第02讲 原电池、化学电源（复习讲义）（全国通用）2027年高考化学一轮复习讲练测

该高中化学高考复习讲义聚焦原电池、化学电源核心考点，按定义本质、构成条件、工作原理、应用的逻辑梳理原电池知识，系统整合一次电池、二次电池、燃料电池等化学电源类型，通过知识解构、考向破译、解题妙招、真题溯源四环节，帮助学生建立完整知识框架，突破电极反应式书写等难点。 讲义以思维建模构建系统认知，如通过铜锌原电池对比单液与双液电池差异，培养科学思维；设计实验探究题（如FeSO4-KMnO4原电池）提升科学探究能力。针对高考高频考向，提供电极反应式书写模板等解题策略，配合分层变式训练和近三年真题解析，助力教师精准把控复习节奏，高效提升学生应考能力。

第02讲 原电池、化学电源 内容导航 01 命题透视·考情前瞻 对标素养，研判高考命题趋势 02 思维建模·脉络梳理 搭建知识框架，构建系统思维 03 考点精讲·靶向突破 拆解核心考点，归纳解题范式 考点一 原电池工作原理及应用 知识解构 知识点1 原电池定义及本质 ∣ 知识点2原电池装置模型——构成条件 知识点3 原电池的工作原理 ∣ 知识点4原电池原理的应用 考向破译 考向1 考查原电池工作原理 ∣ 考向2 考查原电池原理的应用 解题妙招 根据电池反应设计原电池的模板 考点二 化学电源 知识解构 知识点1 化学电源的优点和优劣判断标准 ∣ 知识点2 一次电池 知识点3 二次电池 ∣ 知识点4燃料电池 考向破译 考向1 考查一次电池的工作原理及应用 ∣ 考向2 考查可充电电池的工作原理及应用 考向3 考查燃料电池的工作原理及应用 ∣ 考向4 考查多液电池的工作原理及应用 考向5 考查液流循环电池的工作原理及应用 解题妙招1 化学电源中电极反应式书写的一般方法 解题妙招2 解答可充电电池题目的思路 解题妙招3 解答燃料电池题目的几个关键点 04 真题溯源·考向感知 溯源真题逻辑，感知高考考向 命题透视·考情前瞻 ——对标素养，研判高考命题趋势 考情梳理--三年真题 考向梳理 核心考点 2026年 2025年 2024年 原电池工作原理及应用 湖南卷T7，3分 海南卷T1，2分 海南卷T13，4分 北京卷T14，3分 江苏卷T8，3分 新课标卷T12，6分 江西卷T11，3分 化学电源 云南卷T13，3分 陕晋青宁卷T13，3分 江西卷T9，3分 四川卷T14，3分 重庆卷T10，3分 安徽卷T13，3分 广东卷T16，4分 广东卷T14，4分 山东卷T12，4分 江西卷T11，3分 黑吉辽蒙卷T13，3分 浙江1月卷T12，3分 北京卷T16 全国甲卷T6，3分 广西卷T9，3分 北京卷T3，3分 江苏卷T8，3分 安徽卷T11，3分 河北卷T13，3分 考向解读--洞悉趋势 精准预判 ►命题解码： 1．从考查题型和内容上看，高考命题以选择题和非选择题呈现，考查内容主要有以下两个方面： (1)以新型化学电源为背景，考查原电池的工作原理以及电极反应方程式的书写、离子移动方向等。 (2)与工农业生产相结合，考查电极产物的分析及检验等。 2．从命题思路上看，侧重以新型电源为载体考查原电池的工作原理。 (1)选择题：常以新型电源和生产生活、科学实验、物质制备等为背景，考查电极的判断、离子或电子的移动方向、电子转移数目的判断和电极反应式的书写等。 (2)非选择题：与化学实验、化学平衡、离子平衡、元素及其化合物等知识相结合来综合考查，常考查电极反应式的书写、探究原电池原理的应用。 3．根据高考命题的特点和规律，复习时要注意以下几个方面： (1)构成原电池的基本元件有哪些； (2)该电池有哪些特点；关注电极反应式或总反应式中出现“x”等代数形式。 (3)电极选择与电解液选择有何要求。 ►复习目标： 1．理解原电池的构成、工作原理及应用，正确判断原电池的两极，能书写电极反应式和总反应方程式。 2．了解常见化学电源的种类及其工作原理；了解燃料电池的应用。 3．能够了解新型化学电源的工作原理。 思维建模·脉络梳理 ——搭建知识框架，构建系统思维 考点精讲·靶向突破 ——拆解核心考点，归纳解题范式 考点一 原电池工作原理及应用 知●识●解●构 知识点1 原电池定义及本质 1．概念：原电池是把化学能转化为________的装置， 2．反应本质：自发进行的________________。 知识点2 原电池装置模型——构成条件 (1)一看反应：看是否有能自发进行的________________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________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电解质溶液或________________； ②两电极________________接触； ③两电极插入________中。 得分速记 离子导体可以是电解质溶液、熔融电解质或固态离子导体，只能传导离子。 知识点3 原电池的工作原理 1．反应原理 (1)电子移动方向：锌失电子逐渐溶解变成Zn2＋进入溶液，________从负极经导线流入正极。 (2)离子移动方向：阴离子向________移动(如SO)，阳离子向________移动(如Zn2＋和H＋，溶液中H＋在________上得电子形成氢气在铜片上冒出)。 (3)两极电极反应式 负极(锌极)________________。 正极(铜极)：________________。 总反应：________________。 2．单液原电池和双液原电池对比 比较项目 单液原电池 双液原电池 相同点 正负极，电极反应，总反应式，电极现象 不 同 点 能量 变化 化学能转化为________能和热能 化学能只转化为________能 反应 区域 两极反应在________区域 两极反应在________区域 3．双液原电池中盐桥的组成和作用 ①盐桥中装有饱和的________________等溶液和琼胶制成的胶冻。 ②盐桥中离子移向：盐桥含饱和KCl(KNO3)溶液，K＋移向________，Cl－(NO3－)移向________。 ③盐桥的作用： a.连接内电路，形成________； b.平衡电荷，使原电池________产生电流。 c.减少________。 得分速记 以铜锌原电池为例构建原电池的认知模型 知识点4 原电池原理的应用 1．比较金属的活动性强弱：原电池中，负极一般是________________的金属，正极一般是________________的金属(或非金属)。 2．加快化学反应速率：一个自发进行的氧化还原反应，创造多个________反应环境，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________，反应速率________。 得分速记 原电池加快反应速率的理解：在理解形成原电池可加快反应速率时，要注意对产物量的理解，Zn与稀硫酸反应时加入少量CuSO4溶液，锌足量时，不影响产生H2的物质的量，但稀硫酸足量时，产生H2的物质的量要减少。 3．用于金属的防护：使被保护的金属制品作原电池________而得到保护。如要保护一个铁质的输水管道或钢铁桥梁等，可用导线将其与一块锌块相连，使锌作原电池的________。 4．设计制作化学电源 ①拆分反应：将氧化还原反应分成两个________。 ②选择电极材料：将还原剂(一般为比较活泼的金属)作________极，活泼性比负极弱的金属或非金属导体作________极。如果还原剂不是金属而是其它还原性物质，可选择惰性电极——________________作负极。 ③构成闭合回路：电解质溶液一般要能够与________发生反应，或者电解质溶液中溶解的其他物质能与________发生反应(如溶解于溶液中的空气)。如果两个半反应分别在两个容器进行(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________________的阳离子。 ④画装置图：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、正负极、电解质溶液等。 得分速记 画原电池装置图常见的四个失分点 (1)不注明电极材料名称或元素符号。 (2)不画出电解质溶液(或画出但不标注)。 (3)误把盐桥画成导线。 (4)不能连成闭合回路。 考●向●破●译 考向1 考查原电池工作原理 例1已知Ag+的氧化性强于Co2+的氧化性，则关于下图所示原电池装置的说法中，正确的是( ) A．Co电极是原电池的正极 B．盐桥中可填充KCl饱和溶液与琼脂的混合物 C．该原电池的正极反应式为Ag++e-=Ag D．盐桥中的电解质阴离子向右侧烧杯移动 解题妙招 判断原电池正负极的6种方法 【变式1】【变载体】如图所示，在盛有稀H2SO4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：X→外电路→Y 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X>Y 【变式2】【变情境】下图Ⅰ、Ⅱ分别是甲、乙两组同学将反应“AsO＋2I－＋2H＋AsO＋I2＋H2O”设计成的原电池装置，其中C1、C2均为碳棒。甲组向图Ⅰ烧杯中逐滴加入适量浓盐酸；乙组向图ⅡB烧杯中逐滴加入适量40% NaOH溶液。 下列叙述中正确的是 (　　) A．甲组操作时，电流计(G)指针发生偏转 B．甲组操作时，溶液颜色变浅 C．乙组操作时，C2做正极 D．乙组操作时，C1上发生的电极反应为I2＋2e－===2I－ 【变式3】【新考法—实验探究】某研究性学习小组根据反应2KMnO4＋10FeSO4＋8H2SO4===2MnSO4＋5Fe2(SO4)3＋K2SO4＋8H2O设计如下原电池，其中甲、乙两烧杯中各物质的物质的量浓度均为1 mol·L－1，溶液的体积均为200 mL，盐桥中装有饱和K2SO4溶液。 回答下列问题： (1)此原电池的正极是石墨__________(填“a”或“b”)，发生________反应。 (2)电池工作时，盐桥中的SO移向________(填“甲”或“乙”)烧杯。 (3)两烧杯中的电极反应式分别为甲________________；乙______________。 (4)若不考虑溶液的体积变化，MnSO4浓度变为1.5 mol·L－1，则反应中转移的电子为________mol。 考向2 考查原电池原理的应用 例2如图是某同学设计的一个简易的原电池装置，回答下列问题。 (1)若a为镁、b为CuCl2，则正极材料为____________，负极上的电极反应式为____________________。 (2)若a为镁、b为NaOH，则Mg极上发生________反应(填“氧化”或“还原”)，负极上的电极反应式为____________________。 (3)若a为铜、b为浓硝酸，则电流的方向为________，正极上的电极反应式为________________________________________________________________________。 (4)上述事实表明，确定原电池中电极的类型时，不仅要考虑电极材料本身的性质，还要考虑____________________。 解题妙招 根据电池反应设计原电池的模板 拆分反应 将氧化还原反应分成两个半反应(电极反应) 选择电极材料 将还原剂(一般为比较活泼金属)作负极，活泼性比负极弱的金属或非金属导体作正极 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、正负极、电解质溶液等 【变式1】【变载体】原电池的电极的正负不仅与电极材料的性质有关，也与电解质溶液有关。下列说法中不正确的是(　　) A．由Al、Cu、稀硫酸组成的原电池，其负极反应式为Al-3e-=Al3+ B．由Mg、Al、NaOH溶液组成的原电池，其负极反应式为Al-3e-+4OH-=Al+2H2O C．由Fe、Cu、FeCl3溶液组成的原电池，其负极反应式为Cu-2e-=Cu2+ D．由Al、Cu、浓硝酸组成的原电池，其负极反应式为Cu-2e-=Cu2+ 【变式2】【变情境】有A、B、C、D四块金属片，进行如下实验，据此判断四种金属的活动性顺序是(　　) ①A、B用导线相连后，同时浸入稀H2SO4溶液中，A极为负极； ②C、D用导线相连后，同时浸入稀H2SO4溶液中，电流由D→导线→C； ③A、C相连后，同时浸入稀H2SO4溶液中，C极产生大量气泡； ④B、D相连后，同时浸入稀H2SO4溶液中，D极发生氧化反应。 A．A＞C＞D＞B B．A＞B＞C＞D C．C＞A＞B＞D D．B＞D＞C＞A 【变式3】【变考法由A、B、C、D四种金属按表中装置进行实验，下列叙述中正确的是 实验装置与现象 装置 甲 乙 丙 现象 A不断溶解 C的质量增加 A上有气体产生 A．装置甲中的B金属是原电池的负极 B．装置乙中的C金属是原电池的阳极 C．装置丙中的D金属是原电池的正极 D．四种金属的活泼性顺序是D>A>B>C 考点二 化学电源 知●识●解●构 知识点1 化学电源的优点和优劣判断标准 1．相对其他能源，电池的优点是能量转换效率较高，供能稳定可靠，形状、大小可根据需要设计，使用方便等。 2．判断电池优劣的标准是电池单位质量或单位体积所能输出的比能量或比功率及可储存时间的长短。 知识点2 一次电池 1．普通锌锰干电池 正极材料：MnO2 正极：2MnO2＋2NH＋2e－===________________。 负极材料：Zn 负极：Zn－2e－===________； 总反应：Zn＋2MnO2＋2NH4Cl===ZnCl2＋Mn2O3＋2NH3＋H2O； 2．碱性锌锰干电池 正极材料：MnO2 正极反应：2MnO2＋2H2O＋2e－===________________； 负极材料：Zn 负极反应：Zn＋2OH－－2e－===________； 总反应：Zn＋2MnO2＋2H2O===2MnOOH＋Zn(OH)2。 3．银锌电池 正极材料：Ag2O 正极反应：Ag2O＋H2O＋2e－===________________； 负极材料：Zn 负极反应：Zn＋2OH－－2e－===________________； 总反应：Zn＋Ag2O＋H2O===Zn(OH)2＋2Ag。 4．锂电池 Li－SOCl2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LiAlCl4－SOCl2。 负极材料：锂 电极反应：8Li－8e－===________。 正极材料：SOCl2 正极反应：3SOCl2＋8e－===________________。 总反应：8Li＋3SOCl2===6LiCl＋Li2SO3＋2S。 知识点3 二次电池 1．特点及工作原理 (1)特点：放电后能充电复原继续使用，两个电极均参与电极反应，“放电”为________原理，“充电”为________原理。 (2)铅蓄电池工作原理： 铅蓄电池是最常见的二次电池，负极材料是Pb，正极材料是PbO2。 铅酸蓄电池总反应：Pb＋PbO2＋2H2SO42PbSO4＋2H2O。 ①放电时的反应 a．负极反应：Pb＋SO－2e－===________________； b．正极反应：PbO2＋4H＋＋SO＋2e－===________________； c．总反应：Pb＋PbO2＋2H2SO4===2PbSO4＋2H2O。 ②充电时的反应 a．阴极反应：PbSO4＋2e－===________________； b．阳极反应：PbSO4＋2H2O－2e－===________________； c．总反应：2PbSO4＋2H2O===Pb＋PbO2＋2H2SO4。 (3)纳米硅基锂电池 一种新型二次电池，电池装置如图所示，电池反应式为xFeS2＋4LixSixFe＋2xLi2S＋4Si。 (1)电池放电时，Li＋由________极移向________极，电子________(填“能”或“不能”)通过聚合物隔膜。 (2)电池充电时，a极反应式为xFe＋2xLi2S－4xe－===________________。 2．图解二次电池的充放电 3．二次电池的充放电规律 (1)充电时电极的连接：充电的目的是使电池恢复其供电能力，因此负极应与电源的________相连以________，可简记为负接________后作________极，正接________后作________极。 (2)工作时的电极反应式：同一电极上的电极反应式，在充电与放电时，形式上恰好是________；同一电极周围的溶液，充电与放电时pH的变化趋势也________。 得分速记 (1)可逆电池的充、放电不能理解为可逆反应。 (2)充电时电极的连接：正接正作阳极，负接负作阴极。 知识点4 燃料电池 1．氢氧燃料电池是目前最成熟的燃料电池，可分为酸性和碱性两种。 种类 酸性 碱性 负极反应式 ________________ ________________ 正极反应式 ________________ ________________ 电池总反应式 ________________ 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 2．甲烷燃料电池 ①酸性介质(如H2SO4)或传导质子(H＋)固体介质 总反应式：CH4＋2O2===CO2＋2H2O。 负极反应式：CH4－8e－＋2H2O===________________。 正极反应式：2O2＋8e－＋8H＋===4H2O。 ②碱性介质(如KOH) 总反应式：CH4＋2O2＋2OH－===CO＋3H2O。 负极反应式：CH4－8e－＋10OH－===________________。 正极反应式：2O2＋8e－＋4H2O===8OH－。 ③熔融盐介质(如K2CO3) 总反应式：CH4＋2O2===CO2＋2H2O。 负极反应式：CH4－8e－＋4CO32-===________________。 正极反应式：2O2＋8e－＋4CO2===4CO32-。 ④用能传导氧离子(熔融的金属氧化物作介质，高温下能传导O2-)的固体作介质 总反应式：CH4＋2O2===CO2＋2H2O。 负极反应式：CH4－8e－＋4O2-===________________。 正极反应式：2O2＋8e－===4O2-。 3．解答燃料电池题目的思维模型 4．解答燃料电池题目的几个关键点 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通入负极的物质为________，通入正极的物质为________。 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。 5．化学电源中电极反应式书写的一般方法 (1)明确两极的反应物； (2)明确直接产物：根据负极氧化、正极还原，明确两极的直接产物； (3)确定最终产物：根据介质环境和共存原则，找出参与的介质粒子，确定最终产物； (4)配平：根据电荷守恒、原子守恒配平电极反应式。 得分速记 (1)燃料电池电极反应式书写 ①H＋在碱性环境中不存在；②O2－在水溶液中不存在，在酸性环境中结合H＋，生成H2O，在中性或碱性环境结合H2O，生成OH－；③若已知总反应式时，可先写出较易书写的一极的电极反应式，然后在电子守恒的基础上，总反应式减去较易写出的一极的电极反应式，即得到较难写出的另一极的电极反应式。 (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。 考●向●破●译 考向1 考查一次电池的工作原理及应用 例1(2026·广东佛山高三模拟)普通锌锰电池在生活中用量很大，其构造示意图如下。下列说法错误的是( ) A．石墨棒作正极 B．NH4Cl糊作电解质溶液 C．MnO2发生还原反应 D．该电池放电以后可以充电 解题妙招 化学电源中电极反应式书写的一般方法 (1)明确两极的反应物。 (2)明确直接产物：根据负极氧化、正极还原，明确两极的直接产物。 (3)确定最终产物：根据介质环境和共存原则，找出参与的介质粒子，确定最终产物。 (4)配平：根据电荷守恒、原子守恒配平电极反应式。 【变式1】【新考法】碱性锌锰电池的总反应为Zn＋2MnO2＋2H2O===2MnOOH＋Zn(OH)2。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，正极发生反应为 B．电池工作时，向正极移动 C．隔膜可以防止电池短路 D．反应中每生成1molMnO(OH)，转移电子数为 【变式2】【变载体】锌银纽扣电池是生活中常见的一次电池，其构造示意图如下。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＋H2O＋2e－=2Ag＋2OH－ D．金属外壳需具有良好的导电性和耐腐蚀性 【变式3】【变情景—日常生活与学科知识结合】普通锌锰干电池的简图如图所示，它是用锌皮制成的锌筒作电极，中央插一根碳棒，碳棒顶端加一铜帽。在石墨碳棒周围填满二氧化锰和炭黑的混合物，并用离子可以通过的长纤维纸包裹作隔膜，隔膜外是用氯化锌、氯化铵和淀粉等调成糊状作电解质溶液。该电池工作时的总反应为Zn+2NH+2MnO2=Zn[(NH3)4]2++Mn2O3+H2O。下列关于锌锰干电池的说法中正确的是( ) A．当该电池电压逐渐下降后，利用电解原理能重新充电复原 B．原电池工作时，电子从负极通过外电路流向正极 C．电池负极反应式为2MnO2+2NH+2e-=Mn2O3+2NH3+H2O D．外电路中每通过0.1mol电子，锌的质量理论上减小6.5g 考向2 考查可充电电池的工作原理及应用 例2(2026·甘肃白银三模)一种Al-LiFePO4高容量固态电池的结构如图所示，锂离子可自由通过锂离子导体膜。下列说法错误的是( ) A．充电时，A极为阴极，发生还原反应 B．放电时，Li+从左侧通过导体膜向右侧移动，被B极吸附 C．放电时，左室中电解质的质量会增大 D．为了提高电池效率，可用盐酸做电解液 解题妙招 解答可充电电池题目的思路 【变式1】【变情境—新型电池】(2026·河南开封高三联考)我国科研小组研发了一种以Li7P3S11为固体电解质的锂电池(Li+自由移动)，结构如图所示，两电极材料分别为Li2RuO3和石墨烯(Cx)。使用前，先将电池充电激活至电压为4.05V，此时Li2RuO3转化为Li0.9RuO3；放电至3.8V时，M电极材料中检测到大量的Li1.4RuO3。下列说法错误的是( ) A．放电时，M电极的电势高于N电极 B．放电至3.8V过程中，M电极的电极反应式为i1.4RuO3-0.5e-=Li0.9RuO3+0.5Li+ C．充电过程中，Li+移向N电极，固体电解质中Li+的质量分数不变 D．当电路中通过0.5mol电子时，理论上两电极的质量变化差为7g 【变式2】【变情境—新型电池】(2026·广西柳州高三模拟)我国科研人员研制出以钠箔和多壁碳纳米管为电极的可充电“Na-CO2”电池，Na2CO3与C均沉积在多壁碳纳米管电极。其工作原理如图所示。下列叙述错误的是( ) A．放电时，电路中转移0.4mole-，多壁碳纳米管电极增重13.2g B．放电时，采用多壁碳纳米管作电极可以增强吸附CO2的能力 C．充电时，电源电极a 为正极，Na+向钠箔电极方向移动 D．充电时，阳极反应式为2Na2CO3+C-4e-=3CO2+4Na+ 【变式3】【变情境—新型电池】(2026·广西柳州高三联考)某新型钠离子二次电池用溶解了NaPF6的二甲氧基乙烷作电解质溶液，其电极材料的导电聚合物中掺杂磺酸基以增强电化学活性，电池充电时工作原理如图所示。下列说法正确的是( ) A．放电时，电极B为正极，质量增加 B．放电时，电极A的电极反应式为： C．充电过程中，外电路通过1 mol e-时，理论上两电极质量变化相差23 g D．充电一段时间后，阴极区附近的Na+浓度基本保持不变 考向3 考查燃料电池的工作原理及应用 例3(2026·海南省直辖县级单位高三模拟)微生物燃料电池耦合人工湿地系统可用于生产、生活废水处理并提供电能，系统内产电微生物由根沉积物和废水提供，其原理如图所示： 下列有关叙述正确的是( ) A．MFC-CW系统中电子由A极流向B极 B．此电池工作过程中H+移向厌氧下部 C．若电路中转移0.2mole-，则A极消耗1.12LO2 D．A极反应式为O2＋4H＋＋4e-=2H2O 解答燃料电池题目的几个关键点 (1)注意介质成分，是电解质溶液还是熔融盐、氧化物或是有机溶剂。 (2)通入负极的物质为燃料，通入正极的物质为氧气(或其他氧化剂)。 (3)通过介质中离子的移动方向，可判断电池的正负极，同时考虑该离子是否参与靠近一极的电极反应。 【变式1】【变载体】燃料电池是一种能量转化效率高、对环境友好的新型电池。一种肼(N2H4)燃料电池的工作原理如下图所示，下列有关叙述正确的是 A．电池工作时，溶液中的由乙槽通过离子交换膜向甲槽迁移 B．当外电路中流过0.04mol电子时，消耗N2H4的质量为0.32g C．b极的电极反应式为，反应一段时间后溶液的pH增大 D．若将N2H4改为CH4，消耗等物质的量的CH4时，电路中通过的电子数减少 【变式2】【变载体】内部重整式高温燃料电池具有良好的商业化前景，其基本工作原理(以CH4为原料，熔融碳酸盐为电解质)如图所示。下列说法正确的是( ) A．b极为正极，发生还原反应 B．电子流向：a极→导线→b极→电解质→a极 C．a极电极反应为CH4- 8e- +4CO32-=5CO2+2H2O D．该电池所用的隔膜一定属于阳离子交换膜 【变式3】【变载体】一种双阴极微生物燃料电池装置如图所示，电解质溶液呈酸性，该装置可以同时进行硝化和反硝化脱氮。下列叙述正确的是( ) A．电池工作时，H+的迁移方向为“缺氧阴极”→“厌氧阳极”和“好氧阴极”→“厌氧阳极” B．电池工作时，“缺氧阴极”电极附近的溶液pH减小 C．“好氧阴极”存在反应：NH4+＋8OH--6e-=NO2-＋6H2O D．“厌氧阳极”区质量减少14.4 g时，该电极输出电子1.2 mol 考向4 考查多液电池的工作原理及应用 例4(2026·北京鲁迅中学高三考前模拟)某光电化学装置工作原理如图所示(甲池含H2AQ/AQ2-电对，乙池为ST/TiO2-N 型半导体体系)，该装置可实现制备双氧水协同处理废气中硫化氢并回收高附加值的硫黄。 下列说法错误的是( ) A．甲池中，H2AQ 发生反应：H2AQ+2e-+O2=AQ2-+H2O2 B．光照射下ST/TiO2-N 型半导体为负极，发生的电极反应为3I--2e-=I3- C．装置工作时，质子通过全氟磺酸膜从甲池向乙池迁移 D．若11.2 L(标准状况)O2参与反应，理论上生成16 g硫单质 解题妙招 多液电池是指基于多种电解质溶液进行离子定向移动形成内部电流的原电池，其装置较为复杂，反应相对较难，此类电源需认真观察图示，分析原理，列清每一个电极、每一种溶液发生的变化。 【变式1】【变载体】(2026·河南郑州高三模拟)采用 电极可显著提升CO2电催化还原性能，为高性能CO2还原催化剂的设计提供新思路；同时，可充放电Zn- CO2电池的构建也为绿色能源转换和存储系统提供了新方案。下列叙述正确的是( ) A．电极电势：a＞b B．a极电极反应式为 C．每生成0.1 mol HCOOH时理论上消耗6.5 g Zn D．工作一段时间后，b极区电解质溶液的pH降低 【变式2】【变载体】(2026·江苏镇江高三模拟)新型高性能可充电电池的正极材料中可反复进行Li+的嵌入和脱出反应。利用该电池电解CO2可以制取CH3OH，其电解原理如图所示。双极膜内为水，电解时双极膜内的水解离成H+和OH-分别向两侧发生迁移。下列说法错误的是( ) A．电池放电时，正极反应式为Li1- xMn2O4+ xLi++xe-= LiMn2O4 B．电池充电时，总反应为： C．连接Pt/C催化电极的电极反应式为：CO2+6H++6e-=CH3OH+H2O D．当催化电极生成48gCH3OH时，阳极室溶液减少的质量为72g 【变式3】【变载体】(2026·安徽宿州三模)科研人员设计的酶—光电化学电池可同时在电池两室分别实现两种酶的催化转化，合成高附加值的有机物，工作原理如图所示，已知FMN、FMNH2分别是黄素单核苷酸、还原型黄素单核苷酸。下列说法错误的是( ) A．该电池工作过程中实现了光能转化为化学能 B．H+从IO-ITO电极向Mo：BiVO4电极方向迁移 C．Mo：BiVO4电极上的反应式为2H2O-2e-=H2O2＋2H+ D．消耗1 mol 同时生成1 mol 考向5 考查液流循环电池的工作原理及应用 例3(2026·广东佛山一模)我国研发的一种具有能量密度高、循环次数多的锌溴液流电池，其工作原理如下图所示。X、Y为离子交换膜，下列说法不正确的是( ) A．充电时电极Ⅱ接电源的负极 B．充电时阳极反应为：2Br--2e-=Br2 C．X为阳离子交换膜，Y为阴离子交换膜 D．放电时电路转移2 mol电子，B区溶液增重65 g 解题妙招 液流电池不同于固体材料电极或气体电极的电池，其活性物质是流动的电解质溶液，它利用正负极分开，各自循环的一种高性能蓄电池，具有容量高、使用领域广，循环使用寿命长的特点。 【变式1】【变载体】(2026·河北保定三模)Zn-MnO2 高电压水系可充电电池的放电过程如图所示。已知，，下列说法错误的是( ) A．放电时，K2SO4溶液中溶质质量逐渐增加 B．放电时，正极的电极反应式为MnO2＋4H+＋2e-＝Mn2+＋2H2O C．充电时，Ⅰ区溶液的pH逐渐增大；Ⅱ区溶液的pH逐渐减小 D．充电时，若以2 A恒定电流充电8 min，理论上生成0.01 mol Zn 【变式2】【变载体】(2026·福建厦门高三模拟)某实验小组尝试设计如下装置，利用光伏发电，以甲苯为原料通过间接氧化法制取苯甲酸并实现储能，下列有关说法错误的是( ) A．电极a为阴极，H+通过质子交换膜移向a极 B．装置M中发生反应： C．电极b发生电极反应为2Cr3+-6e-+7H2O=Cr2O72-+14H+ D．每生成3 mol H2，理论上装置M中可获得244 g苯甲酸 【变式3】【变载体】(2026·浙江杭州二中高三三模)一种稳定且具有低成本效益的碱性混合多硫化物-空气液流二次电池的工作原理如图所示，其中双膜结构的液流电池设计缓解了硫交叉问题。下列说法正确的是( ) A．放电时，电子流向为：电极B→电解液→电极A B．膜a为阴离子交换膜，膜b为阳离子交换膜 C．充电时发生反应的离子方程式为：4OH－＋2S42 4S22-＋O2↑＋2H2O D．放电时，当外电路通过2 mol电子时，理论上Ⅱ室及右侧贮液器中的NaOH共减少2 mol 真题溯源·考向感知 ——溯源真题逻辑，感知高考考向 1．(2026·湖南卷，7，3分)一种可用于心脏起搏器的扣式电池部分截面结构如图所示(LiClO4-有机溶剂作电解质溶液，Ag2CrO4难溶于该溶剂)。下列说法错误的是( ) A．往Ag2CrO4电极材料中添加石墨，可增强其导电性 B．正极反应式为Ag++e-=Ag C．放电时，Li+从负极向正极移动 D．每消耗负极材料2.1g，理论上外电路中通过了过0.3mole- 2．(2026·陕晋青宁卷，13，3分)某科研团队利用S和Cu2S的相互转化设计了如图所示电池。工作时，两极上发生反应的S和Cu2S的物质的量相等。放电完成后，将一侧的电解液加热，产生的气体通入另一侧，可使电池重复工作。若性能显著衰减，经简单处理可恢复。下列说法正确的是( ) A．膜为阳离子交换膜 B．当气体通入左室开始工作时，电极a为正极 C．理论上，电路中通过的e-与消耗NH3·H2O的物质的量之比为1：4 D．电池总反应为 Cu2++4NH3= [Cu(NH3)4]2+ 3．(2026·云南卷，13，3分)一种“双模式”锂电池工作原理如图。已知：Cl2只参与模式Ⅰ的充放电，其放电时反应方程式为SO2Cl2+Cl2+4Li=SO2+4LiCl。下列说法正确的是( ) A．充电时，模式Ⅱ的反应为2SO2Cl2+6Li=Li2S2O4+4LiCl B．充电时，若外电路通过1 mol电子，则石墨电极最多生成0.5mol Cl2 C．放电时，体系中的Li+向电池的锂电极迁移 D．放电时，分别消耗1molSO2Cl2，模式Ⅰ理论放电量大于模式Ⅱ 4．(2025·海南卷，13，4分)用电解方法在铝表面转化生成致密氧化膜，实现对铝工件的保护。装置示意如图。电解过程中铝工件表面上有少量气泡逸出。下列说法错误的是( ) A．铝工件连接电源正极 B．槽电压越高，氧化膜的形成速率越快 C．电路中每转移6 mol ，铝工件增重48 g D．为获得更加致密的氧化膜，工作过程中，应选择适当电流密度 5．(2025·江西卷，9，3分)我国学者设计了一种新型去除工业污水重金属离子的电池(如图)。下列说法错误的是( ) 已知：为铜基普鲁士蓝(Cu[Fe(CN)6]0.67·nH2O) A．中的铁为价 B．交换膜为阴离子交换膜 C．洗脱目的是去除电极吸附的 D．溶液可电解再生电池负极 6．(2025·四川卷，14，3分)最近，我国科学工作者制备了一种Ni-CuO电催化剂，并将其与金属铝组装成可充电电池，用于还原污水中的NO3-为NH3，其工作原理如图所示。研究证明，电池放电时，水中的氢离子在电催化剂表面获得电子成为氢原子，氢原子再将吸附在电催化表面的NO3-逐步还原为NH3。 下列说法错误的是( ) A．放电时，负极区游离的OH-数目保持不变 B．放电时、还原1.0molNO3-为NH3，理论上需要8.0mol氢原子 C．充电时，OH-从阴极区穿过离子交换膜进入阳极区 D．充电时，电池总反应为4[Al(OH)4]-=4Al+6H2O+4OH-+3O2↑ 7．(2025·重庆卷，10，3分)下图为AgCl-Sb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的同时将消耗1molSb4O5Cl2 D．充电时，M极上反应为Sb4O5Cl2+12e-+10H+=4Sb+Cl-+5H2O 8．(2025·北京卷，14，3分)用电解Na2SO4溶液(图1)后的石墨电极1、2探究氢氧燃料电池，重新取Na2SO4溶液并用图2装置按i→iv顺序依次完成实验。 实验 电极I 电极Ⅱ 电压/V 关系 i 石墨1 石墨2 a a＞d＞c＞b＞0 ii 石墨1 新石墨 b iii 新石墨 石墨2 c iv 石墨1 石墨2 d 下列分析不正确的是( ) A．a＞0，说明实验i中形成原电池，反应为2H2+O2=2H2O B．b＜d，是因为ii中电极Ⅱ上缺少H2作为还原剂 C．c＞0，说明iii中电极I上有O2发生反应 D．d＞c，是因为电极I上吸附H2的量：iv>iii 9．(2025•广东卷，16，4分)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 10．(2025•广东卷，14，4分)一种高容量水系电池示意图如图。已知：放电时，电极Ⅱ上MnO2减少；电极材料每转移1mol电子，对应的理论容量为26.8A·h。下列说法错误的是( ) A．充电时Ⅱ为阳极 B．放电时Ⅱ极室中溶液的pH降低 C．放电时负极反应为： D．充电时16gS能提供的理论容量为26.8A·h 11．(2025·江苏卷，8，3分)以稀H2SO4为电解质溶液的光解水装置如图所示，总反应为。下列说法正确的是( ) A．电极a上发生氧化反应生成O2 B．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0.01mol电子，电极b上产生0.01molH2 12．(2025•辽吉黑内卷，13，3分)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 13．(2025·浙江1月卷，12，3分)一种可充放电Li－O2电池的结构示意图如图所示。该电池放电时，产物为Li2O和Li2O2，随温度升高Q(消耗1molO2转移的电子数)增大。下列说法不正确的是( ) A．熔融盐中LiNO3的物质的量分数影响充放电速率 B．充放电时，Li＋优先于K+通过固态电解质膜 C．放电时，随温度升高Q增大，是因为正极区O2-转化为O22- D．充电时，锂电极接电源负极 14．(2025•山东卷，12，4分)全铁液流电池工作原理如图所示，两电极分别为石墨电极和负载铁的石墨电极。下列说法正确的是( ) A．隔膜为阳离子交换膜 B．放电时，a极为负极 C．充电时，隔膜两侧溶液Fe2+浓度均减小 D．理论上，Fe3+每减少1mol，Fe2+总量相应增加2 mol 15．(2025·北京卷，16，3分)铅酸电池是用途广泛并不断发展的化学电源。 (1)十九世纪，铅酸电池工作原理初步形成并延续至今。 铅酸电池工作原理： ①充电时，阴极发生的电极反应为 。 ②放电时，产生a库仑电量，消耗H2SO4的物质的量为 mol。已知：转移1 mol电子所产生的电量为96500库仑。 ③35%~40% H2SO4作为电解质溶液性质稳定、有较强的导电能力，SO42-参与电极反应并有利于保持电压稳定。该体系中SO42-不氧化Pb，SO42-氧化性弱与其结构有关，SO42-的空间结构是 。 ④铅酸电池储存过程中，存在化学能的缓慢消耗：PbO2电极在H2SO4作用下产生的O2可将Pb电极氧化。O2氧化Pb发生反应的化学方程式为 。 (2)随着铅酸电池广泛应用，需要回收废旧电池材料，实现资源的再利用。回收过程中主要物质的转化关系示意图如下。 ①将PbSO4等物质转化为Pb2+的过程中，步骤I加入NaOH溶液的目的是 。 ②步骤Ⅱ、Ⅲ中H2O2和K2S2O8作用分别是 。 (3)铅酸电池使用过程中，负极因生成导电性差的大颗粒PbSO4，导致电极逐渐失活。通过向负极添加石墨、多孔碳等碳材料，可提高铅酸电池性能。碳材料的作用有 (填序号)。 a．增强负极导电性 b．增大负极材料比表面积，利于生成小颗粒PbSO4 c．碳材料作还原剂，使PbO2被还原 2 / 3 学科网(北京)股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $ 第02讲 原电池、化学电源 内容导航 01 命题透视·考情前瞻 对标素养，研判高考命题趋势 02 思维建模·脉络梳理 搭建知识框架，构建系统思维 03 考点精讲·靶向突破 拆解核心考点，归纳解题范式 考点一 原电池工作原理及应用 知识解构 知识点1 原电池定义及本质 ∣ 知识点2原电池装置模型——构成条件 知识点3 原电池的工作原理 ∣ 知识点4原电池原理的应用 考向破译 考向1 考查原电池工作原理 ∣ 考向2 考查原电池原理的应用 解题妙招 根据电池反应设计原电池的模板 考点二 化学电源 知识解构 知识点1 化学电源的优点和优劣判断标准 ∣ 知识点2 一次电池 知识点3 二次电池 ∣ 知识点4燃料电池 考向破译 考向1 考查一次电池的工作原理及应用 ∣ 考向2 考查可充电电池的工作原理及应用 考向3 考查燃料电池的工作原理及应用 ∣ 考向4 考查多液电池的工作原理及应用 考向5 考查液流循环电池的工作原理及应用 解题妙招1 化学电源中电极反应式书写的一般方法 解题妙招2 解答可充电电池题目的思路 解题妙招3 解答燃料电池题目的几个关键点 04 真题溯源·考向感知 溯源真题逻辑，感知高考考向 命题透视·考情前瞻 ——对标素养，研判高考命题趋势 考情梳理--三年真题 考向梳理 核心考点 2026年 2025年 2024年 原电池工作原理及应用 湖南卷T7，3分 海南卷T1，2分 海南卷T13，4分 北京卷T14，3分 江苏卷T8，3分 新课标卷T12，6分 江西卷T11，3分 化学电源 云南卷T13，3分 陕晋青宁卷T13，3分 江西卷T9，3分 四川卷T14，3分 重庆卷T10，3分 安徽卷T13，3分 广东卷T16，4分 广东卷T14，4分 山东卷T12，4分 江西卷T11，3分 黑吉辽蒙卷T13，3分 浙江1月卷T12，3分 北京卷T16 全国甲卷T6，3分 广西卷T9，3分 北京卷T3，3分 江苏卷T8，3分 安徽卷T11，3分 河北卷T13，3分 考向解读--洞悉趋势 精准预判 ►命题解码： 1．从考查题型和内容上看，高考命题以选择题和非选择题呈现，考查内容主要有以下两个方面： (1)以新型化学电源为背景，考查原电池的工作原理以及电极反应方程式的书写、离子移动方向等。 (2)与工农业生产相结合，考查电极产物的分析及检验等。 2．从命题思路上看，侧重以新型电源为载体考查原电池的工作原理。 (1)选择题：常以新型电源和生产生活、科学实验、物质制备等为背景，考查电极的判断、离子或电子的移动方向、电子转移数目的判断和电极反应式的书写等。 (2)非选择题：与化学实验、化学平衡、离子平衡、元素及其化合物等知识相结合来综合考查，常考查电极反应式的书写、探究原电池原理的应用。 3．根据高考命题的特点和规律，复习时要注意以下几个方面： (1)构成原电池的基本元件有哪些； (2)该电池有哪些特点；关注电极反应式或总反应式中出现“x”等代数形式。 (3)电极选择与电解液选择有何要求。 ►复习目标： 1．理解原电池的构成、工作原理及应用，正确判断原电池的两极，能书写电极反应式和总反应方程式。 2．了解常见化学电源的种类及其工作原理；了解燃料电池的应用。 3．能够了解新型化学电源的工作原理。 思维建模·脉络梳理 ——搭建知识框架，构建系统思维 考点精讲·靶向突破 ——拆解核心考点，归纳解题范式 考点一 原电池工作原理及应用 知●识●解●构 知识点1 原电池定义及本质 1．概念：原电池是把化学能转化为电能的装置， 2．反应本质：自发进行的氧化还原反应。 知识点2 原电池装置模型——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电解质溶液或熔融电解质； ②两电极直接或间接接触； ③两电极插入电解质溶液中。 得分速记 离子导体可以是电解质溶液、熔融电解质或固态离子导体，只能传导离子。 知识点3 原电池的工作原理 1．反应原理 (1)电子移动方向：锌失电子逐渐溶解变成Zn2＋进入溶液，电子从负极经导线流入正极。 (2)离子移动方向：阴离子向负极移动(如SO)，阳离子向正极移动(如Zn2＋和H＋，溶液中H＋在正极上得电子形成氢气在铜片上冒出)。 (3)两极电极反应式 负极(锌极)：Zn－2e－===Zn2＋(氧化反应)。 正极(铜极)：2H＋＋2e－===H2(还原反应)。 总反应：Zn＋2H＋===Zn2＋＋H2↑。 2．单液原电池和双液原电池对比 比较项目 单液原电池 双液原电池 相同点 正负极，电极反应，总反应式，电极现象 不 同 点 能量 变化 化学能转化为电能和热能 化学能只转化为电能 反应 区域 两极反应在相同区域 两极反应在不同区域 3．双液原电池中盐桥的组成和作用 ①盐桥中装有饱和的KCl、KNO3等溶液和琼胶制成的胶冻。 ②盐桥中离子移向：盐桥含饱和KCl(KNO3)溶液，K＋移向正极，Cl－(NO3－)移向负极。 ③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。 c.减少能量损耗。 得分速记 以铜锌原电池为例构建原电池的认知模型 知识点4 原电池原理的应用 1．比较金属的活动性强弱：原电池中，负极一般是活动性较强的金属，正极一般是活动性较弱的金属(或非金属)。 2．加快化学反应速率：一个自发进行的氧化还原反应，创造多个微电池反应环境，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，反应速率增大。 得分速记 原电池加快反应速率的理解：在理解形成原电池可加快反应速率时，要注意对产物量的理解，Zn与稀硫酸反应时加入少量CuSO4溶液，锌足量时，不影响产生H2的物质的量，但稀硫酸足量时，产生H2的物质的量要减少。 3．用于金属的防护：使被保护的金属制品作原电池正极而得到保护。如要保护一个铁质的输水管道或钢铁桥梁等，可用导线将其与一块锌块相连，使锌作原电池的负极。 4．设计制作化学电源 ①拆分反应：将氧化还原反应分成两个半反应。 ②选择电极材料：将还原剂(一般为比较活泼的金属)作负极，活泼性比负极弱的金属或非金属导体作正极。如果还原剂不是金属而是其它还原性物质，可选择惰性电极——石墨棒、铂片作负极。 ③构成闭合回路：电解质溶液一般要能够与负极发生反应，或者电解质溶液中溶解的其他物质能与负极发生反应(如溶解于溶液中的空气)。如果两个半反应分别在两个容器进行(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。 ④画装置图：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、正负极、电解质溶液等。 得分速记 画原电池装置图常见的四个失分点 (1)不注明电极材料名称或元素符号。 (2)不画出电解质溶液(或画出但不标注)。 (3)误把盐桥画成导线。 (4)不能连成闭合回路。 考●向●破●译 考向1 考查原电池工作原理 例1已知Ag+的氧化性强于Co2+的氧化性，则关于下图所示原电池装置的说法中，正确的是( ) A．Co电极是原电池的正极 B．盐桥中可填充KCl饱和溶液与琼脂的混合物 C．该原电池的正极反应式为Ag++e-=Ag D．盐桥中的电解质阴离子向右侧烧杯移动 【答案】C 【解析】A项，因为Ag+的氧化性强于Co2+的氧化性，故Co比Ag易失电子，故Co电极为负极，Ag电极为正极，A错误；B项，本装置的银半电池中离子为Ag+，若盐桥中填充KCl饱和溶液与琼脂的混合物，则Ag+与Cl-反应生成AgCl沉淀，因此盐桥中不可填充KCl饱和溶液与琼脂的混合物，B错误；C项，由分析可知，银电极为正极，正极反应式为：Ag++e-=Ag，C正确；D项，原电池中阴离子移向负极，即阴离子向左侧烧杯移动，D错误；故选C。 解题妙招 判断原电池正负极的6种方法 【变式1】【变载体】如图所示，在盛有稀H2SO4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：X→外电路→Y 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X>Y 【答案】D 【解析】外电路的电子流向为X→外电路→Y，电流方向与其相反，A项错误；若两电极分别为Fe和碳棒，则Y为碳棒，X为Fe，B项错误；X极失电子，作负极，Y极上发生的是还原反应，X极上发生的是氧化反应，C项错误；电解质溶液为稀硫酸，两金属作电极，谁活泼谁作负极，D项正确。 【变式2】【变情境】下图Ⅰ、Ⅱ分别是甲、乙两组同学将反应“AsO＋2I－＋2H＋AsO＋I2＋H2O”设计成的原电池装置，其中C1、C2均为碳棒。甲组向图Ⅰ烧杯中逐滴加入适量浓盐酸；乙组向图ⅡB烧杯中逐滴加入适量40% NaOH溶液。 下列叙述中正确的是 (　　) A．甲组操作时，电流计(G)指针发生偏转 B．甲组操作时，溶液颜色变浅 C．乙组操作时，C2做正极 D．乙组操作时，C1上发生的电极反应为I2＋2e－===2I－ 【答案】D 【解析】装置Ⅰ中的反应，AsO＋2I－＋2H＋AsO＋I2＋H2O，当加入适量浓盐酸时，平衡向右移动，有电子转移，但电子不会沿导线通过，所以甲组操作，电流计(G)指针不会发生偏转，但由于I2浓度增大，所以溶液颜色变深。向装置ⅡB烧杯中加入NaOH溶液中，AsO－2e－＋2H2O===AsO＋2H＋，电子沿导线到C1棒，I2＋2e－===2I－，所以C2为负极，C1为正极。 【变式3】【新考法—实验探究】某研究性学习小组根据反应2KMnO4＋10FeSO4＋8H2SO4===2MnSO4＋5Fe2(SO4)3＋K2SO4＋8H2O设计如下原电池，其中甲、乙两烧杯中各物质的物质的量浓度均为1 mol·L－1，溶液的体积均为200 mL，盐桥中装有饱和K2SO4溶液。 回答下列问题： (1)此原电池的正极是石墨__________(填“a”或“b”)，发生________反应。 (2)电池工作时，盐桥中的SO移向________(填“甲”或“乙”)烧杯。 (3)两烧杯中的电极反应式分别为甲________________；乙______________。 (4)若不考虑溶液的体积变化，MnSO4浓度变为1.5 mol·L－1，则反应中转移的电子为________mol。 【答案】(1)a　还原　(2)乙 (3)MnO＋5e－＋8H＋===Mn2＋＋4H2O 5Fe2＋－5e－===5Fe3＋ (4)0.5 【解析】(1)根据题目提供的总反应方程式可知，KMnO4作氧化剂，发生还原反应，故石墨a是正极。 (2)电池工作时，SO向负极移动，即向乙烧杯移动。 (3)甲烧杯中的电极反应式为MnO＋5e－＋8H＋===Mn2＋＋4H2O；乙烧杯中的电极反应式为5Fe2＋－5e－===5Fe3＋。 (4)溶液中的MnSO4浓度由1 mol·L－1变为1.5 mol·L－1，由于溶液的体积未变，则反应过程中生成的MnSO4的物质的量为0.5 mol·L－1×0.2 L＝0.1 mol，转移的电子为0.1 mol×5＝0.5 mol。 考向2 考查原电池原理的应用 例2如图是某同学设计的一个简易的原电池装置，回答下列问题。 (1)若a为镁、b为CuCl2，则正极材料为____________，负极上的电极反应式为____________________。 (2)若a为镁、b为NaOH，则Mg极上发生________反应(填“氧化”或“还原”)，负极上的电极反应式为____________________。 (3)若a为铜、b为浓硝酸，则电流的方向为________，正极上的电极反应式为________________________________________________________________________。 (4)上述事实表明，确定原电池中电极的类型时，不仅要考虑电极材料本身的性质，还要考虑____________________。 【答案】(1)Al　Mg－2e－===Mg2＋ (2)还原　Al－3e－＋4OH－===AlO＋2H2O (3)铝→铜　2H＋＋NO＋e－===H2O＋NO2↑ (4)电解质的性质 【解析】(1)镁、铝均能与CuCl2溶液反应，但镁比铝活泼，故镁失去电子做负极。(2)铝能与NaOH溶液反应而镁不能，铝做负极失去电子变成AlO，电极反应式为Al－3e－＋4OH－===AlO＋2H2O。(3)常温下铝在浓硝酸中发生钝化，故铜失去电子做负极，正极上是NO得到电子生成NO2。 解题妙招 根据电池反应设计原电池的模板 拆分反应 将氧化还原反应分成两个半反应(电极反应) 选择电极材料 将还原剂(一般为比较活泼金属)作负极，活泼性比负极弱的金属或非金属导体作正极 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、正负极、电解质溶液等 【变式1】【变载体】原电池的电极的正负不仅与电极材料的性质有关，也与电解质溶液有关。下列说法中不正确的是(　　) A．由Al、Cu、稀硫酸组成的原电池，其负极反应式为Al-3e-=Al3+ B．由Mg、Al、NaOH溶液组成的原电池，其负极反应式为Al-3e-+4OH-=Al+2H2O C．由Fe、Cu、FeCl3溶液组成的原电池，其负极反应式为Cu-2e-=Cu2+ D．由Al、Cu、浓硝酸组成的原电池，其负极反应式为Cu-2e-=Cu2+ 【答案】C 【解析】原电池正、负极的判断不能完全根据金属的活动性，因为可能会出现特殊情况：浓硝酸使铁、铝钝化；铝与NaOH溶液反应，而镁不能与NaOH溶液反应等。 【变式2】【变情境】有A、B、C、D四块金属片，进行如下实验，据此判断四种金属的活动性顺序是(　　) ①A、B用导线相连后，同时浸入稀H2SO4溶液中，A极为负极； ②C、D用导线相连后，同时浸入稀H2SO4溶液中，电流由D→导线→C； ③A、C相连后，同时浸入稀H2SO4溶液中，C极产生大量气泡； ④B、D相连后，同时浸入稀H2SO4溶液中，D极发生氧化反应。 A．A＞C＞D＞B B．A＞B＞C＞D C．C＞A＞B＞D D．B＞D＞C＞A 【答案】A 【解析】①活泼性较强的金属作原电池的负极，A、B用导线相连后，同时插入稀H2SO4中，A极为负极，则活动性：A＞B；②C、D用导线相连后，同时浸入稀硫酸中，电子由负极→导线→正极，电流方向与电子方向相反，电流由正极D→导线→负极C，则活动性：C＞D；③A、C相连后，同时浸入稀硫酸中，C极产生大量气泡，说明C为原电池的正极，较不活泼，则活动性：A＞C；④B、D相连后，同时浸入稀H2SO4溶液中，D极发生氧化反应，说明D为原电池的负极，则活动性：D＞B；所以有：A＞C＞D＞B，A项正确。 【变式3】【变考法由A、B、C、D四种金属按表中装置进行实验，下列叙述中正确的是 实验装置与现象 装置 甲 乙 丙 现象 A不断溶解 C的质量增加 A上有气体产生 A．装置甲中的B金属是原电池的负极 B．装置乙中的C金属是原电池的阳极 C．装置丙中的D金属是原电池的正极 D．四种金属的活泼性顺序是D>A>B>C 【答案】D 【解析】甲、乙、丙为原电池装置，甲中A不断溶解，说明A被氧化，为原电池负极，B为正极，乙中C的质量增加，说明C极上析出金属，为原电池正极，则B为负极，丙中A上有气体产生，应为氢气，说明A为正极，则D为负极，原电池反应中负极较活泼，则金属的活泼性顺序为D＞A＞B＞C。A项，甲中A不断溶解，说明A被氧化，为原电池负极，B为正极，故A错误；B项，乙中C的质量增加，说明C极上析出金属，为原电池正极，故B错误；C项，丙中A上有气体产生，应为氢气，说明A为正极，则D为负极，故C错误；D项，由以上分析可知金属的活泼性顺序为D＞A＞B＞C，故D正确。故选D。 考点二 化学电源 知●识●解●构 知识点1 化学电源的优点和优劣判断标准 1．相对其他能源，电池的优点是能量转换效率较高，供能稳定可靠，形状、大小可根据需要设计，使用方便等。 2．判断电池优劣的标准是电池单位质量或单位体积所能输出的比能量或比功率及可储存时间的长短。 知识点2 一次电池 1．普通锌锰干电池 正极材料：MnO2 正极：2MnO2＋2NH＋2e－===2NH3＋Mn2O3＋H2O。 负极材料：Zn 负极：Zn－2e－===Zn2＋； 总反应：Zn＋2MnO2＋2NH4Cl===ZnCl2＋Mn2O3＋2NH3＋H2O； 2．碱性锌锰干电池 正极材料：MnO2 正极反应：2MnO2＋2H2O＋2e－===2MnOOH＋2OH－； 负极材料：Zn 负极反应：Zn＋2OH－－2e－===Zn(OH)2； 总反应：Zn＋2MnO2＋2H2O===2MnOOH＋Zn(OH)2。 3．银锌电池 正极材料：Ag2O 正极反应：Ag2O＋H2O＋2e－===2Ag＋2OH－； 负极材料：Zn 负极反应：Zn＋2OH－－2e－===Zn(OH)2； 总反应：Zn＋Ag2O＋H2O===Zn(OH)2＋2Ag。 4．锂电池 Li－SOCl2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LiAlCl4－SOCl2。 负极材料：锂 电极反应：8Li－8e－===8Li＋。 正极材料：SOCl2 正极反应：3SOCl2＋8e－===2S＋SO＋6Cl－。 总反应：8Li＋3SOCl2===6LiCl＋Li2SO3＋2S。 知识点3 二次电池 1．特点及工作原理 (1)特点：放电后能充电复原继续使用，两个电极均参与电极反应，“放电”为原电池原理，“充电”为电解池原理。 (2)铅蓄电池工作原理： 铅蓄电池是最常见的二次电池，负极材料是Pb，正极材料是PbO2。 铅酸蓄电池总反应：Pb＋PbO2＋2H2SO42PbSO4＋2H2O。 ①放电时的反应 a．负极反应：Pb＋SO－2e－===PbSO4； b．正极反应：PbO2＋4H＋＋SO＋2e－===PbSO4＋2H2O； c．总反应：Pb＋PbO2＋2H2SO4===2PbSO4＋2H2O。 ②充电时的反应 a．阴极反应：PbSO4＋2e－===Pb＋SO； b．阳极反应：PbSO4＋2H2O－2e－===PbO2＋4H＋＋SO； c．总反应：2PbSO4＋2H2O===Pb＋PbO2＋2H2SO4。 (3)纳米硅基锂电池 一种新型二次电池，电池装置如图所示，电池反应式为xFeS2＋4LixSixFe＋2xLi2S＋4Si。 (1)电池放电时，Li＋由b极移向a极，电子不能(填“能”或“不能”)通过聚合物隔膜。 (2)电池充电时，a极反应式为xFe＋2xLi2S－4xe－===4xLi＋＋xFeS2。 2．图解二次电池的充放电 3．二次电池的充放电规律 (1)充电时电极的连接：充电的目的是使电池恢复其供电能力，因此负极应与电源的负极相连以获得电子，可简记为负接负后作阴极，正接正后作阳极。 (2)工作时的电极反应式：同一电极上的电极反应式，在充电与放电时，形式上恰好是相反的；同一电极周围的溶液，充电与放电时pH的变化趋势也恰好相反。 得分速记 (1)可逆电池的充、放电不能理解为可逆反应。 (2)充电时电极的连接：正接正作阳极，负接负作阴极。 知识点4 燃料电池 1．氢氧燃料电池是目前最成熟的燃料电池，可分为酸性和碱性两种。 种类 酸性 碱性 负极反应式 2H2－4e－===4H＋ 2H2＋4OH－－4e－===4H2O 正极反应式 O2＋4e－＋4H＋===2H2O O2＋2H2O＋4e－===4OH－ 电池总反应式 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 2．甲烷燃料电池 ①酸性介质(如H2SO4)或传导质子(H＋)固体介质 总反应式：CH4＋2O2===CO2＋2H2O。 负极反应式：CH4－8e－＋2H2O===CO2＋8H＋。 正极反应式：2O2＋8e－＋8H＋===4H2O。 ②碱性介质(如KOH) 总反应式：CH4＋2O2＋2OH－===CO＋3H2O。 负极反应式：CH4－8e－＋10OH－===CO＋7H2O。 正极反应式：2O2＋8e－＋4H2O===8OH－。 ③熔融盐介质(如K2CO3) 总反应式：CH4＋2O2===CO2＋2H2O。 负极反应式：CH4－8e－＋4CO32-===5CO2＋2H2O。 正极反应式：2O2＋8e－＋4CO2===4CO32-。 ④用能传导氧离子(熔融的金属氧化物作介质，高温下能传导O2-)的固体作介质 总反应式：CH4＋2O2===CO2＋2H2O。 负极反应式：CH4－8e－＋4O2-===CO2＋2H2O。 正极反应式：2O2＋8e－===4O2-。 3．解答燃料电池题目的思维模型 4．解答燃料电池题目的几个关键点 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通入负极的物质为燃料，通入正极的物质为氧气。 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。 5．化学电源中电极反应式书写的一般方法 (1)明确两极的反应物； (2)明确直接产物：根据负极氧化、正极还原，明确两极的直接产物； (3)确定最终产物：根据介质环境和共存原则，找出参与的介质粒子，确定最终产物； (4)配平：根据电荷守恒、原子守恒配平电极反应式。 得分速记 (1)燃料电池电极反应式书写 ①H＋在碱性环境中不存在；②O2－在水溶液中不存在，在酸性环境中结合H＋，生成H2O，在中性或碱性环境结合H2O，生成OH－；③若已知总反应式时，可先写出较易书写的一极的电极反应式，然后在电子守恒的基础上，总反应式减去较易写出的一极的电极反应式，即得到较难写出的另一极的电极反应式。 (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。 考●向●破●译 考向1 考查一次电池的工作原理及应用 例1(2026·广东佛山高三模拟)普通锌锰电池在生活中用量很大，其构造示意图如下。下列说法错误的是( ) A．石墨棒作正极 B．NH4Cl糊作电解质溶液 C．MnO2发生还原反应 D．该电池放电以后可以充电 【答案】D 【解析】A项，普通锌锰电池中锌筒为负极，石墨棒具有导电性，作正极，A正确；B项，NH4Cl糊中存在可自由移动的离子，可作为电解质溶液起到导电作用，B正确；C项，MnO2在正极得到电子，锰元素化合价降低，发生还原反应，C正确；D项，普通锌锰电池属于一次电池，放电后发生的电化学反应不可逆，无法充电，D错误；故选D。 解题妙招 化学电源中电极反应式书写的一般方法 (1)明确两极的反应物。 (2)明确直接产物：根据负极氧化、正极还原，明确两极的直接产物。 (3)确定最终产物：根据介质环境和共存原则，找出参与的介质粒子，确定最终产物。 (4)配平：根据电荷守恒、原子守恒配平电极反应式。 【变式1】【新考法】碱性锌锰电池的总反应为Zn＋2MnO2＋2H2O===2MnOOH＋Zn(OH)2。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，正极发生反应为 B．电池工作时，向正极移动 C．隔膜可以防止电池短路 D．反应中每生成1molMnO(OH)，转移电子数为 【答案】C 【解析】电池工作时，负极发生氧化反应，正极发生还原反应。根据总反应Zn＋2MnO2＋2H2O===2MnOOH＋Zn(OH)2。，可知负极锌失电子生成氢氧化锌，正极二氧化锰得电子生成MnO(OH)。A项， 电池工作时，正极发生反应为MnO2+e-+H2O= MnO(OH)+OH-，故A错误；B项，电池工作时，阳离子移向正极，OH-向负极移动，故B错误；C项，隔膜位于电池的正极和负极之间，其主要功能是将正负极分开，防止电流直接通过正负极进行循环，故C正确；D项，正极发生反应为MnO2+e-+H2O= MnO(OH)+OH-，每生成1molMnO(OH)，转移电子数为，故D错误；故选C。 【变式2】【变载体】锌银纽扣电池是生活中常见的一次电池，其构造示意图如下。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＋H2O＋2e－=2Ag＋2OH－ D．金属外壳需具有良好的导电性和耐腐蚀性 【答案】B 【解析】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＋H2O＋2e－===2Ag＋2OH－，总反应为：Zn＋Ag2O===ZnO＋2Ag。A项，由分析可知，锌作电池的负极，Ag2O作电池正极，A正确；B项，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；C项，由分析可知，正极的电极反应为：Ag2O＋H2O＋2e－===2Ag＋2OH－，C正确；D项，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；故选B。 【变式3】【变情景—日常生活与学科知识结合】普通锌锰干电池的简图如图所示，它是用锌皮制成的锌筒作电极，中央插一根碳棒，碳棒顶端加一铜帽。在石墨碳棒周围填满二氧化锰和炭黑的混合物，并用离子可以通过的长纤维纸包裹作隔膜，隔膜外是用氯化锌、氯化铵和淀粉等调成糊状作电解质溶液。该电池工作时的总反应为Zn+2NH+2MnO2=Zn[(NH3)4]2++Mn2O3+H2O。下列关于锌锰干电池的说法中正确的是( ) A．当该电池电压逐渐下降后，利用电解原理能重新充电复原 B．原电池工作时，电子从负极通过外电路流向正极 C．电池负极反应式为2MnO2+2NH+2e-=Mn2O3+2NH3+H2O D．外电路中每通过0.1mol电子，锌的质量理论上减小6.5g 【答案】B 【解析】A项，一次电池不能重复使用，二次电池能重复使用，干电池是一次电池，所以当该电池电压逐渐下降后，不能利用电解原理能重新充电复原，故A错误；B项，原电池工作时，电子从负极通过外电路流向正极，故B正确；C项，根据原电池工作原理，负极应是失电子的，Zn＋2NH4+－2e－=[Zn(NH3)2]2＋＋2H＋，故C错误；D项，根据选项C的电极反应式，每通过0.1mol电子消耗锌的质量是65×g=3．25g，故D错误。故选B。 考向2 考查可充电电池的工作原理及应用 例2(2026·甘肃白银三模)一种Al-LiFePO4高容量固态电池的结构如图所示，锂离子可自由通过锂离子导体膜。下列说法错误的是( ) A．充电时，A极为阴极，发生还原反应 B．放电时，Li+从左侧通过导体膜向右侧移动，被B极吸附 C．放电时，左室中电解质的质量会增大 D．为了提高电池效率，可用盐酸做电解液 【答案】D 【解析】放电时金属Al为负极，Al失电子发生氧化反应，B极Li1-xFePO4转化为LiFePO4，Fe元素化合价降低，B极为正极，Li+向正极移动，阴离子无法通过锂离子导体膜。充电时A极连接电源负极，为阴极，发生还原反应。Al为活泼金属，可与盐酸反应，因此不能用盐酸作电解液。A项，充电时A极连接电源负极，为阴极，得电子发生还原反应，A正确；B项，放电时为原电池，阳离子向正极移动，B为正极，Li+从左侧通过导体膜向右侧移动，参与正极反应被B极吸附，B正确；C项，放电时左室Al失电子生成Al3+进入电解质，为平衡电荷，等电荷量的Li+从左室迁移到右室，Al的摩尔质量大于3倍Li的摩尔质量，因此左室电解质质量增大，C正确；D项，盐酸可与Al电极发生反应，且H+会优先得电子生成氢气，降低电池效率，不可用盐酸做电解液，D错误；故选D。 解题妙招 解答可充电电池题目的思路 【变式1】【变情境—新型电池】(2026·河南开封高三联考)我国科研小组研发了一种以Li7P3S11为固体电解质的锂电池(Li+自由移动)，结构如图所示，两电极材料分别为Li2RuO3和石墨烯(Cx)。使用前，先将电池充电激活至电压为4.05V，此时Li2RuO3转化为Li0.9RuO3；放电至3.8V时，M电极材料中检测到大量的Li1.4RuO3。下列说法错误的是( ) A．放电时，M电极的电势高于N电极 B．放电至3.8V过程中，M电极的电极反应式为i1.4RuO3-0.5e-=Li0.9RuO3+0.5Li+ C．充电过程中，Li+移向N电极，固体电解质中Li+的质量分数不变 D．当电路中通过0.5mol电子时，理论上两电极的质量变化差为7g 【答案】B 【解析】A项，放电时M电极材料Li0.9RuO3转化为Li1.4RuO3，可以判断出Ru的化合价降低，得电子，即M极是正极，N极是负极，所以M电极的电势高于N电极，A正确； B项，放电3.8V过程中，M电极材料Li0.9RuO3转化为Li1.4RuO3，M电极的电极反应式为Li0.9RuO3+0.5Li++0.5e-=Li1.4RuO3，B错误；C项，充电时，N电极是阴极，电极反应式yLi＋+Cx+ye-=LiyCx，Li+移向N电极，阳极电极反应式Li1.4RuO3-0.5e-=Li0.9RuO3+0.5Li+(Li2RuO3-1.1e-=Li0.9RuO3+1.1Li+)，阴极消耗多少Li+，阳极就会生成多少Li+，所以固体电解质中Li+的质量分数不变，C正确；D项，当电路中通过0.5mol电子时，以放电为例M电极的电极反应式为Li0.9RuO3+0.5Li++0.5e-=Li1.4RuO3，N电极LiyCxy-ye-=Li＋+Cx，当电路中通过0.5mol电子时，M电极增加0.5molLi，N电极减少0.5molLi，理论上两电极质量变化量的差值为1molLi的质量，即质量相差7克，D正确；故选B。 【变式2】【变情境—新型电池】(2026·广西柳州高三模拟)我国科研人员研制出以钠箔和多壁碳纳米管为电极的可充电“Na-CO2”电池，Na2CO3与C均沉积在多壁碳纳米管电极。其工作原理如图所示。下列叙述错误的是( ) A．放电时，电路中转移0.4mole-，多壁碳纳米管电极增重13.2g B．放电时，采用多壁碳纳米管作电极可以增强吸附CO2的能力 C．充电时，电源电极a 为正极，Na+向钠箔电极方向移动 D．充电时，阳极反应式为2Na2CO3+C-4e-=3CO2+4Na+ 【答案】A 【解析】放电时，钠箔为负极，多壁碳纳米管为正极；充电时，钠箔为阴极，多壁碳纳米管为阳极；电源电极a为正极，b为负极。A项，放电时正极发生还原反应，生成的Na2CO3与C 均沉积在多壁碳纳米管电极，正极反应式为：3CO2+4Na++4e-=2Na2CO3+C，转移0.4mol电子时，生成0.2mol Na2CO3和0.1mol C，电极增重，A错误；B项，多壁碳纳米管比表面积大，吸附能力强，作电极可增强吸附CO2的能力，B正确；C项，充电时，多壁碳纳米管为阳极，接电源正极a，阳离子Na+向阴极(钠箔电极)移动，C正确；D项，充电时，阳极发生氧化反应，是放电正极反应的逆过程，反应式为2Na2CO3+C-4e-=3CO2+4Na+，D正确；故选A。 【变式3】【变情境—新型电池】(2026·广西柳州高三联考)某新型钠离子二次电池用溶解了NaPF6的二甲氧基乙烷作电解质溶液，其电极材料的导电聚合物中掺杂磺酸基以增强电化学活性，电池充电时工作原理如图所示。下列说法正确的是( ) A．放电时，电极B为正极，质量增加 B．放电时，电极A的电极反应式为： C．充电过程中，外电路通过1 mol e-时，理论上两电极质量变化相差23 g D．充电一段时间后，阴极区附近的Na+浓度基本保持不变 【答案】D 【解析】充电时，电极A上的有机物失去Na+，N元素化合价升高，发生氧化反应，故电极A为电解池阳极，电极B为电解池阴极，对应电源左侧为正极、右侧为负极。放电时为原电池，电极A为正极，电极B为负极。充电时阳极反应为选项B所示的失电子脱Na+反应，阴极反应为xNa＋+Cy+xe-=NaxCy ，放电时两极反应为充电对应电极反应的逆反应。A项，放电时电极B为负极，发生反应NaxCy－xe-=xNa＋+Cy ，失去Na+质量减小，A错误；B项，放电时电极A为正极，发生得电子的还原反应，电极反应为充电阳极反应的逆反应，应得到电子，B错误；C项，充电过程中，外电路通过1 mol e-时，阳极A失去1 mol Na+质量减少23 g，阴极B得到1 mol Na+质量增加23 g，两电极质量变化相差23g+23g=46g，C错误；D项，充电时，阳极生成的Na+通过隔膜迁移到阴极区，阴极区消耗的Na+与迁移过来的Na+物质的量相等，故阴极区附近的Na+浓度基本保持不变，D正确；故选 D。 考向3 考查燃料电池的工作原理及应用 例3(2026·海南省直辖县级单位高三模拟)微生物燃料电池耦合人工湿地系统可用于生产、生活废水处理并提供电能，系统内产电微生物由根沉积物和废水提供，其原理如图所示： 下列有关叙述正确的是( ) A．MFC-CW系统中电子由A极流向B极 B．此电池工作过程中H+移向厌氧下部 C．若电路中转移0.2mole-，则A极消耗1.12LO2 D．A极反应式为O2＋4H＋＋4e-=2H2O 【答案】D 【解析】由图可知，厌氧下部的B极上CH3COO-失电子生成CO2，发生氧化反应，B为负极；好氧上部的A极上O2得电子，发生还原反应，A为正极。A项，原电池中电子由负极(B极)经外电路流向正极(A极)，系统中电子由B极流向A极，A错误；B项，原电池中阳离子向正极移动，正极A极位于好氧上部，因此H+移向好氧上部，B错误；C项，题干未说明气体处于标准状况下，无法根据电子转移物质的量计算消耗O2的体积，C错误；D项，A极为正极，O2得电子与H+结合生成H2O，电极反应式为O2＋4H＋＋4e-=2H2O，D正确；故选D。 解答燃料电池题目的几个关键点 (1)注意介质成分，是电解质溶液还是熔融盐、氧化物或是有机溶剂。 (2)通入负极的物质为燃料，通入正极的物质为氧气(或其他氧化剂)。 (3)通过介质中离子的移动方向，可判断电池的正负极，同时考虑该离子是否参与靠近一极的电极反应。 【变式1】【变载体】燃料电池是一种能量转化效率高、对环境友好的新型电池。一种肼(N2H4)燃料电池的工作原理如下图所示，下列有关叙述正确的是 A．电池工作时，溶液中的由乙槽通过离子交换膜向甲槽迁移 B．当外电路中流过0.04mol电子时，消耗N2H4的质量为0.32g C．b极的电极反应式为，反应一段时间后溶液的pH增大 D．若将N2H4改为CH4，消耗等物质的量的CH4时，电路中通过的电子数减少 【答案】B 【解析】燃料电池中，燃料发生氧化反应，所以a电极是负极，通入氧气的b电极是正极。A项，O2在正极发生还原反应：O2+2H2O+4e- =4OH-，正极生成OH-离子，为保持溶液呈电中性， Na+由甲槽向乙槽迁移，A项错误；B项，负极发生氧化反应，反应式为4OH-+N2H4-4e-=N2↑+4H2O，当外电路中流过0.04mol电子时，消耗0.01mol N2H4，其质量为0.32g，B项正确；C项，碱性条件下，电极方程式中不能出现H+，b极的电极反应式为O2+2H2O+4e- =4OH-，C项错误；D项，消耗1mol N2H4时转移4mol电子，改为甲烷时，电极反应式为CH4+8OH--8e-=CO32-＋7H2O，消耗1mol CH4时转移8mol电子，D项错误；故选B。 【变式2】【变载体】内部重整式高温燃料电池具有良好的商业化前景，其基本工作原理(以CH4为原料，熔融碳酸盐为电解质)如图所示。下列说法正确的是( ) A．b极为正极，发生还原反应 B．电子流向：a极→导线→b极→电解质→a极 C．a极电极反应为CH4- 8e- +4CO32-=5CO2+2H2O D．该电池所用的隔膜一定属于阳离子交换膜 【答案】A 【解析】由装置可知a电极上CO和H2失电子生成CO2和H2O，则a极为负极，b极为正极，b电极上O2得电子结合CO2生成CO32-，CH4和水反应生成CO和H2。A项，由以上分析可知b极为正极，得电子发生还原反应，故A正确；B项，电子不经过电解质，故B错误；C项， a极反应物不是甲烷，故C错误；D项，熔融碳酸盐为电解质，故隔膜允许碳酸根离子通过，为阴离子交换膜，故D错误；故选A。 【变式3】【变载体】一种双阴极微生物燃料电池装置如图所示，电解质溶液呈酸性，该装置可以同时进行硝化和反硝化脱氮。下列叙述正确的是( ) A．电池工作时，H+的迁移方向为“缺氧阴极”→“厌氧阳极”和“好氧阴极”→“厌氧阳极” B．电池工作时，“缺氧阴极”电极附近的溶液pH减小 C．“好氧阴极”存在反应：NH4+＋8OH--6e-=NO2-＋6H2O D．“厌氧阳极”区质量减少14.4 g时，该电极输出电子1.2 mol 【答案】D 【解析】“厌氧阳极”(即该燃料电池的负极)上，C6H12O6失去电子生成CO2和H+，电极反应式为C6H12O6+6H2O-24e-=6CO2↑＋24H＋；“缺氧阴极”(即该燃料电池的正极之一)上，NO3-得到电子生成NO2，NO2再得到电子生成N2，电极反应式分别为NO3-+2H++e-=NO2↑＋H2O 、2NO2＋8H++8e-=N2↑＋4H2O ，“好氧阴极”(即该燃料电池的正极之二)上，O2得到电子生成H2O，电极反应式为O2＋4H＋＋4e-=2H2O，同时O2还能氧化NH4+生成NO2-，NO2-还可以被O2氧化为NO3-，离子方程式分别为2NH4++3O2=2NO2-＋2H2O+4H+ 、2NO2-+O2=2NO3-。A项，燃料电池中，阳离子由负极移向正极，电池工作时，“厌氧阳极”产生的H+通过质子交换膜向“缺氧阴极”和“好氧阴极”迁移，A错误；B项，由分析可知，电池工作时，“缺氧阴极”上消耗的H+多于从“厌氧阳极”迁移过来的H+，且反应生成水，则c(H+)减小，“缺氧阴极”电极附近的溶液pH增大，B错误；C项，由题干可知，电解质溶液呈酸性，且NH4+被O2氧化为NO2-正确方程式为NH4+＋2H2O-6e-=NO2-＋8H+，C错误；D项，“厌氧阳极”的电极反应式为C6H12O6+6H2O-24e-=6CO2↑＋24H＋，1molC6H12O6参与反应消耗6molH2O，输出24 mol电子，“厌氧阳极”区质量减少，故“厌氧阳极”区质量减少14.4 g时，该电极输出电子1.2 mol，D正确；故选D。 考向4 考查多液电池的工作原理及应用 例4(2026·北京鲁迅中学高三考前模拟)某光电化学装置工作原理如图所示(甲池含H2AQ/AQ2-电对，乙池为ST/TiO2-N 型半导体体系)，该装置可实现制备双氧水协同处理废气中硫化氢并回收高附加值的硫黄。 下列说法错误的是( ) A．甲池中，H2AQ 发生反应：H2AQ+2e-+O2=AQ2-+H2O2 B．光照射下ST/TiO2-N 型半导体为负极，发生的电极反应为3I--2e-=I3- C．装置工作时，质子通过全氟磺酸膜从甲池向乙池迁移 D．若11.2 L(标准状况)O2参与反应，理论上生成16 g硫单质 【答案】C 【解析】该装置为原电池光电化学体系，根据电子流向，左侧甲池碳棒为正极，右侧乙池ST/TiO2-N型半导体为负极，光照下I-失电子发生氧化反应生成I3-，生成的I3-再氧化H2S得到单质硫，原电池内部阳离子H+向正极(甲池)移动，质子透过全氟磺酸膜由乙池迁移至甲池，外电路电子从负极半导体电极流向正极碳棒，两极氧化还原反应协同完成双氧水制备与硫化氢废气处理。A项，甲池为正极，发生还原反应，O2被还原为H2O2，H2AQ转化为AQ2-，配平后反应为H2AQ+2e-+O2=AQ2-+H2O2，原子、电荷均守恒，A正确；B项，电子从ST/TiO2-N电极流出，故该电极为负极，I-失去电子生成I3-，电极反应3I--2e-=I3-书写正确，B正确；C项，原电池中阳离子向正极(甲池碳棒)迁移，质子应从乙池向甲池迁移，不是从甲池向乙池迁移，C错误；D项，标准状况下11.2LO2物质的量为0.5mol，每个O2参与反应得2e-，总转移电子1mol，H2S生成S时每个S失2e-，故生成S的物质的量为0.5mol，质量为，D正确；故选C。 解题妙招 多液电池是指基于多种电解质溶液进行离子定向移动形成内部电流的原电池，其装置较为复杂，反应相对较难，此类电源需认真观察图示，分析原理，列清每一个电极、每一种溶液发生的变化。 【变式1】【变载体】(2026·河南郑州高三模拟)采用 电极可显著提升CO2电催化还原性能，为高性能CO2还原催化剂的设计提供新思路；同时，可充放电Zn- CO2电池的构建也为绿色能源转换和存储系统提供了新方案。下列叙述正确的是( ) A．电极电势：a＞b B．a极电极反应式为 C．每生成0.1 mol HCOOH时理论上消耗6.5 g Zn D．工作一段时间后，b极区电解质溶液的pH降低 【答案】C 【解析】A项，b极CO2转化为HCOOH，化合价降低，则b极为正极，a极为负极，电极电势：a＜b，A项错误；B项，碱性条件下，a极电极反应式为Zn-2e-+4OH-=[Zn(OH)4]2-，B项错误；C项，根据得失电子守恒，生成0.1 mol HCOOH转移0.2 mol电子，则理论上消耗0.1 mol(6.5 g) Zn，C项正确；D项，b极电极反应式为CO2+2H++2e-=HCOOH ，随着反应的进行，正极区电解质溶液的pH升高，D项错误；故选C。 【变式2】【变载体】(2026·江苏镇江高三模拟)新型高性能可充电电池的正极材料中可反复进行Li+的嵌入和脱出反应。利用该电池电解CO2可以制取CH3OH，其电解原理如图所示。双极膜内为水，电解时双极膜内的水解离成H+和OH-分别向两侧发生迁移。下列说法错误的是( ) A．电池放电时，正极反应式为Li1- xMn2O4+ xLi++xe-= LiMn2O4 B．电池充电时，总反应为： C．连接Pt/C催化电极的电极反应式为：CO2+6H++6e-=CH3OH+H2O D．当催化电极生成48gCH3OH时，阳极室溶液减少的质量为72g 【答案】D 【解析】A项，锂离子移向可知右边为原电池正极，左边为原电池负极，放电时负极电极反应：H2－2e-＋2OH-=2H2O，正极电极反应：Li1- xMn2O4+ xLi++xe-= LiMn2O4，故A正确；B项，充电时，阴极电极反应：2H2O+2e-=H2↑＋2OH-，阳极电极反应：LiMn2O4-xe-=Li1- xMn2O4+ xLi+，电子守恒得到总反应为：，故B正确；C项，催化电极为阴极，阴极的电极反应式为CO2+6H++6e-=CH3OH+H2O，故C正确；D项，当催化电极生成48gCH3OH时，48gCH3OH物质的量为1.5 mol，CO2+6H++6e-=CH3OH+H2O，电路中转移9mole-，双极膜向阳极室移动9molOH-，阳极室发生反应4OH--4e-=O2↑＋2H2O，放出O2的物质的量，阳极室溶液增加的质量为：，故D错误；故选D。 【变式3】【变载体】(2026·安徽宿州三模)科研人员设计的酶—光电化学电池可同时在电池两室分别实现两种酶的催化转化，合成高附加值的有机物，工作原理如图所示，已知FMN、FMNH2分别是黄素单核苷酸、还原型黄素单核苷酸。下列说法错误的是( ) A．该电池工作过程中实现了光能转化为化学能 B．H+从IO-ITO电极向Mo：BiVO4电极方向迁移 C．Mo：BiVO4电极上的反应式为2H2O-2e-=H2O2＋2H+ D．消耗1 mol 同时生成1 mol 【答案】B 【解析】该装置为原电池，左侧Mo：BiVO4电极发生氧化反应(失电子)，为负极；右侧IO-ITO电极发生还原反应(得电子)，为正极。A项，该装置为光电化学电池，吸收光能驱动反应，合成高附加值有机物，过程中将光能转化为化学能，A正确；B项，原电池中，阳离子向正极移动，因此H+应从Mo：BiVO4电极(负极)向IO-ITO电极(正极)迁移，B错误；C项，左侧负极上H2O被氧化为H2O2，电极反应式为：2H2O-2e-=H2O2＋2H+，C正确；D项，正极区，1 mol被还原生成，共得到2mole-；负极区，1 mol乙苯()被氧化生成1-苯乙醇()，共失去2mole-，根据得失电子守恒，消耗1mol同时生成，D正确；故选B。 考向5 考查液流循环电池的工作原理及应用 例3(2026·广东佛山一模)我国研发的一种具有能量密度高、循环次数多的锌溴液流电池，其工作原理如下图所示。X、Y为离子交换膜，下列说法不正确的是( ) A．充电时电极Ⅱ接电源的负极 B．充电时阳极反应为：2Br--2e-=Br2 C．X为阳离子交换膜，Y为阴离子交换膜 D．放电时电路转移2 mol电子，B区溶液增重65 g 【答案】D 【解析】根据图示，放电时锌失电子发生氧化反应生成Zn2+，电极Ⅱ作负极，电极Ⅰ上Br2得电子生成Br-，电极Ⅰ是正极；充电时，电极Ⅱ上Zn2+得电子生成Zn，电极Ⅱ是阴极，电极Ⅰ上Br-失电子生成Br2，电极Ⅰ是阳极。A项，充电时，电极Ⅱ是阴极，电极Ⅱ接电源的负极，A正确；B项，充电时电极Ⅰ是阳极，Br-失电子生成Br2，阳极反应为2Br--2e-=Br2，B正确；C项，放电时，阳离子移向正极、阴离子移向负极，为避免Zn2+、Br-跨膜迁移，应使K+移向电极Ⅰ、Cl-移向电极Ⅱ，因此X为阳离子交换膜，Y为阴离子交换膜，C正确；D项，放电时电路转移2 mol电子，负极生成1 mol Zn2+、同时有2 mol Cl-透过Y膜进入B区，所以B区溶液增重1 mol×65 g/mol+2 mol×35.5 g/mol=136 g，D错误；选D。 解题妙招 液流电池不同于固体材料电极或气体电极的电池，其活性物质是流动的电解质溶液，它利用正负极分开，各自循环的一种高性能蓄电池，具有容量高、使用领域广，循环使用寿命长的特点。 【变式1】【变载体】(2026·河北保定三模)Zn-MnO2 高电压水系可充电电池的放电过程如图所示。已知，，下列说法错误的是( ) A．放电时，K2SO4溶液中溶质质量逐渐增加 B．放电时，正极的电极反应式为MnO2＋4H+＋2e-＝Mn2+＋2H2O C．充电时，Ⅰ区溶液的pH逐渐增大；Ⅱ区溶液的pH逐渐减小 D．充电时，若以2 A恒定电流充电8 min，理论上生成0.01 mol Zn 【答案】D 【解析】A项，放电时，Zn电极为负极，Zn 失电子被氧化，惰性电极为正极，MnO2 得电子被还原。为维持两池溶液电荷平衡，阴离子通过阴离子交换膜 N 由Ⅱ区迁入中间 K2SO4溶液，阳离子通过阳离子交换膜 M 由Ⅰ区迁入中间 K2SO4 溶液，所以中间溶液中溶质质量逐渐增加，A正确；B项，放电时，正极发生还原反应，MnO2得电子生成Mn2+，电极反应式为：MnO2＋4H+＋2e-＝Mn2+＋2H2O，B正确；C项，充电时，Ⅰ区发生还原反应生成Zn，同时产生OH-，pH逐渐增大，Ⅱ区Mn2+被氧化为MnO2，同时生成H+，pH逐渐减小，C正确；D项，电量Q=It=960C，计算得电子的物质的量为，而生成1 mol Zn需要2 mol电子，所以理论生成Zn为0.005 mol，不是0.01 mol，D错误。故选D。 【变式2】【变载体】(2026·福建厦门高三模拟)某实验小组尝试设计如下装置，利用光伏发电，以甲苯为原料通过间接氧化法制取苯甲酸并实现储能，下列有关说法错误的是( ) A．电极a为阴极，H+通过质子交换膜移向a极 B．装置M中发生反应： C．电极b发生电极反应为2Cr3+-6e-+7H2O=Cr2O72-+14H+ D．每生成3 mol H2，理论上装置M中可获得244 g苯甲酸 【答案】D 【解析】图示装置配备了光伏外接电源，为电解池，b极上Cr3+放电，生成Cr2O72-，发生氧化反应，故电极b为阳极，则电极a为阴极，氢离子移向电极a并放电，生成氢气；电极b得到的Cr2O72-具有较强氧化性，将甲苯氧化为苯甲酸，同时Cr2O72-重新转化为Cr3+，实现物质的循环与苯甲酸的制取。A项，由分析可知，电极a为阴极，H+通过质子交换膜移向a极，A正确；B项，由分析，电极b上生成的重铬酸根可与甲苯发生氧化还原反应，生成苯甲酸，电解质溶液呈酸性，可配平方程式为：，B正确；C项，b极上Cr3+放电，生成Cr2O72-，电极方程式为2Cr3+-6e-+7H2O=Cr2O72-+14H+，C正确；D项，每生成3 molH2，即转移6 mol电子，根据b电极的电极方程式，转移6 mol电子时生成1 molCr2O72-，1 mol可氧化1 mol甲苯，得到1 mol苯甲酸，苯甲酸的摩尔质量为，1 mol苯甲酸即122 g，而不是244 g，D错误；故选D。 【变式3】【变载体】(2026·浙江杭州二中高三三模)一种稳定且具有低成本效益的碱性混合多硫化物-空气液流二次电池的工作原理如图所示，其中双膜结构的液流电池设计缓解了硫交叉问题。下列说法正确的是( ) A．放电时，电子流向为：电极B→电解液→电极A B．膜a为阴离子交换膜，膜b为阳离子交换膜 C．充电时发生反应的离子方程式为：4OH－＋2S42 4S22-＋O2↑＋2H2O D．放电时，当外电路通过2 mol电子时，理论上Ⅱ室及右侧贮液器中的NaOH共减少2 mol 【答案】C 【解析】由电池装置图可知，放电时，空气氧化多硫化物，则电极B为正极，电极反应为O2+2H2O+4e-=4OH-，电极A为负极，电极反应为2S22--2e-=S42-；充电时，电极B为阳极，电极反应为4OH--4e-=O2↑＋2H2O，电极A为阴极，电极反应为S42-+2e-=2S22-。A项，放电时，电子由负极经外电路流向正极，即电极A→负载→电极B，A错误；B项，由分析可知，放电时，负极室中的Na+通过膜a向Ⅱ室迁移，膜a为阳离子交换膜；正极室中的OH-通过膜b向Ⅱ室迁移，膜b为阴离子交换膜，B错误；C项，结合充电时阳极和阴极的电极反应式可得总反应的离子方程式为4OH－＋2S42 4S22-＋O2↑＋2H2O，C正确；D项，放电时，当外电路通过2 mol电子时，理论上负极室中有2 mol 进入Ⅱ室，正极室中有2 mol OH－进入Ⅱ室，则Ⅱ室及右侧贮液器中的NaOH共增加2 mol，D错误；故选C。 真题溯源·考向感知 ——溯源真题逻辑，感知高考考向 1．(2026·湖南卷，7，3分)一种可用于心脏起搏器的扣式电池部分截面结构如图所示(LiClO4-有机溶剂作电解质溶液，Ag2CrO4难溶于该溶剂)。下列说法错误的是( ) A．往Ag2CrO4电极材料中添加石墨，可增强其导电性 B．正极反应式为Ag++e-=Ag C．放电时，Li+从负极向正极移动 D．每消耗负极材料2.1g，理论上外电路中通过了过0.3mole- 【答案】B 【解析】该扣式电池中，活泼金属Li作负极，Ag2CrO4作正极。A项，石墨具有良好的导电性，添加到Ag2CrO4电极材料中可增强电极的导电性，A正确；B项，题干明确Ag2CrO4难溶于有机溶剂，无法电离出自由移动的Ag+，正极反应物是固体Ag2CrO4，正极反应应为Ag2CrO4+2e-=2Ag+CrO42-，B错误；C项，原电池放电时，阳离子向正极移动，因此Li+从负极向正极移动，C正确；D项，负极反应为 Li-e-=Li+，2.1gLi的物质的量为，理论上外电路中通过0.3mole-，D正确；故选B。 2．(2026·陕晋青宁卷，13，3分)某科研团队利用S和Cu2S的相互转化设计了如图所示电池。工作时，两极上发生反应的S和Cu2S的物质的量相等。放电完成后，将一侧的电解液加热，产生的气体通入另一侧，可使电池重复工作。若性能显著衰减，经简单处理可恢复。下列说法正确的是( ) A．膜为阳离子交换膜 B．当气体通入左室开始工作时，电极a为正极 C．理论上，电路中通过的e-与消耗NH3·H2O的物质的量之比为1：4 D．电池总反应为 Cu2++4NH3= [Cu(NH3)4]2+ 【答案】D 【解析】根据题干“工作时，反应的S和Cu2S物质的量相等”，结合化合价变化可得电子守恒的电极反应：左室电极a为正极，电极反应：2Cu2++S+4e-=Cu2S；右室电极b为负极：电极反应，，加热时释放NH3。A项，反应后左室消耗Cu2+，剩余多余的SO42-；右室生成带正电的，正电荷多余。需要SO42-(阴离子)从左室迁移到右室平衡电荷，因此膜为阴离子交换膜；若为阳离子交换膜，向左侧移动，无法实现该电池的功能，A错误；B项，放电完成后，电极a的S完全转化为Cu2S，电极b的Cu2S完全转化为S；加热右室电解液，分解放出NH3，将NH3通入左室后重新开始工作时，电极a现在为Cu2S，发生失电子的氧化反应，为负极，B错误；C项，根据负极反应，转移4mole-时，消耗8molNH3·H2O，因此电路中通过的e-与消耗NH3·H2O的物质的量之比为4：8=1：2，不是1：4，C错误；D项，将正负极反应相加，消去两边均有的S、Cu2S和电子，得到总反应： ，化简得，D正确；故选D。 3．(2026·云南卷，13，3分)一种“双模式”锂电池工作原理如图。已知：Cl2只参与模式Ⅰ的充放电，其放电时反应方程式为SO2Cl2+Cl2+4Li=SO2+4LiCl。下列说法正确的是( ) A．充电时，模式Ⅱ的反应为2SO2Cl2+6Li=Li2S2O4+4LiCl B．充电时，若外电路通过1 mol电子，则石墨电极最多生成0.5mol Cl2 C．放电时，体系中的Li+向电池的锂电极迁移 D．放电时，分别消耗1molSO2Cl2，模式Ⅰ理论放电量大于模式Ⅱ 【答案】D 【解析】SO2Cl2中S元素为+6价，由此可知模式I放电过程中石墨电极上S元素化合价降低，发生还原反应，为正极，锂电极为负极，充电过程中石墨电极为阳极，锂电极为阴极。A项，充电时，模式II阴极上LiCl得到电子生成Li，阳极上Li2S2O4失去电子生成SO2Cl2，根据守恒关系可知模式II的反应为Li2S2O4+LiCl=2SO2Cl2+6Li，A项错误；B项，模式I充电时总反应为SO2+4LiCl=SO2Cl2+Cl2+4Li，充电过程中Li元素化合价降低，S元素及部分Cl元素化合价升高，因此外电路通过1mol电子，石墨阳极上最多生成0.25mol Cl2，B项错误；C项，放电时，Li+移向正极，即石墨电极，C项错误；D项，放电时，模式I的总反应与转移电子关系为SO2Cl2+Cl2+4Li=4LiCl+SO2-4e-，模式II的总反应与转移电子关系为2SO2Cl2+6Li=Li2S2O4+4LiCl-6e-，由此可知分别消耗1molSO2Cl2，模式Ⅰ理论放电量大于模式Ⅱ，D项正确；故选D。 4．(2025·海南卷，13，4分)用电解方法在铝表面转化生成致密氧化膜，实现对铝工件的保护。装置示意如图。电解过程中铝工件表面上有少量气泡逸出。下列说法错误的是( ) A．铝工件连接电源正极 B．槽电压越高，氧化膜的形成速率越快 C．电路中每转移6 mol ，铝工件增重48 g D．为获得更加致密的氧化膜，工作过程中，应选择适当电流密度 【答案】BC 【解析】由题意可知用电解方法在铝表面转化生成致密氧化膜，铝作阳极接电源正极，电极反应式为2Al+3H2O-6e-=Al2O3+6H+，可能存在副反应：2Al+6H＋=2Al3++3H2↑，导致铝工件表面上有少量气泡逸出，石墨作阴极接电源负极，电极反应式为2H＋＋2e-=H2↑。A项，由分析可知铝工件连接电源正极，A正确；项，并非槽电压越高氧化膜形成速率就越快，过高电压会造成膜层烧蚀等不利影响，B错误；C项，电路中每转移6 mole-，若铝工件全部生成氧化膜，增重3 mol氧原子，质量为48 g，但电解过程中铝工件表面上有少量气泡逸出(H2)，导致部分电量未用于生成氧化膜，故铝工件增重小于48 g，C错误；D项，为获得更加致密的氧化膜，工作过程中，应选择适当电流密度，如果电流密度过小，氧化膜形成速率慢，电流密度过大，可能会导致氧化膜不均匀，D正确；故选BC。 5．(2025·江西卷，9，3分)我国学者设计了一种新型去除工业污水重金属离子的电池(如图)。下列说法错误的是( ) 已知：为铜基普鲁士蓝(Cu[Fe(CN)6]0.67·nH2O) A．中的铁为价 B．交换膜为阴离子交换膜 C．洗脱目的是去除电极吸附的 D．溶液可电解再生电池负极 【答案】C 【解析】由图可知，Zn电极失去电子生成Zn2+，该原电池中左侧电极为负极，右侧电极为正极。A项，CuHCF的化学式为Cu[Fe(CN)6]0.67·nH2O，设Fe化合价为x。Cu为+2价，CN-为-1价，整体电中性：+2 + 0.67×(x - 6) = 0，解得x≈+3，A正确；B项，Zn电极为负极，反应为Zn - 2e- = Zn2+，负极区正电荷增加。污水中SO42-通过交换膜移向负极区以平衡电荷，说明交换膜允许阴离子通过，为阴离子交换膜，B正确；C项，Ni2+在正极得到电子生成Ni，Ni被CuHCF电极吸附，洗脱目的是利用H2O2的氧化性去除电极吸附的Ni，C错误；D项，电解Zn2+溶液时，阴极反应为Zn2+ + 2e- = Zn，可得到Zn单质再生负极，D正确；故选C。 6．(2025·四川卷，14，3分)最近，我国科学工作者制备了一种Ni-CuO电催化剂，并将其与金属铝组装成可充电电池，用于还原污水中的NO3-为NH3，其工作原理如图所示。研究证明，电池放电时，水中的氢离子在电催化剂表面获得电子成为氢原子，氢原子再将吸附在电催化表面的NO3-逐步还原为NH3。 下列说法错误的是( ) A．放电时，负极区游离的OH-数目保持不变 B．放电时、还原1.0molNO3-为NH3，理论上需要8.0mol氢原子 C．充电时，OH-从阴极区穿过离子交换膜进入阳极区 D．充电时，电池总反应为4[Al(OH)4]-=4Al+6H2O+4OH-+3O2↑ 【答案】A 【解析】放电时，负极铝失去电子和氢氧根离子结合生成四羟基合铝酸根，Al-3e-+4OH-=[Al(OH)4]-，正极水中的氢离子在电催化剂表面获得电子成为氢原子，氢原子再将吸附在电催化剂表面的NO3-逐步还原为NH3，正极区发生反应为NO3-+8e-+6H2O=NH3+9OH- (注意此反应不是电极反应)，充电时，金属铝为阴极，Ni-CuO电极为阳极。A项，放电时，负极铝失去电子和氢氧根离子结合生成四羟基合铝酸根：Al-3e-+4OH-=[Al(OH)4]-，当转移3mol电子时，消耗4molOH-，同时正极区会有3molOH-通过OH-离子交换膜进行补充，OH-净消耗1mol，故负极区游离的OH-数目会减少，故A错误；B项，氢原子将吸附在电催化剂表面的NO3-逐步还原为NH3，还原1.0molNO3-为NH3，由化合价变化可知，得到8mol电子，所以理论上需要8.0mol氢原子，故B正确；C项，充电时，阴离子向阳极移动，所以充电时，OH-从阴极区穿过OH-离子交换膜进入阳极区，故C正确；D项，充电时，电池阴极反应式为4[Al(OH)4]-+12e-=4Al+16OH-，阳极反应式为12OH--12e-=3O2↑＋6H2O，总反应为4[Al(OH)4]-=4Al+6H2O+4OH-+3O2↑，故D正确；故选A。 7．(2025·重庆卷，10，3分)下图为AgCl-Sb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的同时将消耗1molSb4O5Cl2 D．充电时，M极上反应为Sb4O5Cl2+12e-+10H+=4Sb+Cl-+5H2O 【答案】D 【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+Cl-+5H2O-12e-=Sb4O5Cl2+10H+，充电时，N为阳极，M为阴极，电极反应与原电池相反。A项，放电时，M电极为负极，A错误；B项，放电时，N电极反应为：AgCl+e-=Ag+Cl-，B错误；C项，建立电子转移关系式：Sb4O5Cl2~12e-~12Ag，由此可知，消耗4molAg，同时消耗，C错误；D项，充电时，M极为阴极，电极反应与原电池相反：Sb4O5Cl2+12e-+10H+=4Sb+Cl-+5H2O，D正确；故选D。 8．(2025·北京卷，14，3分)用电解Na2SO4溶液(图1)后的石墨电极1、2探究氢氧燃料电池，重新取Na2SO4溶液并用图2装置按i→iv顺序依次完成实验。 实验 电极I 电极Ⅱ 电压/V 关系 i 石墨1 石墨2 a a＞d＞c＞b＞0 ii 石墨1 新石墨 b iii 新石墨 石墨2 c iv 石墨1 石墨2 d 下列分析不正确的是( ) A．a＞0，说明实验i中形成原电池，反应为2H2+O2=2H2O B．b＜d，是因为ii中电极Ⅱ上缺少H2作为还原剂 C．c＞0，说明iii中电极I上有O2发生反应 D．d＞c，是因为电极I上吸附H2的量：iv>iii 【答案】D 【解析】按照图1电解Na2SO4溶液，石墨1为阳极，发生反应2H2O-4e-=O2↑＋4H＋，石墨1中会吸附少量氧气；石墨2为阴极，发生反应2H2O+2e-=H2↑＋2OH-，石墨2中会吸附少量氢气；图2中电极Ⅰ为正极，氧气发生还原反应，电极Ⅱ为负极。A项，石墨1中会吸附少量氧气，石墨2中会吸附少量氢气，实验i会形成原电池，a＞0，反应为2H2+O2=2H2O，A正确；B项，因为ii中电极Ⅱ为新石墨，不含有H2，缺少H2作为还原剂，故导致b＜d，B正确；C项，图2中，电极Ⅰ发生还原反应，实验iii中新石墨可能含有空气中的少量氧气，c＞0，说明iii中电极I上有O2发生反应，C正确；D项，d＞c，实验iii与实验iv中电极Ⅰ不同，d＞c，是因为电极I上吸附O2的量：iv>iii，D错误；故选D。 9．(2025•广东卷，16，4分)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，做负极，电极方程式为：H2－2e-=2H＋；氧气发生还原反应，做正极，电极方程式为：O2＋4H＋＋4e-=2H2O。A项，氧气发生还原反应，做正极，正极反应的催化剂是ⅰ，A错误；B项，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；C项，氢气发生氧化反应，做负极，电极方程式为：H2－2e-=2H＋，同时，反应负极每失去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；D项，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；故选C。 10．(2025•广东卷，14，4分)一种高容量水系电池示意图如图。已知：放电时，电极Ⅱ上MnO2减少；电极材料每转移1mol电子，对应的理论容量为26.8A·h。下列说法错误的是( ) A．充电时Ⅱ为阳极 B．放电时Ⅱ极室中溶液的pH降低 C．放电时负极反应为： D．充电时16gS能提供的理论容量为26.8A·h 【答案】B 【解析】放电时，电极Ⅱ上MnO2减少，说明MnO2转化为Mn2+，化合价降低，发生还原反应，为原电池的正极，由于电解质溶液为MnSO4，故电解质应为酸性溶液，正极反应为：MnO2+4H＋＋2e-=Mn2++2H2O；则电极Ⅰ为原电池负极，MnS失去电子生成S和Mn2+，负极反应为：MnS-2e-=Mn2++S。A项，放电时电极Ⅱ为正极，故充电时电极Ⅱ为阳极，A正确；B项，放电时电极Ⅱ为正极，正极反应为：MnO2 MnO2+4H＋＋2e-=Mn2++2H2O，反应消耗H+，溶液的pH升高，B错误；C项，放电时电极Ⅰ为原电池负极，负极反应为：MnS-2e-=Mn2++S，C正确；D项，根据放电时负极反应，可知充电时阴极反应为Mn2++S+2e-=MnS，每消耗16gS，即0.5molS，转移1mol电子，据题意可知，能提供的理论容量为26.8A·h，D正确；故选B。 11．(2025·江苏卷，8，3分)以稀H2SO4为电解质溶液的光解水装置如图所示，总反应为。下列说法正确的是( ) A．电极a上发生氧化反应生成O2 B．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0.01mol电子，电极b上产生0.01molH2 【答案】A 【解析】光解过程中，电极a上电子流出，发生氧化反应，a为负极，电极反应式为：2H2O-4e-=O2↑＋4H＋；电极b上电子流入，发生还原反应，b为正极，电极反应式为：2H＋＋2e-=H2↑。A项，电极a为负极，发生氧化反应，电极反应式为：2H2O-4e-=O2↑＋4H＋，生成物有O2，A正确；B项，原电池中阳离子向正极移动，电极a上生成H＋，电极b上消耗H＋，H＋通过质子交换膜从左室移向右室，B错误；C项，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，在光解总反应是电解水，H2SO4溶液中H2O减少，H2SO4溶液浓度增大，pH减小，C错误；D项，生成1molH2，转移2mol电子，外电路通过0.01mol电子时，电极b上生成0.005molH2，D错误；故选A。 12．(2025•辽吉黑内卷，13，3分)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 【解析】放电过程中a、b极均增重，这说明a电极是负极，电极反应式为Cu2O+2H2O+ Cl--2e-=Cu2(OH)3Cl+H+，b电极是正极，电极反应式为NaTi2(PO4)3+2e－+2Na+=Na3Ti2(PO4)3。A项，放电时b电极是正极，阳离子向正极移动，所以Na+向b极迁移，A正确；B项，负极消耗氯离子，正极消耗钠离子，所以该电池可用于海水脱盐，B正确；C项，a电极是负极，电极反应式为Cu2O+2H2O+ Cl--2e-=Cu2(OH)3Cl+H+，C正确；D项，若以Ag/AgCl电极代替a极，此时Ag失去电子，结合氯离子生成氯化银，所以电池不会失去储氯能力，D错误；故选D。 13．(2025·浙江1月卷，12，3分)一种可充放电Li－O2电池的结构示意图如图所示。该电池放电时，产物为Li2O和Li2O2，随温度升高Q(消耗1molO2转移的电子数)增大。下列说法不正确的是( ) A．熔融盐中LiNO3的物质的量分数影响充放电速率 B．充放电时，Li＋优先于K+通过固态电解质膜 C．放电时，随温度升高Q增大，是因为正极区O2-转化为O22- D．充电时，锂电极接电源负极 【答案】C 【解析】Li－O2电池放电时，锂电极为负极，发生反应：Li－e-=Li＋，多孔功能电极为正极，低温时发生反应：O2+2e-=O22-，随温度升高Q增大，正极区O22-转化为O2-；充电时，锂电极为阴极，得到电子，多孔功能电极为阳极，O22-或O2-失去电子。电池总反应方程式为：或，充放电时有Li＋参与或生成，因此熔融盐中LiNO3的物质的量分数影响充放电速率，A正确；B项，Li＋比K＋的半径小，因此Li＋优先于K+通过固态电解质膜，B正确；C项，放电时，正极得到电子，O22-中氧原子为-1价，O2-中氧原子为-2价，因此随温度升高Q增大，正极区O22-转化为O2-，C错误；D项，充电时，锂电极为阴极，连接电源负极，D正确；故选C。 14．(2025•山东卷，12，4分)全铁液流电池工作原理如图所示，两电极分别为石墨电极和负载铁的石墨电极。下列说法正确的是( ) A．隔膜为阳离子交换膜 B．放电时，a极为负极 C．充电时，隔膜两侧溶液Fe2+浓度均减小 D．理论上，Fe3+每减少1mol，Fe2+总量相应增加2 mol 【答案】BC 【解析】全铁流电池原理为2Fe3++Fe=3Fe2+，a极发生Fe-2e-=Fe2+，为负载铁的石墨电极做负极，b极发生Fe3++e-=Fe2+，发生还原反应，b为石墨电极，做正极。A项，两极通过阴离子平衡电荷，隔膜允许阴离子通过，为阴离子交换膜，A错误；B项，放电时，a极为负极，b极为正极，B正确；C项，充电时，a接电源负极，为阴极，电极反应式为Fe2++2e-=Fe，b接电源正极，为阳极，发生的电极反应式为：Fe2+-e-=Fe3+，两极的Fe2+均减少，C正确；D项，根据总反应方程式2Fe3++Fe=3Fe2+可知，Fe3+减少1mol，Fe2+增加1.5mol，D错误；故选BC。 15．(2025·北京卷，16，3分)铅酸电池是用途广泛并不断发展的化学电源。 (1)十九世纪，铅酸电池工作原理初步形成并延续至今。 铅酸电池工作原理： ①充电时，阴极发生的电极反应为 。 ②放电时，产生a库仑电量，消耗H2SO4的物质的量为 mol。已知：转移1 mol电子所产生的电量为96500库仑。 ③35%~40% H2SO4作为电解质溶液性质稳定、有较强的导电能力，SO42-参与电极反应并有利于保持电压稳定。该体系中SO42-不氧化Pb，SO42-氧化性弱与其结构有关，SO42-的空间结构是 。 ④铅酸电池储存过程中，存在化学能的缓慢消耗：PbO2电极在H2SO4作用下产生的O2可将Pb电极氧化。O2氧化Pb发生反应的化学方程式为 。 (2)随着铅酸电池广泛应用，需要回收废旧电池材料，实现资源的再利用。回收过程中主要物质的转化关系示意图如下。 ①将PbSO4等物质转化为Pb2+的过程中，步骤I加入NaOH溶液的目的是 。 ②步骤Ⅱ、Ⅲ中H2O2和K2S2O8作用分别是 。 (3)铅酸电池使用过程中，负极因生成导电性差的大颗粒PbSO4，导致电极逐渐失活。通过向负极添加石墨、多孔碳等碳材料，可提高铅酸电池性能。碳材料的作用有 (填序号)。 a．增强负极导电性 b．增大负极材料比表面积，利于生成小颗粒PbSO4 c．碳材料作还原剂，使PbO2被还原 【答案】(1)PbSO4+2e-=Pb+SO42- 正四面体形 2Pb+O2+2H2SO4=2PbSO4+2H2O (2)使硫酸铅转化为氢氧化铅，便于后续的溶解 H2O2的作用为还原剂，K2S2O8的作用为氧化剂 (3)ab 【解析】(1)①充电时，阴极发生还原反应，PbSO4得到电子变成Pb，其发生的电极反应为：PbSO4+2e-=Pb+SO42-；②根据放电时的反应，每消耗1molH2SO4，转移1mol电子；产生a库伦电量，转移的电子为，故消耗H2SO4的物质的量为；③SO42-的中心原子S原子的价层电子对数为，故其空间结构为正四面体形；④Pb在H2SO4作用下与氧气反应，会生成PbSO4和水，反应的化学方程式为：2Pb+O2+2H2SO4=2PbSO4+2H2O。 (2)废旧铅酸电池通过预处理得到PbSO4、PbO、PbO2；加入NaOH，使PbSO4转化为Pb(OH)2，过滤得到Pb(OH)2、PbO、PbO2；若加入H2O2，在酸性条件下生成含Pb2+溶液，电解后生成Pb；若加入K2S2O8，在碱性条件下可生成PbO2。①由以上可知，加入NaOH，使PbSO4转化为Pb(OH)2，过滤得到Pb(OH)2、PbO、PbO2，其目的是为了使硫酸铅转化为氢氧化铅，便于后续的溶解SO42-；②由以上分析可知，加入H2O2，在酸性条件下生成含Pb2+溶液，说明PbO2被H2O2还原，故H2O2的作用为还原剂；加入K2S2O8，在碱性条件下可生成PbO2，说明Pb(OH)2、PbO被K2S2O8氧化，故K2S2O8的作用为氧化剂。 (3)由于负极会生成导电性差的大颗粒PbSO4，石墨可以导电，多孔碳可以增加负极材料的比表面积，故碳材料的作用可以增强负极的导电性，且有利于生成小颗粒PbSO4，故a、b正确；负极的主要材料是Pb，且电解质环境为酸性，故负极不存在PbO2，碳材料不能使PbO2被还原，c错误；故选ab。 2 / 3 学科网(北京)股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $