2026届高考化学二轮复习　选择题专攻 微点突破　二次电池的充放电分析与训练

选择题专攻 微点突破　二次电池的充放电分析 解答二次电池充放电问题的思维模型 【例1】xMg＋Mo3S4MgxMo3S4。 【例2】一种新型Zn/MnO2液流电池的工作原理如图所示。电池以锌箔、碳毡为集流体，ZnSO4和MnSO4的混合液作电解质溶液。 (1)放电时：电极A为　　　　　极；电极B为　　　　　极。  (2)充电时：电极A为　　　　　极，要连接直流电源的　　　　　极；电极B为　　　　　极，要连接直流电源的　　　　　极。  (3)放电时：Zn2+移向电极　　　　　；S移向电极　　　　　。  (4)充电时：Zn2+移向电极　　　　　；S移向电极　　　　　。  答案　(1)负　正　(2)阴　负　阳　正　(3)B　A　(4)A　B 【例3】钠离子电池因具有安全性高、能量密度大等特点而具有良好的发展前景。我国化学家成功开发出一款钠离子二次电池，工作原理如图所示： (1)放电过程(原电池原理) ①M极为　　　　极，判断理由：　　　　　　　　　　　　　，电极反应式为　　　　；  N极为　　　　极，电极反应式为　　　　。  ②Na+的移动方向：从　　　　　　　。  (2)充电过程(电解池原理) ①若使用氢氧燃料电池给该电池充电，氢电极应连接　　　　极，电极反应式为　　　　。  ②充电时，外电路中每转移0.2 mol e-，理论上M极质量变化为　　　　　　　　。  答案　(1)①正　MoO3为高价态氧化物，易得电子　MoO3＋xe-＋xNa+===NaxMoO3　负　NaxC－xe-===C＋xNa+　②N极移向M极 (2)①N　C＋xNa+＋xe-===NaxC　②减少4.6 g 解析　充电时，M极电极反应为NaxMoO3－xe-===MoO3＋xNa+。由电子守恒可知外电路每转移0.2 mol e-，脱去0.2 mol Na+，因而M极质量减少4.6 g。 模拟演练 1．(2025·北京市第三十五中学三模)下列为常用电化学装置。已知图甲为铅蓄电池，充、放电的总反应为 。图乙为碱性锌锰干电池。下列叙述正确的是( ) A．铅蓄电池放电时的负极反应为 B．锌锰干电池工作时，向正极方向移动 C．铅蓄电池充电时接电源正极 D．碱性锌锰干电池在使用过程中，不断被氧化，最终电池失效 2．(2025·安徽省淮南市二模)锌—空气电池具有高能量密度、高安全性等优点。下列说法正确的是 A．放电时，移向空气电极 B．放电时，空气电极的电极反应为 C．充电时，锌电极接电源的正极 D．充电时，每生成，理论上生成锌的质量为 3．(2025·天津市河西区高三下学期总复习质量调查（三模）)光催化电极可以在太阳光照下实现对设备进行充电，该电池工作原理如下图所示。放电时转化为，下列有说法错误的是 A．充电时，石墨电极为做阴极 B．充电时，光催化电极的电极反应式为： C．放电时，石墨电极发生还原反应 D．放电时，离子交换膜左室电解质溶液质量减少，外电路转移 4．(2025·河南省部分高中高三下学期4月模拟考试（二）动力电池是新能源车的动力来源。某动力电池充电过程示意图如图所示，已知电池反应为(M表示金属)。下列说法错误的是 A．中金属元素M呈+3价 B．放电时，电极M电势高于电极N电势 C．放电时，电极N上发生的电极反应为 D．充电时，电解质中的向电极M移动 5．(2025·江西省红色十校高三上学期第一次联考（一模）)水系电池具有成本低廉、安全性高等优点，某水系碱性镍-锌二次电池的工作原理如图所示。 下列叙述错误的是 A．放电时，a极为负极 B．放电时，b极反应式为 C．充电时，b极与电源正极连接 D．充电时，a极生成时转移电子 6．(2025·广东省清远市二模)据报道，我国已研制出“可充室温钠—二氧化碳电池”。反应：，其工作原理如图所示。下列说法不正确的是 A．放电时，电解质溶液中流向钠箔 B．放电时，产生的固体贮存于多壁碳纳米管中 C．充电时，多壁碳纳米管上电极反应式为 D．充电时，当碳纳米管减轻13.2g，钠箔增重9.2g 7．(2025·山西省部分学校高三下学期4月模拟考试（省二模）)某文章报道了一种两相无膜锌/吩噻嗪电池，其放电时的工作原理如图所示(在水系/非水系电解液界面上来回穿梭，维持电荷守恒)。 已知：的密度为，难溶于水。 下列说法错误的是 A．放电时，负极反应为 B．充电时，石墨毡连电源的正极 C．放电时，电池不能倒置，由水层移向层 D．放电时，板每减轻，水层增重 8．(2025·天津市河东区高三下学期二模)我国科学家开发了一种自充电水系电池，电池电能耗尽后，无需外接电源，可通过实现电池自充电，电池工作原理如图。下列说法错误的是 A．该电池装置负极材料需足量 B．放电时，向Zn电极移动 C．放电时，右侧电极反应为： D．自充电时，每消耗，溶液中增加 9．(2025·山东省名校大联考高三下学期4月联合检测)一种基于多离子策略的钾型双离子电池，其示意图如下，充电过程中到达锡电极，与电极形成合金化反应，同时到达石墨电极，插层进入石墨层间。下列说法错误的是 A．放电时，为负极 B．充电时，石墨电极反应式为 C．放电时，当有电子转移时锡电极质量减少 D．锂、钾与锡可形成合金，有利于电子的传输，极大的提升电池倍率性能及可逆容量 10．(2025·江苏省苏北八市第三次模拟)一种储电制氢装置如图所示，该装置晚间通过转化储存电力，为白天制氢提供能量。下列说法正确的是 A．晚间储电时，电极A应与电源的负极相连 B．白天制氢时，溶液中从左室向右室移动 C．储电时的总反应为 D．理论上生成，溶液中减少64g 11．(2025·河北省邢台市清河中学4月模拟)镁锂双盐电池展现了高能量密度和优异的循环性能，其工作原理如图所示。充电时b电极发生反应。下列说法正确的是 A．充电时，在阴极得电子生成单质锂 B．电解液中比迁移速率快，提高了电流效率 C．向电解质中加入稍过量NaOH溶液可提高导电性 D．放电时a、b电极质量变化之比为12∶7 12．(2025·云南省保山市腾冲市第五中学高三下学期一模考试)水系双离子电池原理如图所示，下列有关叙述正确的是 A．放电时，电极a作电源的正极，Cu3(PO4)2发生氧化反应最终变为Cu B．充电时，水系电池中，a电极附近溶液的pH增大 C．充电时，b电极上的电极反应式为 D．当0.5mol Cu3(PO4)2完全放电时，则b电极质量减轻69g 13．(2025·陕西省西安交大附中高三下学期第三次模拟考试)纤维电池是可以为可穿戴设备提供电能的便携二次电池。一种纤维钠离子电池放电的总反应为，其结构简图如图所示，下列说法正确的是 A．放电时N极为负极 B．放电时正极的电极反应式为： C．充电时，若转移xmol，M极电极将增重23g D．充电时从M极迁移到N极 14．(2025·四川省成都市邛崃市第一中学高三下学期二模)我国科学家在锰基正极材料研究方面取得重要进展，使低成本钠离子电池有望取代锂离子电池。钠离子电池的工作原理为，利用钠离子在正负极之间嵌脱过程实现充放电。下列有关说法正确的是 A．该电池利用钠离子嵌脱过程实现充放电，未发生氧化还原反应 B．充电时，锰元素的化合价升高，钠离子在锰基材料上脱出 C．放电时，负极反应式为： D．充电时，外电路中转移，锰基材料质量增加 15．(2025·广西高中毕业班4月适应性测试)一种3D打印机的柔性电池以碳纳米管作电极材料，以吸收溶液的有机高聚物为固态电解质，电池总反应为：。下列说法不正确的是 A．该有机高聚物的单体为： B．充电时，锌所在的电极与电源的负极相连 C．放电时，移向锌膜 D．放电时，负极电极反应式为：。 1 学科网（北京）股份有限公司 $ 选择题专攻 微点突破　二次电池的充放电分析 解答二次电池充放电问题的思维模型 【例1】xMg＋Mo3S4MgxMo3S4。 【例2】一种新型Zn/MnO2液流电池的工作原理如图所示。电池以锌箔、碳毡为集流体，ZnSO4和MnSO4的混合液作电解质溶液。 (1)放电时：电极A为　　　　　极；电极B为　　　　　极。  (2)充电时：电极A为　　　　　极，要连接直流电源的　　　　　极；电极B为　　　　　极，要连接直流电源的　　　　　极。  (3)放电时：Zn2+移向电极　　　　　；S移向电极　　　　　。  (4)充电时：Zn2+移向电极　　　　　；S移向电极　　　　　。  答案　(1)负　正　(2)阴　负　阳　正　(3)B　A　(4)A　B 【例3】钠离子电池因具有安全性高、能量密度大等特点而具有良好的发展前景。我国化学家成功开发出一款钠离子二次电池，工作原理如图所示： (1)放电过程(原电池原理) ①M极为　　　　极，判断理由：　　　　　　　　　　　　　，电极反应式为　　　　；  N极为　　　　极，电极反应式为　　　　。  ②Na+的移动方向：从　　　　　　　。  (2)充电过程(电解池原理) ①若使用氢氧燃料电池给该电池充电，氢电极应连接　　　　极，电极反应式为　　　　。  ②充电时，外电路中每转移0.2 mol e-，理论上M极质量变化为　　　　　　　　。  答案　(1)①正　MoO3为高价态氧化物，易得电子　MoO3＋xe-＋xNa+===NaxMoO3　负　NaxC－xe-===C＋xNa+　②N极移向M极 (2)①N　C＋xNa+＋xe-===NaxC　②减少4.6 g 解析　充电时，M极电极反应为NaxMoO3－xe-===MoO3＋xNa+。由电子守恒可知外电路每转移0.2 mol e-，脱去0.2 mol Na+，因而M极质量减少4.6 g。 模拟演练 1．(2025·北京市第三十五中学三模)下列为常用电化学装置。已知图甲为铅蓄电池，充、放电的总反应为 。图乙为碱性锌锰干电池。下列叙述正确的是( ) A．铅蓄电池放电时的负极反应为 B．锌锰干电池工作时，向正极方向移动 C．铅蓄电池充电时接电源正极 D．碱性锌锰干电池在使用过程中，不断被氧化，最终电池失效 【答案】C 【解析】铅酸蓄电池电解质溶液为稀硫酸，硫酸铅为难溶物，负极电极反应式为，A错误；锌锰干电池工作时，向负极方向移动，B错误；为正极，发生还原反应，充电时，发生氧化反应，为阳极，故铅蓄电池充电时接电源正极，C正确；为正极，MnO2被还原，D错误。故选C。 2．(2025·安徽省淮南市二模)锌—空气电池具有高能量密度、高安全性等优点。下列说法正确的是 A．放电时，移向空气电极 B．放电时，空气电极的电极反应为 C．充电时，锌电极接电源的正极 D．充电时，每生成，理论上生成锌的质量为 【答案】D 【解析】由图示电池可知，放电时为原电池，锌为负极，电极反应式为Zn＋4OH－－2e－＝[Zn(OH)4]2－，碱性电解液中以的形式存在，移向空气电极，A错误；放电时空气电极为正极，电极反应为O2＋4e－＋2H2O＝4OH－，B错误；充电时为电解池，锌电极为阴极，发生还原反应，锌电极接电源的负极，C错误；充电时，阴极反应式为[Zn(OH)4]2－＋2e－＝Zn＋4OH－，每生成转移电子，依据得失电子守恒可知生成锌，质量为，D正确。故选D。 3．(2025·天津市河西区高三下学期总复习质量调查（三模）)光催化电极可以在太阳光照下实现对设备进行充电，该电池工作原理如下图所示。放电时转化为，下列有说法错误的是 A．充电时，石墨电极为做阴极 B．充电时，光催化电极的电极反应式为： C．放电时，石墨电极发生还原反应 D．放电时，离子交换膜左室电解质溶液质量减少，外电路转移 【答案】C 【解析】由图示装置可知，放电时为原电池，石墨电极上转化为，发生氧化反应，石墨电极为负极，电极反应式为，则充电时为电解池，石墨电极为做阴极，C错误，A正确；充电时为电解池，光催化电极为阳极，电极反应式为，B正确； 放电时，石墨电极为负极，光催化电极为正极，左侧Na+透过离子交换膜移向右侧，当外电路转移1mol电子时，1molNa+从左室迁移到右室，离子交换膜左室电解质溶液质量减少23g，则离子交换膜左室电解质溶液质量减少（为0.2molNa+），外电路转移，D正确。故选C。 4．2025·河南省部分高中高三下学期4月模拟考试（二）动力电池是新能源车的动力来源。某动力电池充电过程示意图如图所示，已知电池反应为(M表示金属)。下列说法错误的是 A．中金属元素M呈+3价 B．放电时，电极M电势高于电极N电势 C．放电时，电极N上发生的电极反应为 D．充电时，电解质中的向电极M移动 【答案】D 【解析】由图示充电电池可知，充电时为电解池，与电源正极相连的M极为阳极，N极为阴极；放电时为原电池，M为正极，N为负极。中Li为+1价，O为-2价，M为+3价，A正确；放电时，原电池中正极电势高于负极电势，M为正极，B正确；放电时N为负极，失电子发生氧化反应，根据电池总反应可知，N极电极反应为，C正确；充电时，N为阴极，阳离子向阴极定向移动，D错误。故选D。 5．(2025·江西省红色十校高三上学期第一次联考（一模）)水系电池具有成本低廉、安全性高等优点，某水系碱性镍-锌二次电池的工作原理如图所示。 下列叙述错误的是 A．放电时，a极为负极 B．放电时，b极反应式为 C．充电时，b极与电源正极连接 D．充电时，a极生成时转移电子 【答案】D 【解析】由题干中水系碱性镍-锌二次电池的工作原理图可知，放电时a极为负极，发生氧化反应：，A正确；b极为正极，发生还原反应：，B正确；b极为阳极，与电源正极连接，C正确；充电时，a极反应式为，，D错误。 6．(2025·广东省清远市二模)据报道，我国已研制出“可充室温钠—二氧化碳电池”。反应：，其工作原理如图所示。下列说法不正确的是 A．放电时，电解质溶液中流向钠箔 B．放电时，产生的固体贮存于多壁碳纳米管中 C．充电时，多壁碳纳米管上电极反应式为 D．充电时，当碳纳米管减轻13.2g，钠箔增重9.2g 【答案】D 【解析】由图示装置可知，放电时为原电池，钠箔失去电子被氧化，钠箔作负极，碳纳米管上CO2得电子被还原，碳纳米管作正极，电解质溶液中流向钠箔，A正确；放电时，碳纳米管为正极，CO2得电子和Na+反应生成和C，产生的固体贮存于多壁碳纳米管中，B正确；放电时，碳纳米管为正极，电极反应式为3CO2＋4Na＋＋4e-═2Na2CO3＋C，充电时碳纳米管为阳极，电极反应式为，C正确；13.2gC物质的量为0.3mol，充电时，碳纳米管电极反应式为，钠箔电极反应式为Na＋＋e-═Na，当钠箔增重9.2g时转移0.4mol电子，则碳纳米管电极消耗0.2mol碳酸钠和0.1mol C，其质量为0.2mol×106g·mol-1＋0.1mol×12g·mol-1＝22.4g，D错误。故选D。 7．(2025·山西省部分学校高三下学期4月模拟考试（省二模）)某文章报道了一种两相无膜锌/吩噻嗪电池，其放电时的工作原理如图所示(在水系/非水系电解液界面上来回穿梭，维持电荷守恒)。 已知：的密度为，难溶于水。 下列说法错误的是 A．放电时，负极反应为 B．充电时，石墨毡连电源的正极 C．放电时，电池不能倒置，由水层移向层 D．放电时，板每减轻，水层增重 【答案】C 【解析】由图示原电池装置可知，放电时，Zn失电子发生氧化反应，Zn作负极，电极反应式为，A正确；充电时为电解池，石墨毡为阳极，与电源正极相连，B正确；水和二氯甲烷的不互溶性和密度差能够将正极与负极分隔开，故不能倒置，放电时，阴离子移向负极，故移向水层，C错误；放电时，板每减轻转移电子，有移动到水层，故水层增重，D正确。故选C。 8．(2025·天津市河东区高三下学期二模)我国科学家开发了一种自充电水系电池，电池电能耗尽后，无需外接电源，可通过实现电池自充电，电池工作原理如图。下列说法错误的是 A．该电池装置负极材料需足量 B．放电时，向Zn电极移动 C．放电时，右侧电极反应为： D．自充电时，每消耗，溶液中增加 【答案】D 【解析】该电池的负极材料Zn在放电时会溶解，而自充电时不能再生，因此需足量负极材料，A正确；放电时，Zn为负极，电极反应式为Zn－2e－＝Zn2＋，负极附近溶液中阳离子浓度增加，因此向Zn电极移动，保持溶液电中性，B正确；放电时，右侧电极为正极，NaFe[Fe(CN)6]得电子与Na＋结合生成Na1＋xFe[Fe(CN)6]，电极反应式为，C正确；自充电时，右侧电极为阳极，电极反应式为，溶液中增加xmolNa＋转移xmol电子，1molH2O2被还原为H2O转移2mol电子，因此每消耗，溶液中增加，D错误。故选D。 9．(2025·山东省名校大联考高三下学期4月联合检测)一种基于多离子策略的钾型双离子电池，其示意图如下，充电过程中到达锡电极，与电极形成合金化反应，同时到达石墨电极，插层进入石墨层间。下列说法错误的是 A．放电时，为负极 B．充电时，石墨电极反应式为 C．放电时，当有电子转移时锡电极质量减少 D．锂、钾与锡可形成合金，有利于电子的传输，极大的提升电池倍率性能及可逆容量 【答案】BC 【解析】充电时为电解池，阳离子移向阴极，由充电过程中到达锡电极与锡离子得电子合金化形成合金可知，锡电极为阴极，则放电时为原电池，锡电极为负极，A正确；由充电时到达石墨电极，插层进入石墨层间可知，石墨电极为阳极，发生氧化反应，电极反应式为，B错误；放电时，当有电子转移时，钾、锂在电极上失电子形成离子脱离电极，锡电极质量减少量无法计算，C错误；锂、钾与锡可形成合金，增强导电性和电容量，有利于电子的传输，极大的提升电池倍率性能及可逆容量，D正确。故选BC。 10．(2025·江苏省苏北八市第三次模拟)一种储电制氢装置如图所示，该装置晚间通过转化储存电力，为白天制氢提供能量。下列说法正确的是 A．晚间储电时，电极A应与电源的负极相连 B．白天制氢时，溶液中从左室向右室移动 C．储电时的总反应为 D．理论上生成，溶液中减少64g 【答案】C 【解析】由图示装置可知，该装置晚间通过转化储存电力，则晚间工作时为电解池，B为阴极，与电源的负极相连，A为阳极，与电源的正极相连，A错误；白天制氢时是原电池，A为正极，B为负极，溶液中为阳离子，从右室向左室移动，B错误；储电时，阳极电极反应式为，阴极电极反应式为，则总反应为，C正确；每生成转移2mol电子，由知，溶液中减少的，对应的＝32g，D错误。故选C。 11．(2025·河北省邢台市清河中学4月模拟)镁锂双盐电池展现了高能量密度和优异的循环性能，其工作原理如图所示。充电时b电极发生反应。下列说法正确的是 A．充电时，在阴极得电子生成单质锂 B．电解液中比迁移速率快，提高了电流效率 C．向电解质中加入稍过量NaOH溶液可提高导电性 D．放电时a、b电极质量变化之比为12∶7 【答案】BD 【解析】由已知信息，充电时为电解池，b电极发生的反应为，则b电极为阳极，a电极为阴极，放电时为原电池，b电极为正极，a电极为负极，放电时镁在负极失电子，充电时在阴极得电子，A错误；体积小，比迁移速率快，可提高电流效率，B正确；向电解质中加入NaOH溶液，会与NaOH反应生成沉淀，导电性降低，C错误；放电时，a电极为负极，电极反应式为；b电极为正极，电极反应式为，电路中每通过2mol电子，a电极质量减小24g，b电极质量增加14g，则a、b电极质量变化之比为12∶7，D正确。故选BD。 12．(2025·云南省保山市腾冲市第五中学高三下学期一模考试)水系双离子电池原理如图所示，下列有关叙述正确的是 A．放电时，电极a作电源的正极，Cu3(PO4)2发生氧化反应最终变为Cu B．充电时，水系电池中，a电极附近溶液的pH增大 C．充电时，b电极上的电极反应式为 D．当0.5mol Cu3(PO4)2完全放电时，则b电极质量减轻69g 【答案】D 【解析】由图示装置可知，放电时为原电池，a极上Cu3(PO4)2→Cu2O→Cu、得电子发生还原反应，a极为正极，b极为负极，Cu3(PO4)2发生还原反应最终变为Cu，A错误；充电时为电解池，a极为阳极、b极为阴极，阳极电极反应式为，阳极附近的碱性减弱，B错误；充电时为电解池，a极为阳极、b极为阴极，电极反应式为，C错误；放电时为原电池，a极为正极，a极上Cu3(PO4)2→Cu2O→Cu，b极为负极，电极反应式为Na0.44MnO2－xe－═Na0.44－xMnO2+xNa+，0.5molCu3(PO4)2完全放电时转移3mol电子，由正负电极得失电子数相等知，b电极减少的质量为3mol×23g/mol=69g，D正确。故选D。 13．(2025·陕西省西安交大附中高三下学期第三次模拟考试)纤维电池是可以为可穿戴设备提供电能的便携二次电池。一种纤维钠离子电池放电的总反应为，其结构简图如图所示，下列说法正确的是 A．放电时N极为负极 B．放电时正极的电极反应式为： C．充电时，若转移xmol，M极电极将增重23g D．充电时从M极迁移到N极 【答案】B 【解析】电池放电的总反应为， Mn元素化合价升高，发生氧化反应， M极为负极，N极为正极，A错误；放电时为原电池，正极的电极反应式为，B正确；充电时，M电极为阴极，M极电极电极反应式为，若转移x molM极电极将增重23x g，C错误；充电时，阳离子向阴极移动，所以从N极迁移到M极，D错误。故选B。 14．(2025·四川省成都市邛崃市第一中学高三下学期二模)我国科学家在锰基正极材料研究方面取得重要进展，使低成本钠离子电池有望取代锂离子电池。钠离子电池的工作原理为，利用钠离子在正负极之间嵌脱过程实现充放电。下列有关说法正确的是 A．该电池利用钠离子嵌脱过程实现充放电，未发生氧化还原反应 B．充电时，锰元素的化合价升高，钠离子在锰基材料上脱出 C．放电时，负极反应式为： D．充电时，外电路中转移，锰基材料质量增加 【答案】B 【解析】根据充放电反应，放电时为原电池，负极电极反应式为NaxCn－xe－=Cn+nNa+，正极电极反应式为Na1－xMnO2+xe－+xNa+=NaMnO2，则a为正极，b为负极，充电时为电解池，a为阳极，b为阴极。由该电池充放电反应，和钠元素的化合价发生了变化，属于氧化还原反应，A错误；充电时为电解池，锰基材料所在电极a极为阳极，电极反应式为 NaMnO2－xe－=Na1－xMnO2+xNa+，Na+在锰基材料上脱出，B正确；放电时负极反应为，C错误；充电时，外电路中转移，锰基材料脱出，质量减少，D错误。故选B。 15．(2025·广西高中毕业班4月适应性测试)一种3D打印机的柔性电池以碳纳米管作电极材料，以吸收溶液的有机高聚物为固态电解质，电池总反应为：。下列说法不正确的是 A．该有机高聚物的单体为： B．充电时，锌所在的电极与电源的负极相连 C．放电时，移向锌膜 D．放电时，负极电极反应式为： 【答案】C 【解析】由有机高聚物的结构片段可知，该高聚物为加成聚合产物，合成有机高聚物的单体是，A正确；放电时为原电池，由电池总反应可知，锌失去电子发生氧化反应，锌膜为负极，碳纳米管为正极，充电时为电解池，Zn所在电极为阴极，与电源的负极相连，B正确；放电时为原电池，阳离子向正极移动，锌膜为负极，C错误；放电时，Zn为负极，电极反应式为，D正确。故选C。 1 学科网（北京）股份有限公司 $