气在正极得到电子发生还原反应生成超氧化钾；据以上分析解答。
A．金属性强的金属钾易与氧气反应，为防止钾与氧气反应，电池所选择隔膜应允许通过，不允许通过，故A正确；
B．由分析可知，放电时，a为负极，b为正极，电流由b电极沿导线流向a电极，充电时，b电极应与直流电源的正极相连，做电解池的为阳极，故B正确；
C．由分析可知，生成1mol超氧化钾时，消耗1mol氧气，两者的质量比值为1mol×71g/mol：1mol×32g/mol≈2.22：1，故C正确；
D．铅酸蓄电池充电时的总反应方程式为2PbSO4+2H2O＝PbO2+Pb+2H2SO4，反应消耗2mol水，转移2mol电子，由得失电子数目守恒可知，耗钾时，铅酸蓄电池消耗水的质量为×18g/mol=1.8g，故D错误；
故选D。
6．（2024·四川·统考模拟预测）研究小组将混合均匀的铁粉和碳粉置于锥形瓶底部，塞上瓶塞(如图1)。从胶头滴管中滴入一定浓度醋酸溶液，进行铁的电化学腐蚀实验，容器中的压强随时间的变化曲线如图2。下列说法正确的是
A．0-t1时压强增大的原因可能是铁腐蚀放出热量
B．铁被氧化的电极反应式为：
C．碳粉上发生了氧化反应
D．铁腐蚀过程中化学能全部转化为电能
【答案】A
【解析】A. 根据，0-t1时压强增大的原因可能是铁腐蚀放出热量使压强增大，故A正确；
B. 铁被氧化的电极反应式为：，故B错误；
C. 铁发生氧化反应，碳粉上发生还原反应，故C错误；
D. 铁腐蚀过程中化学能部分转化为电能，还有转化成热能的部分，故D错误；
故答案选A。
1．一次电池
只能使用一次，不能充电复原继续使用。
(1)普通锌锰干电池
总反应：Zn＋2MnO2＋2NH4Cl===ZnCl2＋Mn2O3＋2NH3＋H2O
负极：Zn－2e－===Zn2＋。
正极：2NH＋2e－===2NH3＋H2↑、2MnO2＋H2===2MnOOH
(2)碱性锌锰干电池
负极(Zn)，电极反应式： Zn＋2OH－－2e－===Zn(OH)2 正极(MnO2)，电极反应式： 2MnO2＋2H2O＋2e－===2MnOOH＋2OH－ 总反应： Zn＋2MnO2＋2H2O===Zn(OH)2＋2MnOOH
2．二次电池(以铅蓄电池为例)：放电后能充电复原继续使用
(1)放电时的反应：(原电池)
①负极反应：Pb(s)＋SO(aq)－2e－===PbSO4(s)
②正极反应：PbO2(s)＋4H＋(aq)＋SO(aq)＋2e－===PbSO4(s)＋2H2O(l)
③总反应：Pb(s)＋PbO2(s)＋2H2SO4(aq)===2PbSO4(s)＋2H2O(l)
(2)充电时的反应：(电解池)
①阴极反应：PbSO4(s)＋2e－===Pb(s)＋SO(aq)
②阳极反应：PbSO4(s)＋2H2O(l)－2e－===PbO2(s)＋4H＋(aq)＋SO(aq)
③总反应：2PbSO4(s)＋2H2O(l)Pb(s)＋PbO2(s)＋2H2SO4(aq)
放电时原电池的负极作充电时电解池的阴极。
【易错警示】(1)可充电电池的充、放电不能理解为可逆反应。
(2)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。
(3)可充电电池在充电时，其负极连接外接电源的负极，正极连接外接电源的正极。
3．燃料电池
(1)氢氧燃料电池是将燃料和氧化剂的化学能直接转化为电能的装置，目前最成熟的燃料电池，可分为酸性和碱性两种。
酸性 碱性
负极反应式 2H2－4e－===4H＋ 2H2－4e－＋4OH－===4H2O
正极反应式 O2＋4e－＋4H＋===2H2O O2＋4e－＋2H2O===4OH－
总反应式 2H2＋O2===2H2O
(2)燃料电池的电极本身不参与反应，燃料和氧化剂连续地由外部供给。对于燃料电池要注意燃料在负极反应，O2在正极反应，要注意电解质溶液或传导介质的影响，如碱性条件下，CO2以CO形式存在。
1.燃料电池的解题模板
2.书写燃料电池电极反应式的三大步骤
①先写出燃料电池总反应式
一般都是可燃物在氧气中的燃烧反应方程式。但由于燃烧产物还可能与电解质溶液反应，燃烧产物与电解质溶液反应的方程式与其相加得总反应方程式。
②再写出燃料电池正极的电极反应式
由于燃料电池正极一般都是O2得到电子发生还原反应，基础反应式为O2＋4e－===2O2－。
A．电解质为固体时，O2－可自由通过，正极的电极反应式为O2＋4e－===2O2－。
B．电解质为熔融的碳酸盐时，正极的电极反应式为O2＋2CO2＋4e－===2CO。
C．当电解质为中性或碱性环境时，正极的电极反应式为：O2＋4e－＋2H2O===4OH－。
D．当电解质为酸性环境时，正极的电极反应式为：O2＋4e－＋4H＋===2H2O。
③最后写出燃料电池负极的电极反应式
燃料电池负极的电极反应式＝燃料电池总反应式－燃料电池正极的电极反应式。在利用此法时一要注意消去反应中的O2，二要注意两极反应式和总反应式电子转移相同。
④熔融的金属氧化物作介质传导O2－
负极：H2－2e－＋O2－===H2O；
正极：O2＋4e－===2O2－。
⑤碳酸盐作介质
负极：H2－2e－＋CO===H2O＋CO2；
正极：O2＋4e－＋2CO2===2CO。
⑥复杂电极反应式的书写
总体思路：＝－
遵循原理，信息优先，用守恒直接书写。
3.二次电池的解题思路
4.二次电池电极反应式的书写方法
①先标出原电池总反应式电子转移的方向和数目，指出参与负极和正极反应的物质。
②写出一个比较容易书写的电极反应式(书写时一定要注意电极产物是否与电解质溶液共存)
③在电子守恒的基础上，总反应式减去写出的电极反应式即得另一电极反应式。
④充电的电极反应与放电的电极反应过程相反。
原电池中电流方向：外电路中由电池正极流向负极；电池内部，由负极流回正极。
原电池中电子移动方向：外电路中由电池负极流向电池正极，内电路电解质溶液中无电子通过。
考向1 一次电池
【典例1】（2024·浙江·高三统考专题练习）下列四个常用电化学装置的叙述错误的是
A．图Ⅰ所示电池中，电子从锌片流出
B．图Ⅱ所示干电池中锌作负极
C．图Ⅲ所示电池为二次电池，放电时正极的电极反应式为
D．图Ⅳ所示电池中通入氧气的电极是正极
【答案】C
【解析】A．图I构成原电池，锌比铜活泼，锌作负极，电子由锌片流出，故A正确；
B．图II为锌锰干电池，其中锌作负极，故B正确；
C．图III为铅蓄电池，放电时正极二氧化铅得电子生成硫酸铅，电极反应式为：，故C错误；
D．图Ⅳ为氢氧燃料电池，氢气失电子，a为负极；氧气在b电极得电子，b电极为正极，故D正确；
故选：C。
【变式练1】（2024·河南·高三统考期中）锂—海水电池在海洋能源领域备受关注。下列说法错误的是
A．海水起电解质溶液的作用
B．锂为负极，发生的电极反应：
C．锂电极应与海水直接接触
D．正极反应式：
【答案】C
【解析】A．海水中含有多种盐，起电解质溶液的作用，故A正确；
B．Li是活泼金属易失电子发生氧化反应，锂为负极，发生的电极反应：，故B正确；
C．锂活泼金属能与水反应，锂电极不应与海水直接接触，故C错误；
D．正极得电子发生还原反应，正极反应式：，故D正确；
选C。
【变式练2】微型纽扣电池在现代生活中有广泛应用，有种银锌电池，其电极分别是Ag2O和Zn，电解质溶液为KOH溶液，电极反应式为：Zn＋2OH--2e-=ZnO＋H2O，Ag2O＋H2O＋2e-=2Ag＋2OH-，总反应式为：Ag2O＋Zn=ZnO＋2Ag。根据上述反应式，判断下列叙述中正确的是
A．在使用过程中，电池负极区溶液的pH增大
B．在使用过程中，电子由Ag2O经外电路流向Zn极
C．Zn是负极，Ag2O是正极
D．Zn极发生还原反应，Ag2O极发生氧化反应
【答案】C
【解析】A．根据元素化合价变化知，Zn失电子而作负极，负极上OH-参加反应导致其浓度减小，溶液的碱性降低，pH减小，故A错误；
B．该原电池中，Zn是负极、Ag2O是正极，电子从负极Zn沿导线流向正极Ag2O，故B错误；
C．电池反应中Zn元素化合价由0价变为+2价、Ag元素化合价由+1价变为0价，所以Zn是负极、Ag2O是正极，负极上发生氧化反应、正极上发生还原反应，故C正确；
D．Zn失电子发生氧化反应、Ag2O得电子发生还原反应，故D错误；
故选：C。
考向2 新型可充电电池
【典例2】（2024·黑龙江·高三期中）某充电宝锂离子电池的总反应为xLi＋Li1-xMn2O4LiMn2O4，某手机镍氢电池总反应为NiOOH＋MHM＋Ni(OH)2(M为储氢金属或合金)，有关上述两种电池的说法不正确的是
A．锂离子电池放电时，Li＋向正极迁移
B．镍氢电池放电时，正极的电极反应式：NiOOH＋H2O＋e-=Ni(OH)2＋OH-
C．如图表示用锂离子电池给镍氢电池充电
D．锂离子电池充电时，阴极的电极反应式：LiMn2O4-xe-=Li1-xMn2O4＋xLi＋
【答案】D
【分析】由总反应可知，锂离子电池放电时锂极失去电子发生氧化反应为负极，则Li1-xMn2O4为正极；镍氢电池放电时NiOOH得到电子发生还原反应为正极，则MH为负极；
【解析】A．原电池工作时阳离子向正极移动，故锂离子电池放电时，Li＋向正极迁移，A正确；
B．由分析可知，镍氢电池放电时，NiOOH得到电子发生还原反应生成氢氧化镍，为正极，正极的电极反应式：NiOOH＋H2O＋e-=Ni(OH)2＋OH-，B正确；
C．由图可知，右侧装置为电极为M、Ni(OH)2，则应该为连接锂离子电池进行充电生成NiOOH、MH的过程，故表示用锂离子电池给镍氢电池充电，C正确；
D．锂离子电池充电时，阴极反应为LiMn2O4发生还原反应生成锂单质，电极反应式：xLi++xe-=xLi，D错误；
故选D。
【变式练3】（2024·全国·高三统考专题练习）蓄电池在放电时起原电池的作用。以下是爱迪生电池分别在充电和放电时发生的反应：Fe＋NiO2＋2H2OFe(OH)2＋Ni(OH)2。下列有关爱迪生电池的说法不正确的是
A．放电时，Fe是负极，NiO2是正极
B．蓄电池的电极可以浸入某种酸性电解质溶液中
C．充电时，Fe电极上的电极反应式为Fe(OH)2＋2e-=Fe＋2OH-
D．放电时，电解质溶液中的阴离子向负极方向移动
【答案】B
【分析】放电时，Fe被氧化生成Fe(OH)2，作负极，电极反应式为Fe-2e-+2OH-=Fe(OH)2，正极NiO2得电子被还原生成Ni(OH)2，电极反应式为NiO2+2H2O+2e-=Ni(OH)2+2OH-，充电时，阳极、阴极与正负极反应正好相反，据此分析解答。
【解析】A．放电时，Fe是负极，发生氧化反应，NiO2是正极，发生还原反应，故A正确；
B．放电时能生成Fe(OH)2、Ni(OH)2，这两种物质能溶于酸，不能溶于碱，所以电解质溶液应该呈碱性，故B错误；
C．充电时，阴极上电极反应式与负极反应式正好相反，所以电极反应式为Fe(OH)2+2e-=Fe+2OH-，故C正确；
D．放电时，为原电池，电解质溶液中阴离子向负极移动，故D正确；
答案选B。
【变式练4】（2024·全国·高三专题练习）中科院研制出了双碳双离子电池，以石墨(Cn)和中间相炭微粒球(MCMB)为电极，电解质溶液为含有KPF6的有机溶液，其充电示意图如下。下列说法错误的是
A．充电时，石墨电极电势比MCMB电极高
B．放电时，K+向左迁移
C．放电时，负极反应为Cn+xPF6--xe-=Cn(PF6)x
D．充电时，若阴极增重39g则阳极增重145g
【答案】C
【分析】由图中信息可知，该电池是可充电电池，放电时用原电池原理，充电时利用电解池原理，物理知识中应用到电池正极电势比负极电势高，图中电池的正负极已经标注，所以可知，充电时石墨电极做阳极，MCMB做阴极
【解析】A．充电时石墨电极为阳极，阳极连接的是电源的正极，由物理知识可知，电源正极的电势比负极高，所以充电时，石墨电极的电势比MCMB电极高，故A正确；
B．充电时石墨电极为阳极，MCMB电极为阴极，则放电时石墨电极为正极，MCMB电极为负极，放电时，阳离子移向正极，即放电时K+向左迁移，故B正确；
C．充电时，MCMB电极为阴极，则MCMB电极为原电池的负极，KCn在负极发生失电子的反应，电极反应式为KCn — e—=K+ + Cn，故C错误；
D．充电时，移向阳极，K+移向阴极，二者所带电荷数值相等，则移向阳极的 和移向阴极的K+数目相等，即n()=n(K+)==1mol， m()=nM=1molx145g/mol=145g，故D正确；
故本题选C．
考向3 燃料电池
【典例3】（2024·天津·模拟预测）下列说法正确的是
A．乙池中石墨电极表面有气泡产生，丙池中向右侧电极移动
B．甲池通入的电极反应为
C．反应一段时间后，向乙池中加入一定量固体能使溶液恢复到原浓度
D．收集一段时间后丙池中两电极上产生的气体，左侧电极可能得到混合气体
【答案】D
【分析】由图可知，甲为原电池，甲醇通入极为负极，氧气通入极为正极，乙为电解池，石墨为阳极，Ag为阴极，丙为电解池，左侧Pt电极为阳极，右侧Pt电极为阴极，据此作答。
【解析】A．乙池中石墨电极为阳极，溶液中氢氧根离子放电生成氧气，电极反应式为4OH--4e-=O2↑+2H2O，丙为电解池，阴离子向阳极(左侧Pt电极)移动，故A错误；
B．在燃料电池甲池中，负极是甲醇发生失电子的氧化反应，在碱性电解质下的电极反应为CH3OH-6e-+8OH-=+6H2O，故B错误；
C．电解池乙池中，电解后生成硫酸、铜和氧气，要想复原，要加入氧化铜，故C错误；
D．丙池是电解池，左侧电极是阳极，开始生成氯气，电极反应式为2Cl--2e=Cl2↑，当氯离子消耗完以后，电极继续生成氧气，电极反应式为4OH--4e-=O2↑+2H2O，故左侧电极可能得到混合气体，故D正确；
故选：D。
【变式练5】（2024·全国·高三专题练习）年12月15日2时25分，“长征二号丁”运载火箭在西昌卫星发射中心点火起飞，随后成功将“遥感三十六号”卫星送人预定轨道，发射任务取得圆满成功。长征系列运载火箭使用的燃料有液氢、甲烷、酒精、煤油等。下列有关说法中正确的是
A．液氢、甲烷、酒精都属于一级能源 B．甲烷与氯气在光照条件下发生加成反应
C．煤油只能通过石油的分馏获得 D．甲烷燃料电池中甲烷由负极通入
【答案】D
【解析】A．液氢、酒精属于二级能源，A错误；
B．甲烷与氯气在光照条件下发生取代反应，B错误；
C．煤油主要是指一种化学物质，是轻质石油产品的一类。由天然石油或人造石油经分馏或裂化而得，C错误；
D．甲烷燃料电池中甲烷发生氧化反应，由负极通入，D正确；
故选D。
【变式练6】（2024·北京·高三专题练习）某种培根型碱性氢氧燃料电池示意图如所示，下列有关该电池的说法不正确的是
A．电池放电时，向镍电极Ⅰ的方向迁移
B．正极电极反应为：
C．出口Ⅰ处有水生成
D．循环泵可使电解质溶液不断浓缩、循环
【答案】A
【分析】氢氧燃料电池中通入O2的是正极，则镍电极Ⅱ为正极，电极方程式为：，镍电极Ⅰ为负极，电极方程式为：H2+2e-+2OH-=2H2O，以此解答。
【解析】A．原电池中，阳离子向正极移动，由分析可知镍电极Ⅱ为正极，则向镍电极Ⅱ的方向迁移，故A错误；
B．由分析可知，镍电极Ⅱ为正极，电极方程式为：，故B正确；
C．镍电极Ⅰ为负极，电极方程式为：H2+2e-+2OH-=2H2O，出口Ⅰ处有水生成，故C正确；
D．由图示可知，循环泵可使电解质溶液不断浓缩、循环，故D正确；
故选A。
1．（2024·北京·高考真题）酸性锌锰干电池的构造示意图如下。关于该电池及其工作原理，下列说法正确的是
A．石墨作电池的负极材料 B．电池工作时，向负极方向移动
C．发生氧化反应 D．锌筒发生的电极反应为
【答案】D
【详解】A．酸性锌锰干电池，锌筒为负极，石墨电极为正极，故A错误；
B．原电池工作时，阳离子向正极(石墨电极)方向移动，故B错误；
C．发生得电子的还原反应，故C错误；
D．锌筒为负极，负极发生失电子的氧化反应，故D正确；
故选D。
2．（2023·辽宁·统考高考真题）某低成本储能电池原理如下图所示。下列说法正确的是
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．放电时右侧通过质子交换膜移向左侧
D．充电总反应：
【答案】B
【分析】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，正极上Fe3+得电子转化为Fe2+，充电时，多孔碳电极为阳极，Fe2+失电子生成Fe3+，PbSO4电极为阴极，PbSO4得电子生成Pb和硫酸。
【解析】A．放电时负极上Pb失电子结合硫酸根离子生成PbSO4附着在负极上，负极质量增大，A错误；
B．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．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．充电时，总反应为PbSO4+2Fe2+=Pb++2Fe3+，D错误；
故答案选B。
3．（2024·全国·模拟预测）有关下列四个电化学装置的叙述，正确的是
A．图I所示装置工作时，盐桥中的阳离子移向溶液
B．图II所示电池工作时，做还原剂
C．图III所示电池工作时，能量转化率可达100%
D．图IV所示装置工作时，溶液A是烧碱溶液
【答案】D
【解析】A．盐桥中的阳离子移向正极溶液，故A错误；
B．Zn做还原剂，做氧化剂，故B错误；
C．燃料电池能量转化率实际可达40%～60%，故C错误；
D．图IV所示装置工作时，左边是氯化钠溶液，右侧是氢氧化钠溶液，故D正确；
故选D。
4．（2024·浙江·校联考模拟预测）电池多用于电动汽车的电力来源，结构如图所示，电池中间的聚合物隔膜只允许通过。已知原理为：。下列说法不正确的是
A．充电时，阴极反应为
B．放电时，石墨电极发生脱嵌
C．用铅蓄电池给其充电，消耗硫酸时电池中有向左移动
D．放电时，正极反应为
【答案】C
【分析】该电池的总反应式是：，在正极上得电子，其正极反应为：，负极反应为：，充电时的两极反应和放电时正好相反，据此回答。
【解析】A．充电时，阴极的反应与负极相反，所以阴极电极反应式为：，A正确；
B．放电时，生成石墨，所以石墨电极发生脱嵌，B正确；
C．用铅蓄电池给其充电，反应为：，消耗硫酸时转移1mol电子，根据分析可知电池中有向右移动，C错误；
D．由分析可知放电时，正极反应为，D正确；
故选C。
5．（2024·辽宁·校联考模拟预测）未来的某一天，我们开着一辆电动汽车，当电池能量即将耗尽时，只需将汽车开到附近的加氨站，5分钟内就能加满一桶液态氨，电池表便显示满格，加满后汽车能开1000公里以上，且加氨价格低廉。随着“氨—氢”燃料电池的推出，这样的场景很快就要变成现实。我国某大学设计的间接氨燃料固体氧化物燃料电池的工作原理如图所示，氨首先经过重整装置在催化剂(未标出)表面分解生成与。下列说法错误的是
A．电池工作时，a极的电极反应式为
B．电池工作时，b极发生还原反应
C．的键角小于的键角
D．大面积推广“氨—氢”燃料电池，有利于减少碳的排放量
【答案】C
【解析】A．电池工作时，氨首先经过重整装置在催化剂表面分解生成与，氢气在a极上发生氧化反应生成水，电极反应式为，A正确；
B． 电池工作时，b极上氧气得电子发生还原反应，B正确；
C．与的价层电子对数均为4，有1对孤电子对、有2对孤电子对，孤电子对和成键电子对之间的排斥力大于成键电子对之间的排斥力，排斥力越大键角越小，则的键角大于的键角，C不正确；
D． 大面积推广“氨—氢”燃料电池，有利于减少碳的排放量，D正确；
答案选C。
6．（2024·贵州4·统考三模）微生物燃料电池是一种通过微生物降解污染物同步回收电能的处理系统，具有绿色、安全、碳排放量低的特点，其工作原理如图所示。下列说法错误的是
A．石墨纤维电极为电池负极
B．电池工作时，Pt电极比石墨纤维电极电势低
C．正极反应式：O2+4e-+4H+=2H2O
D．放电过程中H+从石墨纤维电极区通过质子交换膜移向Pt电极区
【答案】B
【分析】有机物变为CO2发生氧化反应为负极，而O2变为H2O发生还原反应为正极。
【解析】A．由上分析，石墨纤维为负极，A项正确；
B．电池工作时，正极电势（Pt）大于负极（石墨纤维），B项错误；
C．正极反应为O2+4e-+4H+=2H2O，C项正确；
D．放电时，带正电的离子移向正极，所以H+通过质子交换膜移向Pt电极，D项正确；
故选B。
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