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2025年高考化学一轮复习基础知识讲义—化学电源及工作原理（新高考通用）【必备知识】1．分类一次电池：一次电池就是放电之后不可再充电的电池。
常见的一次电池有锌锰干电池、锌银电池。
二次电池：二次电池又称可充电电池或蓄电池。
充电电池中能量的转化关系是：化学能电能，常见的二次电池有铅蓄电池、镉镍电池、锂离子电池等蓄电池等。
2．工作原理电池电极反应装置图碱性锌锰电池总反应：Zn ＋2MnO 2＋2H 2O===2MnO(OH)＋Zn(OH)2；负极：Zn ＋2OH －－2e －===Zn(OH)2；正极：2MnO 2＋2H 2O ＋2e －===2MnO(OH)＋2OH －银锌电池总反应：Zn ＋Ag 2O ＋H 2O===Zn(OH)2＋2Ag负极反应：Zn ＋2OH －－2e －===Zn(OH)2正极反应：Ag 2O ＋H 2O ＋2e －===2Ag ＋2OH －锂电池Li －SOCl 2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 4－SOCl 2总反应：4Li ＋2SOCl 2===4LiCl ＋SO 2↑＋S负极反应：4Li －4e －===4Li ＋正极反应：2SOCl 2＋4e －===SO 2↑＋S ＋4Cl －铅酸蓄电池总反应：Pb ＋PbO 2＋2H 2SO 42PbSO 4＋2H 2O ；负极：Pb ＋SO 2－4－2e －===PbSO 4；正极：PbO 2＋4H ＋＋SO 2－4＋2e －===PbSO 4＋2H 2O【微点拨】①可逆电池的充、放电不是可逆反应。
②负接负后作阴极，正接正后作阳极。
【易错辨析】1．太阳能电池不属于原电池()2．可充电电池中的放电反应和充电反应互为可逆反应()3．铅酸蓄电池工作时，当电路中转移0.1mol电子时，负极增重4.8g()（SO42-:96）【答案】 1.√ 2.× 3.√【题型突破】1、(2019·浙江4月选考，12)化学电源在日常生活和高科技领域中都有广泛应用。
高考热点（6）电化学原理命题地图素养考向1.变化观念与平衡思想:认识原电池的本质是氧化还原反应。
能多角度、动态地分析原电池、电解池中物质的变化及能量的转换,并运用原电池、电解池原理解决实际问题。
2.证据推理与模型认知:能利用典型的原电池装置,分析原电池、电解池原理,建立解答原电池、电解池问题的思维模型,并利用模型揭示其本质及规律。
3.科学态度与社会责任:具有可持续发展意识和绿色化学观念,能对与电池有关的社会热点问题作出正确的价值判断。
考向1 电化学工作原理及应用【研磨真题·提升审题力】真题再回访破题关键点专家话误区(2019·全国卷Ⅰ·12)利用生物燃料电池原理【审题流程】【思维误区】(1)思维模糊。
无法联研究室温下氨的合成,电池工作时MV2+/MV+在电极与酶之间传递电子,示意图如下所示。
下列说法错误的是( )A.相比现有工业合成氨,该方法条件温和,同时还可提供电能B.阴极区,在氢化酶作用下发生反应H2+2MV2+2H++2MV+C.正极区,固氮酶为催化剂,N2发生还原反应生成NH3D.电池工作时质子通过交换膜由负极区向正极区移动【答题流程】(1)分析材料信息,确定关键语句“电池工作时MV2+/MV+在电极与酶之间传递电子”。
有酶参与,说明温度不宜过高。
A正确。
(2)分析题图信息,确定该电池的反应原理。
该电池为原电池,对外提供电能。
左端H2→H+,为负极,右端N2→NH3,为正极。
(3)分析选项,确定答案。
【一秒巧解】原电池电极谈正负,电解池电极谈阴阳。
左侧为原电池的负极,不是阴极。
系学到的知识,大多数酶是一种特殊的蛋白质,蛋白质具有一定的生理活性,需要结合蛋白质的性质答题,在做题的时候,忽视了这一点,易错选A选项。
(2)原电池与电解池混淆,错选C选项。
原电池不连接外接电源,电解池连接外接电源;原电池分正负极,电解池分阴阳极。
【认知误区】(1)电极反应式认知误区。
微专题·大素养○16新型电源工作原理【知识基础】1．知识迁移破解陌生电池装置2.可充电电池(二次电池)(1)可充电电池的分析流程①可充电电池有充电和放电两个过程，放电时是原电池反应，充电时是电解池反应。
②放电时的负极反应和充电时的阴极反应互为逆反应，放电时的正极反应和充电时的阳极反应互为逆反应。
将负(正)极反应式变换方向并将电子移项即可得出阴(阳)极反应式。
③充、放电时电解质溶液中离子移动方向的判断分析电池工作过程中电解质溶液的变化时，要结合电池总反应进行分析。
a．首先应分清电池是放电还是充电。
b．再判断出正、负极或阴、阳极。
(2)可充电电池的思维模型因此，充电时电极的连接可简记为“负接负后作阴极，正接正后作阳极”。
3．锂电池与锂离子电池(1)锂电池锂电池是一类由金属锂或锂合金为负极材料、使用非水电解质溶液的电池。
锂电池的负极材料是金属锂或锂合金，工作时金属锂失去电子被氧化为Li＋，负极反应均为Li－e－===Li ＋，负极生成的Li＋经过电解质定向移动到正极。
(2)锂离子二次电池①锂离子电池基于电化学“嵌入/脱嵌”反应原理，替代了传统的“氧化—还原”理念；在两极形成的电压降的驱动下，Li＋可以从电极材料提供的“空间”中“嵌入”或者“脱嵌”。
②锂离子电池充电时阴极反应式一般为C6＋x Li＋＋x e－===Li x C6；放电时负极反应是充电时阴极反应的逆过程：Li x C6－x e－===C6＋x Li＋。
③锂离子电池的正极材料一般为含Li＋的化合物，目前已商业化的正极材料有LiFePO4、LiCoO2、LiMn2O4等。
充电、放电时正极材料上的电极反应、电池总反应如下表：微点拨几种特殊的原电池一般情况下，能自发进行的氧化还原反应可设计成原电池，但也存在一些特殊情况。
(1)沉淀反应、中和反应等非氧化还原反应也可以设计为原电池。
如(2)利用离子浓度差也可以设计成原电池，即“浓差电池”，其总反应是一个体系的物理状态的变化。
【2019最新】精选高考化学三轮冲刺最后30天之考前争分系列热点突破六新型化学电源的原理分析专题训练专题训练1.热激活电池可用作火箭、导弹的工作电源。
该电池以Ca为负极，熔融无水LiCl—KCl混合物作电解质，结构如图所示。
正极反应式为PbSO4＋2Li＋＋2e－===Li2SO4＋Pb。
下列说法不正确的是( )A．放电过程中，Li＋向正极移动B．常温下电解质是不导电的固体，电池不工作C．每转移0.1 mol电子，理论上生成20.7 g PbD．该电池总反应为PbSO4＋2LiCl＋Ca===CaCl2＋Li2SO4＋Pb答案C解析原电池放电过程中，阳离子向正极移动，A正确；根据信息可知，此电池为热激活电池，常温下电解质是不导电的固体，电池不工作，B正确；根据正极反应式PbSO4＋2Li＋＋2e－===Li2SO4＋Pb可知，每转移0.1 mol电子，理论上生成10.35 g Pb，C错误；该电池以Ca为负极，负极反应式为Ca－2e－===Ca2＋，故该电池总反应为PbSO4＋ 2LiCl＋Ca===CaCl2 ＋Li2SO4＋Pb，D正确。
2．将反应2Fe3＋＋2I－＋＋I2设计成如图所示的原电池。
下列判断正确的是( )A．反应开始时，乙中电极反应式为2I－＋2e－===I2B．反应开始时，甲中石墨电极上发生氧化反应C．电流表指针为零时，两池溶液颜色不再改变D．平衡时甲中溶入FeCl2固体后，乙中的石墨电极为负极答案C解析由电池总反应式可知，反应开始时，乙中I－发生氧化反应生成I2，则电极反应式为2I－－2e－===I2，A错误；反应开始时，甲中Fe3＋在石墨电极上发生还原反应生成Fe2＋，B错误；电流表指针为零时，反应达到平衡，乙中含有I2，溶液呈黄色；甲中含有Fe3＋，溶液呈黄色，它们的浓度不再改变，C正确；甲中溶入FeCl2固体后，题述平衡逆向移动，则Fe2＋失电子生成Fe3＋，此时甲中石墨电极为负极，乙中石墨电极为正极，D错误。
新型化学电源的原理分析[突破方法](1)正、负极的判断新型电池中⎩⎨⎧ 负极材料⎩⎪⎨⎪⎧元素化合价升高的物质发生氧化反应的物质正极材料⎩⎪⎨⎪⎧ 元素化合价降低的物质发生还原反应的物质(2)“放电”时正极、负极电极反应式的书写①首先分析物质得失电子的情况。
②然后再考虑电极反应生成的物质是否跟电解质溶液中的离子发生反应。
③对于较为复杂的电极反应，可以利用“总反应式－较简单一极的电极反应式＝较复杂一极的电极反应式”的方法解决。
(3)“充电”时阴极、阳极的判断①首先应搞明白原电池放电时的正、负极。
②再根据电池充电时阳极接正极、阴极接负极的原理进行分析。
③电极反应式：放电时的负极与充电时的阴极、放电时的正极与充电时的阳极分别互逆。
(4)新型电池充、放电时，电解质溶液中离子移动方向的判断①首先应分清电池是放电还是充电。
②再判断出正、负极或阴、阳极。
放电：阳离子―→正极，阴离子―→负极；充电：阳离子―→阴极，阴离子―→阳极；总之：阳离子―→发生还原反应的电极；阴离子―→发生氧化反应的电极。
例 [2018·河南、河北两省联考]世界某著名学术刊物近期介绍了一种新型中温全瓷铁－空气电池，其结构如图所示。
下列有关该电池放电时的说法正确的是( )A．a极发生氧化反应B．正极的电极反应式为FeO x＋2x e－===Fe＋x O2－C．若有22.4 L(标准状况)空气参与反应，则电路中有4 mol 电子转移D．铁表面发生的反应为x H2O(g)＋Fe===FeO x＋x H2答案 D解析a极通入空气，O2在该电极发生得电子的还原反应，A错误；O2在正极发生反应，电极反应式为O2＋4e－===2O2－，B错误；由B项分析可知，电路中有4 mol 电子转移时正极上消耗1 mol O2，在标准状况下的体积为22.4 L，则通入空气的体积约为22.4 L×5＝112 L，C错误；由图可知，铁表面H2O(g)参与反应生成H2，则发生的反应为x H2O(g)＋Fe===FeO x＋x H2，D正确。
1．电化学气敏传感器可用于监测环境中NH3的含量，其工作原理如图所示，其中NH3被氧化为常见无毒物质。
下列说法错误的是( )A．溶液中OH－向电极a移动B．电极b上发生还原反应C．负极的电极反应式为2NH3－6e－＋6OH－===N2＋6H2OD．理论上反应消耗的NH3与O2的物质的量之比为3∶4答案 D解析NH3在电极a处失电子被氧化，则a为负极，b为正极，溶液中OH－向电极a(负极)移动，A正确；O2在b极上发生还原反应，电极反应式为O2＋2H2O＋4e－===4OH－，B正确；NH3在负极上被氧化为常见无毒物质，即生成N2，电极反应式为2NH3－6e－＋6OH－===N2＋6H2O，C正确；反应中NH3被氧化生成N2，而O2被还原生成OH－，根据得失电子守恒可知，n(NH3)∶n(O2)＝4∶3，D错误。
2．[2017·郑州二测]中国首个空间实验室——“天宫一号”的供电系统中有再生氢氧燃料电池(RFC)，它是一种将水电解技术与氢氧燃料电池技术相结合的可充电电池。
下图为RFC工作原理示意图，a、b、c、d均为Pt电极。
下列说法正确的是( )A．B区的OH－通过隔膜向a电极移动，A区pH增大B．图中右管中的OH－通过隔膜向c电极移动，d电极上发生还原反应C．c是正极，电极上的电极反应为2H＋＋2e－===H2↑D．当有1 mol电子转移时，b电极产生气体Y的体积为11.2 L答案 B解析B区为阴极区，水电离出的H＋放电，OH－向a电极移动，A区水电离出的OH－放电，pH减小，A错误；气体Y为氢气，在c极反应：H2－2e－＋2OH－===2H2O，气体X是氧气，在d极发生还原反应：O2＋4e－＋2H2O===4OH－，所以OH－向c极移动，B正确，C错误；D项，没给出标准状况，错误。
3．新一代全固体锂离子电池使用硫化物固体电解质，利用薄层成膜技术和加压成型技术，提高了材料颗粒间的离子传导能力，从而实现了无需机械加压的充、放电。
电池的工作原理为LiMO2＋放电nCLi1－x MO2＋Li x C n(M可以是Co、Ni、Fe等)，内部结构如图所示。
下列有关说法正确的是充电( )A．电池放电时，负极发生的反应为n C＋x Li＋＋x e－===Li x C nB．充电时，a端接电源的负极，b端接电源的正极C．电池充电时Li＋自左向右移动D．电池工作时，固体电解质因熔融而导电答案 B解析电池放电时，负极发生的反应为失电子的氧化反应，故A错误；可充电电池充电时，原来的负极连接电源的负极，正极连接电源的正极，故B正确；电池充电时相当于电解池，Li＋向阴极移动，即自右向左移动，故C错误；锂离子电池利用薄层成膜技术和加压成型技术，提高了材料颗粒间的离子传导性，使得硫化物固体不需要在熔融状态下即可导电，故D错误。
新型化学电源的原理分析专题训练1.热激活电池可用作火箭、导弹的工作电源。
该电池以Ca为负极，熔融无水LiCl—KCl混合物作电解质，结构如图所示。
正极反应式为PbSO4＋2Li＋＋2e－===Li2SO4＋Pb。
下列说法不正确的是( )A．放电过程中，Li＋向正极移动B．常温下电解质是不导电的固体，电池不工作C．每转移0.1 mol电子，理论上生成20.7 g PbD．该电池总反应为PbSO4＋2LiCl＋Ca===CaCl2＋Li2SO4＋Pb答案 C解析原电池放电过程中，阳离子向正极移动，A正确；根据信息可知，此电池为热激活电池，常温下电解质是不导电的固体，电池不工作，B正确；根据正极反应式PbSO4＋2Li＋＋2e－===Li2SO4＋Pb可知，每转移0.1 mol电子，理论上生成10.35 g Pb，C错误；该电池以Ca为负极，负极反应式为Ca－2e－===Ca2＋，故该电池总反应为PbSO4＋ 2LiCl＋Ca===CaCl2＋Li2SO4＋Pb，D正确。
2．将反应2Fe3＋＋2I－2Fe2＋＋I2设计成如图所示的原电池。
下列判断正确的是( )A．反应开始时，乙中电极反应式为2I－＋2e－===I2B．反应开始时，甲中石墨电极上发生氧化反应C．电流表指针为零时，两池溶液颜色不再改变D．平衡时甲中溶入FeCl2固体后，乙中的石墨电极为负极答案 C解析由电池总反应式可知，反应开始时，乙中I－发生氧化反应生成I2，则电极反应式为2I－－2e－===I2，A错误；反应开始时，甲中Fe3＋在石墨电极上发生还原反应生成Fe2＋，B错误；电流表指针为零时，反应达到平衡，乙中含有I2，溶液呈黄色；甲中含有Fe3＋，溶液呈黄色，它们的浓度不再改变，C正确；甲中溶入FeCl2固体后，题述平衡逆向移动，则Fe2＋失电子生成Fe3＋，此时甲中石墨电极为负极，乙中石墨电极为正极，D错误。
3．(双选)某电池以K2FeO4和Zn为电极材料，KOH溶液为电解质溶液。
下列说法正确的是( ) A．Zn为电池的负极B．正极反应式为2FeO2－4＋10H＋＋6e－===Fe2O3＋5H2OC．该电池放电过程中电解质溶液浓度不变D．电池工作时OH－向负极迁移答案AD解析依据化合价升降判断，Zn只能失电子，为电池的负极材料，K2FeO4为正极材料，A正确；电解质溶液为KOH溶液，则正极反应式为2FeO2－4＋6e－＋8H2O===2Fe(OH)3＋10OH－，B错误；由题意可知放电时总反应方程式为2K2FeO4＋3Zn＋8H2O===2Fe(OH)3＋3Zn(OH)2＋4KOH，电解质溶液浓度增大，C错误；原电池工作时OH－向负极迁移，D正确。
4．[2017·天津和平区期末]锂－空气电池是一种新型的二次电池，其放电时的工作原理如图所示，下列说法正确的是( )A．正极区产生的LiOH可回收利用B．电池中的有机电解液可以用稀盐酸代替C．该电池放电时，正极的反应式为O2＋4H＋＋4e－===2H2OD．该电池充电时，阴极发生氧化反应：Li＋＋e－===Li答案 A解析金属Li在负极发生氧化反应生成Li＋，Li＋向正极移动，与正极区生成的OH－结合形成LiOH，从分离出的LiOH中可以回收Li而循环使用，故正极区产生的LiOH可回收利用，A正确；Li 能与盐酸反应生成H2，故电池中的有机电解液不能用稀盐酸代替，B错误；该电池放电时，O2在正极得电子发生还原反应生成OH－，电极反应式为O2＋2H2O＋4e－===4OH－，C错误；该电池充电时，阴极上Li＋得电子发生还原反应，电极反应式为Li＋＋e－===Li，D错误。
放电Fe(OH)2＋Ni(OH)2；装置(Ⅱ)充电为电解示意图。
当闭合开关K时，Y附近溶液先变红。
下列说法正确的是( )A．闭合K时，X极的电极反应式为2H＋＋2e－===H2↑B．闭合K时，A极的电极反应式为NiO2＋2e－＋2H＋===Ni(OH)2C．给装置(Ⅰ)充电时，B极参与反应的物质被氧化D．给装置(Ⅰ)充电时，OH－通过阴离子交换膜移向电极A答案 D解析闭合K时，装置(Ⅱ)为电解池，电极Y附近溶液先变红，说明电极Y附近有OH－生成，则Y为阴极，X为阳极，故A是正极，B是负极。
闭合K时，X是阳极，阳极上Cl－失去电子被氧化为Cl2，电极反应式为2Cl－－2e－===Cl2↑，A错误；闭合K时，A是正极，发生还原反应，因交换膜为阴离子交换膜，故通过交换膜的离子为OH－，所以A极的电极反应式为NiO2＋2e－＋2H2O===Ni(OH)2＋2OH－，B错误；电池充电时，原来的负极B与外加电源的负极相连作阴极，发生还原反应，C错误；电池充电时，原来的正极A与外加电源的正极相连作阳极，故OH－通过阴离子交换膜向电极A(即阳极)移动，D正确。
6．[2017·河北衡水中学摸底]为解决淀粉厂废水中BOD严重超标的问题，有人设计了电化学降解法。
如图是利用一种微生物将废水中有机物[主要成分是(C6H10O5)n]的化学能转化为电能的装置，下列说法中正确的是( )A．N极是负极B．该装置工作时，H＋从右侧经阳离子交换膜移向左侧C．负极的电极反应为(C6H10O5)n＋7n H2O－24n e－===6n CO2↑＋24n H＋D．物质X是OH－答案 C解析由图可知，O2在N极发生还原反应生成X，则N极是正极，A错误；放电时，电解质溶液中阳离子向正极移动，阴离子向负极移动，故H＋从左侧经阳离子交换膜移向右侧，B错误；由图可知，M电极上有机物[主要成分是(C6H10O5)n]在微生物作用下生成H＋，则电极反应式为(C6H10O5)n＋7n H2O －24n e－===6n CO2↑＋24n H＋，C正确；O2在正极得电子被还原，与迁移来的H＋结合生成H2O，电极反应式为O2＋4H＋＋4e－===2H2O，故物质X是H2O，D错误。
