第02讲 原电池、化学电源（培优讲义）（全国通用）2027年高考化学一轮复习高效培优系列

该高中化学高考复习讲义聚焦原电池与化学电源核心考点，依据课标要求系统梳理原电池工作原理、应用及一次电池、二次电池、燃料电池、新型电池等知识，通过考情分析明确命题趋势，知识导图构建内在联系，核心突破环节提炼解题技巧，分层集训实现基础到真题的能力进阶，形成完整复习体系。 讲义突出情境化与能力导向，以科学思维培养为核心，如通过“电极反应式书写四步法”指导学生应对不同电解质环境，结合新型电池真实情境提升模型迁移能力，设置基础演练、能力进阶、真题实战分层练习，配合即时反馈机制，助力学生高效突破电极判断、离子迁移等难点，为教师把控复习节奏、提升学生应考能力提供有力支撑。

第02讲 原电池、化学电源 内容导航 夯实基础·突破重难·分层提能 考情・分析解读（课标要求 考情解读 备考策略） 知识・归纳梳理（知识导图 核心梳理 方法归纳） 知识点01 原电池及其工作原理 知识点02 原电池工作原理的应用　 知识点03 一次电池 知识点04 二次电池 知识点05 燃料电池 知识点06 新型电池 重难・核心突破（核心提炼 解题技巧 命题探究） 考向01 原电池及其工作原理 解题技巧 判断原电池正负极的方法 考向02 原电池电极的判断和电极方程式的书写 解题技巧 电极方程式的书写方法 考向03 考查二次电池 解题技巧 充电电池工作原理 考向04 考查燃料电池 解题技巧 解答燃料电池题目的方法技巧 考向05 考查新型电池 拔高・分层集训（基础演练 能力进阶 真题实战） 考情·分析解读 课标要求 1.理解原电池的构成、工作原理及应用。 2.能书写电极反应和总反应方程式。 3.了解常见化学电源的种类及其工作原理。 4．能够掌握新型化学电源的工作原理。 考题统计 核心考点 2026年 2025年 2024年 考点01 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 考点02 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 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 考情解读 原电池与化学电源是高考电化学板块的核心考点，每年必考。命题常以新型化学电源和新能源产业前沿为真实情境，考查原电池的工作原理及应用。考查重点集中在：电极的判断、电极反应式与总反应方程式的书写及正误判断、离子与电子的迁移方向、电解质溶液及电极质量的变化分析、离子交换膜的作用、转移电子数的定量计算等。近年来试题呈现“装置复杂化、情境真实化、设问综合化”的趋势，常将原电池与电解池串联考查，并融入多室膜电解、多池联动等新形式。 备考策略 一要构强化电极反应式书写的规范性训练，特别注意电解质环境对反应产物的影响。 二要关注新型化学电源的工作原理，提升陌生情境下信息提取与模型迁移能力。 三要关注离子交换膜的类型与作用、多池串联装置的分析等进阶考点，提升综合推理能力。 基础・知识梳理 知识导图 核心梳理 知识点1 原电池及其工作原理 1.原电池的定义 原电池是把 转化为 的装置。 2.原电池的构成条件 反应 能发生 的氧化还原反应(一般是活泼性强的金属与电解质溶液反应) 电极 一般是活泼性不同的两电极(金属或石墨) 闭合 回路 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.原电池的工作原理 (1)两种装置 如图是锌铜原电池的两种装置： (2)工作原理(以装置Ⅱ为例) 电极名称 负极 正极 电极材料 锌片 铜片 电极反应 反应类型 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 ，Cl－移向 盐桥作用 ①连接内电路，形成闭合回路； ②平衡电荷，使原电池不断产生电流 知识点2 原电池工作原理的应用　 1.设计原电池 以反应2FeCl3＋Cu===2FeCl2＋CuCl2为例 ①化合价升高的物质 负极： ②活泼性较弱的物质 正极： ③化合价降低的物质 电解质溶液： 示意图 2.加快反应速率 构成原电池的反应速率比直接接触的反应速率快。如在锌与稀H2SO4反应时加入少量CuSO4溶液，CuSO4与锌发生置换反应生成Cu，从而形成Cu－Zn微小原电池，加快产生H2的速率。 3.比较金属活动性强弱 如有两种金属a和b，用导线连接后插入稀硫酸中，观察到a极溶解，b极上有气泡产生。由此可判断出a是 、b是 ，且金属活动性：a＞b。 4.用于金属的防护 将需要保护的金属制品作原电池的 而受到保护。 知识点3 一次电池 1.定义 放电后不可再充电的电池。 2.常见的一次电池 ①碱性锌锰电池 负极： ； 正极： ； 总反应：Zn＋2MnO2＋2H2O===2MnO(OH)＋Zn(OH)2。 ②锌银电池 负极：Zn＋2OH－－2e－===Zn(OH)2； 正极：Ag2O＋H2O＋2e－===2Ag＋2OH－； 总反应： 。 知识点4 二次电池 1.定义 二次电池又称可充电电池或蓄电池，是一类放电后可以再充电而反复使用的电池。 (2)铅酸蓄电池 总反应：Pb＋PbO2＋2H2SO42PbSO4＋2H2O。 放电时的反应 负极： ； 正极： 。 充电时的反应 阴极： ； 阳极： 。 知识点5 燃料电池 1.定义 氢氧燃料电池是目前最成熟的燃料电池，常见的燃料除H2外，还有CO、水煤气(CO和H2)、烃类(如CH4)、醇类(如CH3OH)、醚类(如CH3OCH3)、氨(NH3)、肼(H2N—NH2)等。如无特别提示，燃料电池反应原理类似于燃料的燃烧。 2.实例 以甲醇为燃料，写出下列介质中的电极反应式。 ①酸性溶液(或含质子交换膜) 正极： ； 负极： 。 ②碱性溶液 正极： ； 负极： 。 ③固体氧化物(其中O2－可以在固体介质中自由移动) 正极： ； 负极： 。 ④熔融碳酸盐(CO) 正极： ； 负极： 。 知识点6 新型电源 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。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”原理；在两极形成的电势差的驱动下，Li+可以从电极材料提供的“空间”中“嵌入”或“脱嵌”。 (2)锂离子电池充电时阴极反应式一般为C6+xLi++xe-===LixC6；放电时负极反应是充电时阴极反应的逆过程：LixC6-xe-===C6+xLi+。 (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。 3.浓差电池 浓差电池是利用物质的浓度差产生电势的一种装置。两侧半电池中的特定物质具有浓度差，离子均由“高浓度”移向“低浓度”，依据阴离子移向负极区域，阳离子移向正极区域判断电池的正极、负极，这是解答问题的关键。例如 ①a极：Ag-e-===Ag+(负极)；b极：Ag++e-===Ag(正极)。 ②N通过交换膜移向a极。 重难・核心突破 考向01 原电池及其工作原理 【例1】（2026·广东佛山·二模）研究小组用锌片和铜片做电极研究水果电池，实验数据如下表。下列说法不正确的是 实验编号 水果种类 电极间距离/cm 电流/μA 1 番茄 1 98.7 2 番茄 2 72.5 3 苹果 2 27.2 A．水果中的阳离子移向铜片 B．锌片做负极，发生氧化反应 C．水果电池电极间距离越大，电阻越小 D．实验2、3说明水果种类影响电流大小 解题技巧 判断原电池正负极的方法 【变式探究】（2026·广东茂名·三模）银首饰表面的黑色物质()可用口香糖包装纸(含Al)与热食盐水浸泡进行清洗，发生的反应为。下列说法正确的是 A．银首饰变黑属于电化学腐蚀 B．该清洗方法利用了电解原理 C．清洗过程中，移向口香糖包装纸(含Al) D．银首饰表面发生的变化为 【变式探究】（2026·广东佛山·模拟预测）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 考向02 原电池电极的判断和电极方程式的书写 【例2】（2026·天津·模拟预测）南开大学陈军院士团队通过对钾-二氧化碳电池正负极同时改进，研制了一种稳定高效且可循环利用的电池。该电池原理如图所示，放电时Y极有碳单质生成。下列说法错误的是 A．放电时Y极为正极 B．放电时，X极的电极反应式为 C．放电时，该装置转移4 mol电子，Y极吸收44 g CO2 D．该装置不可将有机电解质换成水溶液 解题技巧 电极方程式的书写方法 1.电极反应式书写的一般方法 2.已知总反应式的复杂电极反应式的书写方法 (1)首先写出较简单的电极反应式。 (2)复杂电极反应式＝总反应式－简单电极反应式。 (3)注意得失电子守恒。 【变式探究】（2026·河南郑州·模拟预测）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 【变式探究】（2026·广东深圳·模拟预测）以稀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．外电路每通过电子，电极上产生 B．通过质子交换膜从右室移向左室 C．光解前后，溶液的不变 D．电极上发生氧化反应生成 考向03 考查二次电池 【例3】（2026·湖北十堰·模拟预测）天津大学科研团队设计出一种有机软包电池，其电极在弯折拉伸下仍保持完整，放电时，Pt/C电极发生的反应为下列说法错误的是 A．充电时，电子由1，2-NQ极经外电路流向Pt/C极 B．放电时，每转移，Pt/C电极消耗 C．放电时，通过隔膜由左向右迁移 D．放电时，1，2-NQ电极发生还原反应 解题技巧 充电电池工作原理 【变式探究】（2026·江西赣州·模拟预测）一种水系混合盐电解质电致变色电池的结构如图所示（AGF为酸改性石墨箔），工作原理为 ，电池储能过程中电极颜色会加深。下列说法正确的是 A．放电时，负极的颜色会加深 B．放电时，AGF发生氧化反应 C．充电时，阳极反应为 D．充电时，薄膜增重 ，理论上电路中转移 【变式探究】（2026·湖北武汉·模拟预测）我国科学家设计了以金属 和负载金属 的碳纳米管为电极，以无水含锂有机物为电解质的可充电锂电池体系。如图所示，该体系通过电池放电生成 催化界面，实现了在常温常压条件下低能耗合成氨。 下列说法错误的是 A．放电时， ，将 附着在 表面 B．延长放电时间，能生成更多 ，增加 催化剂活性 C． 键能大，不易解离为 原子， 催化剂能降低解离时的活化能 D．充电时，需要额外消耗少量电能以除去催化剂表面吸附的杂质并恢复到初始放电状态 考向04 考查燃料电池 【例4】（2026·河南濮阳·三模）一种熔融碳酸盐燃料电池的工作原理如图所示。下列有关该电池的说法错误的是 A．电池工作时，电极A的电势低于电极B的电势 B．电池工作时，向电极A移动 C．电极A上发生的电极反应为 D．常温下，提高、、、的流速，可输出更多电能 解题技巧 解答燃料电池题目的方法技巧 1.要注意介质是什么，是电解质溶液还是熔融盐或氧化物。 2.通入燃料的电极为负极，通入氧气的电极为正极。 3.通过介质中离子的移动方向，可判断电池的正、负极，同时考虑该离子参与移向电极的电极反应。 【变式探究】（2026·四川眉山·模拟）燃料电池是燃料(如CO、H2、CH4、C2H6等)与氧气(或空气)反应将化学能转变为电能的装置，若电解质溶液是强碱溶液，下列关于乙烷(C2H6)燃料电池的说法正确的是(　　) A.通入5.6 L O2完全反应后，有1 mol电子发生转移 B.负极反应式：C2H6＋18OH－＋14e－2C＋12H2O C.该电池工作时，正极附近溶液的碱性增强 D.燃料电池的优点之一是燃料反应时化学能全部转化为电能 【变式探究】（2026·山东青岛·模拟）如图所示是一种以液态肼(N2H4)为燃料，氧气为氧化剂，某固体氧化物为电解质的新型燃料电池。该固体氧化物电解质的工作温度在700～900 ℃时，O2－可在该固体氧化物电解质中自由移动，反应产物均为无毒无害的物质。下列说法正确的是(　　) A.电池内的O2－由电极乙移向电极甲 B.电池总反应为N2H4＋2O22NO＋2H2O C.当电极甲上有1 mol N2H4消耗时，电极乙上有22.4 L O2参与反应 D.电池外电路的电子由电极乙移向电极甲 考向05 考查新型电池 【例5】（2026·浙江温州·二模）下图甲是处理废水中的氯乙烯()的微生物电池装置，图乙是同时利用此装置在铁上镀铜。下列说法不正确的是 A．该电池工作时可能需要对其进行散热处理 B．M极的电极反应为： C．理论上极消耗氯乙烯，则电极减少 D．乙中的溶液换成铜氨溶液可使镀层更光亮 【变式探究】（2026·甘肃嘉峪关·模拟预测）我国学者利用催化剂的选择性（可选择性的促进某种反应的进行）成功设计了钠等活泼金属/海水高储能电池（装置如图，固体电解质只允许钠离子通过），有望用于航海指示灯的能源。下列说法不正确的是 A．有机液若换为稀硫酸，电池使用效率更高 B．放电时，钠电极的电势低于催化电极 C．催化电极的电极反应式为： D．放电时，电路中转移电子，钠电极质量减少 【变式探究】（2026·河南开封·模拟预测）我国科研小组研发了一种以为固体电解质的锂电池(自由移动)，结构如图所示，两电极材料分别为和石墨烯()。使用前，先将电池充电激活至电压为，此时转化为；放电至时，电极材料中检测到大量的。下列说法错误的是 A．放电时，电极的电势高于电极 B．放电至过程中，电极的电极反应式为 C．充电过程中，移向电极，固体电解质中的质量分数不变 D．当电路中通过电子时，理论上两电极的质量变化差为 拔高・分层集训 基础演练 1.（2026·北京·模拟预测）新型化学电池Zn-K2FeO4，能量密度大、体积小、重量轻、寿命长、无污染。下列关于其放电时的说法错误的是(　　) A.负极发生失电子的氧化反应 B.将化学能转化为电能 C.K2FeO4在正极得电子 D.阳离子向负极移动 2.（2026·黑龙江·模拟预测）下列与甲、乙两套装置有关的说法正确的是(　　) A.甲、乙装置中，锌棒均作负极，发生氧化反应 B.甲中锌棒直接与稀H2SO4接触，故甲生成气泡的速率更快 C.甲、乙装置的电解质溶液中，阳离子均向碳棒定向迁移 D.乙中盐桥设计的优点是迅速平衡电荷，提高电池效率 3.（2026·河北石家庄·模拟预测）镁－空气电池广泛应用于海洋探索等领域。该电池在工作时，下列说法不正确的是(　　) A.空气中的O2是正极反应物 B.Mg电极的电极反应式为Mg－2e－Mg2＋ C.电子的移动方向：镁电极→导线→正极 D.当外电路转移4NA电子时，理论上有22.4 L空气参与反应 4.（2026·山西长治·模拟预测）铅酸蓄电池是汽车常用的蓄电池，其构造如图所示。下列说法不正确的是(　　) A.电池放电时，负极质量减轻 B.电池放电时，c(H＋)减小 C.电池充电时总反应为2PbSO4＋2H2OPb＋PbO2＋2H2SO4 D.铅酸蓄电池的缺点是笨重、比能量低 5.（2026·湖南衡阳·模拟预测）根据光合作用原理，设计如图原电池装置。下列说法正确的是(　　) A.a电极为原电池的正极 B.外电路电流方向是a→b C.b电极的电极反应式为O2＋2e－＋2H＋H2O2 D.a电极上每生成1 mol O2，通过质子交换膜的H＋为2 mol 6.（2026·河北安阳·模拟预测）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1 Ah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3.9 g钾时，铅酸蓄电池消耗0.9 g水 7.（2026·陕西榆林·模拟预测）我国科学家发明了一种“可固氮”的镁－氮二次电池，其装置如图所示，下列说法不正确的是(　　) A.固氮时，电池的总反应为3Mg＋N2Mg3N2 B.脱氮时，钌复合电极的电极反应式为 Mg3N2－6e－3Mg2＋＋N2↑ C.固氮时，外电路中电子由钌复合电极流向镁电极 D.当无水LiCl-MgCl2混合物受热熔融后电池才能工作 8.（2026·浙江金华·模拟预测）有一种新型二次电池，该电池的负极为铝，正极为 ，Cn表示石墨；电解质为烃基取代咪唑阳离子(和)阴离子组成的离子液体。电池放电时，负极产物为双核配离子(含有Al-Cl-Al的结构，所有原子最外层都满足8电子稳定结构)。下列说法中正确的是 A．双核配离子中含有两个Al-Cl-Al的结构 B．放电时负极反应为： C．充电时阳极反应为： D．放电时电解质溶液中阴、阳离子物质的量的总和不断减小 9.（2026·甘肃陇南·一模）某新型水系锌离子二次电池的正极为层状，负极为Zn，电解液为溶液。研究发现，引入碱金属阳离子到层会扩大层间距并稳定其结构。下列说法错误的是 A．放电时，负极的电极反应式为 B．放电时，电解液中移向层状 C．充电时，阴极区溶液pH会逐渐升高 D．引入碱金属阳离子到层会减小扩散阻力，提高电池的比能量 10.（2026·浙江宁波·二模）铅酸蓄电池是一种历史悠久的商用电池，其结构如图所示。下列有关铅酸蓄电池的说法正确的是 A．放电时，负极反应为 B．放电时，铅酸蓄电池的pH保持不变 C．充电时，当电路中有2 mol电子发生转移时，阳极质量减少96 g D．充电时，因得电子能力，阴极可能会产生氢气 能力进阶 11.（2026·北京昌平·二模）一种高性能的碱性硼化钒()—空气电池装置示意图如下。 总反应为：(中的化合价为) 该电池工作时，下列说法不正确的是 A．复合碳电极上发生还原反应 B．电极发生反应： C．若有(标准状况)参与反应，有通过阴离子交换膜移向负极 D．正极区溶液的降低、负极区溶液的升高 12.（2026·山西·二模）2025年9月，我国成功开发出全球首款“室温可充电全固态氢负离子电池”，该研究团队利用储氢材料作正极，贫氢的作负极，以氢化钡（）薄层包裹三氢化铈（）复合氢化物为电解质，其工作原理如图所示，经分析正极放电后生成和。下列说法错误的是 A．该电池放电时，向右移动 B．该电池充电时，阴极发生反应： C．该电池存储和释放能量时伴随的移动 D．该电池放电时，正极发生反应： 13.（2026·云南文山·三模）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，电解质溶液为硫酸盐溶液。下列说法不正确的是 A．充电时，a与外接电源的负极相连 B．充电时，电池总反应为 C．放电时，外电路的电流方向为b→a D．放电时，理论上当电路中转移0.2 mol电子时，左室溶液质量减少15.2 g 14.（2026·河南新乡·三模）我国某科研团队以NaAlH4、CeH2为电极组装了世界首例氢负离子电池。现以该电池作为电源，模拟氯碱工业制备Cl2.已知：为降低电压需求，图中氯碱工业已改进。 下列说法错误的是 A．隔膜Ⅱ为阴离子交换膜，隔膜Ⅲ为阳离子交换膜 B．电解所需电压更低的原因可能是氧气得电子能力更强 C．放电时电极b反应为 D．每生成0.1 mol Al，电极d消耗标准状况下3.36 L O2 15.（2026·黑龙江哈尔滨·三模）某新型锂离子电池装置如图所示，电池总反应为：，下列说法正确的是 A．放电时，由正极向负极移动 B．充电时，电路中通过0.2 mol ，负极材料增重1.4 g C．放电时，正极反应为： D．充电时，Ni负极耳与电源正极相连 16.（2026·陕西西安·模拟预测）近年来国家大力扶持新能源项目建设。图1是太阳能电池工作示意图，可与图2石墨烯锂电池联合使用。已知石墨烯锂电池的反应式为：(M=Mn、Co、Ni)，下列说法错误的是 A．给石墨烯锂电池充电时，Y接太阳能电池的P电极 B．能量密度是电池在单位质量或单位体积下释放的电能，石墨烯锂电池有能量密度高的优点 C．石墨烯锂电池放电时，负极电极反应式为： D．石墨烯锂电池充电时，每转移2 mol电子，图2阳极质量减少7 g 17.（2026·安徽合肥·二模）我国科研人员设计出一种双功能光电化学电池，工作原理如图所示。碱性条件下，该电池通过控制开关分别与或连接，可实现制备、光照充电或暗场放电。已知光照下光电极(PTTh)被激发产生电子和空穴 。下列说法正确的是 A．开关接时，光电极与电源正极连接 B．光照充电时，光电极附近溶液的变小 C．暗场放电时，负极的电极反应式为 D．光照时若光电极累计产生，理论上暗场放电时可以氧化 18.（2026·广东深圳·二模）准固态氯离子二次电池以金属有机框架(MOF)材料为电解质，其中，形成多孔结构框架，依靠传输Cl-实现电荷转移，其工作原理如图所示。下列说法错误的是 A．放电时，正极反应为：FeOCl+e- = FeO+Cl- B．放电时，Cl-从左侧经MOF向右侧迁移 C．Li+不能迁移通过的主要原因是多孔结构框架对Li+有强烈的静电排斥 D．充电时，阳极质量减少，阴极质量增加，且两者变化量相等 19.（2026·广东江门·二模）基于非对称电解质构型的准固态高压锌-空气二次电池（Zn-MEM可快速传导碱金属离子并防止酸碱中和）的结构如图。下列说法错误的是 已知：Zn(OH)2的性质与Al(OH)3相似。 A．充电时，Pt/C应连接电源正极 B．放电时，负极的电极反应式为 C．理论上，每转移2 mol ，正极区质量增加78 g D．放电时，两侧电解质溶液不可互换 20.（2026·河南郑州·二模）近日，中国科学院大连物化研究所团队开发出新型核壳结构氢负离子电解质，并成功构建了首例氢负离子原型电池，电池以氢化钡（）薄层包覆三氢化铈（）为固体电解质，其工作原理示意图如下所示。下列说法错误的是 A．放电时，a作正极，b作负极 B．放电时，正极反应式为 C．充电时，向a极移动 D．充电时，电池的总反应为 真题实战 1.（2026·江苏·高考真题）镁锰干电池的结构如图所示，作电解质，干电池的总反应式：，该电池缺点是易“鼓包”。下列说法正确的是 A．镁合金作负极，发生还原反应 B．电池工作过程中，从负极向正极迁移 C．引起“鼓包”的反应： D．参加反应，理论上外电路通过的电子总量为 2.（2026·湖南·高考真题）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(-有机溶剂作电解质溶液，难溶于该溶剂)。下列说法错误的是 A．往电极材料中添加石墨，可增强其导电性 B．正极反应式为 C．放电时，从负极向正极移动 D．每消耗负极材料，理论上外电路中通过了 3.（2026·贵州·高考真题）储能技术是新能源产业发展的重要支撑。一种基于TEMPO衍生物作为正极储能活性材料的水系有机液流电池的工作原理如图。 下列说法正确的是 A．充电时，电极a发生氧化反应 B．充电时，电子从电源的负极流向a极，由b极流向电源的正极 C．放电时，正极反应为 D．放电时，外电路转移2 mol电子，理论上负极区溶液质量减少71 g 4.（2026·河南·高考真题）一种多组串联的电化学装置可以同时产生和，其工作原理如图所示。其中均为电极，每组装置左侧均为高浓度盐酸，右侧均为低浓度盐酸。该装置工作时仅在石墨电极与铂电极上产生气体。 下列说法错误的是 A．工作时，铂电极上产生 B．工作时，电极、、的质量均减小 C．定期互换直接相连的电极，并恢复溶液浓度，整个装置可再次运行 D．将盐酸换为对应浓度溶液，使用阳离子交换膜，每组装置启动时均生成 5.（2026·云南·高考真题）一种“双模式”锂电池工作原理如图。已知：只参与模式Ⅰ的充放电，其放电时反应方程式为。下列说法正确的是 A．充电时，模式Ⅱ的反应为 B．充电时，若外电路通过1 mol电子，则石墨电极最多生成 C．放电时，体系中的向电池的锂电极迁移 D．放电时，分别消耗，模式Ⅰ理论放电量大于模式Ⅱ 6.（2025·江西·高考真题）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() 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 7.（2025·广东·高考真题）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 8.（2025·黑吉辽蒙卷·高考真题）一种基于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．放电时向b极迁移 B．该电池可用于海水脱盐 C．a极反应： D．若以Ag/AgCl电极代替a极，电池将失去储氯能力 9.（2025·四川·高考真题）最近，我国科学工作者制备了一种电催化剂，并将其与金属铝组装成可充电电池，用于还原污水中的为，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逐步还原为。 下列说法错误的是 A．放电时，负极区游离的数目保持不变 B．放电时，还原为，理论上需要氢原子 C．充电时，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 10.（2025·重庆·高考真题）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 C．充电时，消耗4 mol Ag的同时将消耗 D．充电时，M极上反应为 1 / 19 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 夯实基础·突破重难·分层提能 考情・分析解读（课标要求 考情解读 备考策略） 知识・归纳梳理（知识导图 核心梳理 方法归纳） 知识点01 原电池及其工作原理 知识点02 原电池工作原理的应用　 知识点03 一次电池 知识点04 二次电池 知识点05 燃料电池 知识点06 新型电池 重难・核心突破（核心提炼 解题技巧 命题探究） 考向01 原电池及其工作原理 解题技巧 判断原电池正负极的方法 考向02 原电池电极的判断和电极方程式的书写 解题技巧 电极方程式的书写方法 考向03 考查二次电池 解题技巧 充电电池工作原理 考向04 考查燃料电池 解题技巧 解答燃料电池题目的方法技巧 考向05 考查新型电池 拔高・分层集训（基础演练 能力进阶 真题实战） 考情·分析解读 课标要求 1.理解原电池的构成、工作原理及应用。 2.能书写电极反应和总反应方程式。 3.了解常见化学电源的种类及其工作原理。 4．能够掌握新型化学电源的工作原理。 考题统计 核心考点 2026年 2025年 2024年 考点01 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 考点02 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 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 考情解读 原电池与化学电源是高考电化学板块的核心考点，每年必考。命题常以新型化学电源和新能源产业前沿为真实情境，考查原电池的工作原理及应用。考查重点集中在：电极的判断、电极反应式与总反应方程式的书写及正误判断、离子与电子的迁移方向、电解质溶液及电极质量的变化分析、离子交换膜的作用、转移电子数的定量计算等。近年来试题呈现“装置复杂化、情境真实化、设问综合化”的趋势，常将原电池与电解池串联考查，并融入多室膜电解、多池联动等新形式。 备考策略 一要构强化电极反应式书写的规范性训练，特别注意电解质环境对反应产物的影响。 二要关注新型化学电源的工作原理，提升陌生情境下信息提取与模型迁移能力。 三要关注离子交换膜的类型与作用、多池串联装置的分析等进阶考点，提升综合推理能力。 基础・知识梳理 知识导图 核心梳理 知识点1 原电池及其工作原理 1.原电池的定义 原电池是把化学能转化为电能的装置。 2.原电池的构成条件 反应 能发生自发进行的氧化还原反应(一般是活泼性强的金属与电解质溶液反应) 电极 一般是活泼性不同的两电极(金属或石墨) 闭合 回路 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.原电池的工作原理 (1)两种装置 如图是锌铜原电池的两种装置： (2)工作原理(以装置Ⅱ为例) 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 盐桥作用 ①连接内电路，形成闭合回路； ②平衡电荷，使原电池不断产生电流 知识点2 原电池工作原理的应用　 1.设计原电池 以反应2FeCl3＋Cu===2FeCl2＋CuCl2为例 ①化合价升高的物质 负极：Cu ②活泼性较弱的物质 正极：C ③化合价降低的物质 电解质溶液：FeCl3 示意图 2.加快反应速率 构成原电池的反应速率比直接接触的反应速率快。如在锌与稀H2SO4反应时加入少量CuSO4溶液，CuSO4与锌发生置换反应生成Cu，从而形成Cu－Zn微小原电池，加快产生H2的速率。 3.比较金属活动性强弱 如有两种金属a和b，用导线连接后插入稀硫酸中，观察到a极溶解，b极上有气泡产生。由此可判断出a是负极、b是正极，且金属活动性：a＞b。 4.用于金属的防护 将需要保护的金属制品作原电池的正极而受到保护。 知识点3 一次电池 1.定义 放电后不可再充电的电池。 2.常见的一次电池 ①碱性锌锰电池 负极：Zn＋2OH－－2e－===Zn(OH)2； 正极：2MnO2＋2H2O＋2e－===2MnO(OH)＋2OH－； 总反应：Zn＋2MnO2＋2H2O===2MnO(OH)＋Zn(OH)2。 ②锌银电池 负极：Zn＋2OH－－2e－===Zn(OH)2； 正极：Ag2O＋H2O＋2e－===2Ag＋2OH－； 总反应：Zn＋Ag2O＋H2O===Zn(OH)2＋2Ag。 知识点4 二次电池 1.定义 二次电池又称可充电电池或蓄电池，是一类放电后可以再充电而反复使用的电池。 (2)铅酸蓄电池 总反应：Pb＋PbO2＋2H2SO42PbSO4＋2H2O。 放电时的反应 负极：Pb＋SO－2e－===PbSO4； 正极：PbO2＋4H＋＋SO＋2e－===PbSO4＋2H2O。 充电时的反应 阴极：PbSO4＋2e－===Pb＋SO； 阳极：PbSO4＋2H2O－2e－===PbO2＋4H＋＋SO。 知识点5 燃料电池 1.定义 氢氧燃料电池是目前最成熟的燃料电池，常见的燃料除H2外，还有CO、水煤气(CO和H2)、烃类(如CH4)、醇类(如CH3OH)、醚类(如CH3OCH3)、氨(NH3)、肼(H2N—NH2)等。如无特别提示，燃料电池反应原理类似于燃料的燃烧。 2.实例 以甲醇为燃料，写出下列介质中的电极反应式。 ①酸性溶液(或含质子交换膜) 正极：O2＋6e－＋6H＋===3H2O； 负极：CH3OH－6e－＋H2O===CO2＋6H＋。 ②碱性溶液 正极：O2＋6e－＋3H2O===6OH－； 负极：CH3OH－6e－＋8OH－===CO＋6H2O。 ③固体氧化物(其中O2－可以在固体介质中自由移动) 正极：O2＋6e－===3O2－； 负极：CH3OH－6e－＋3O2－===CO2＋2H2O。 ④熔融碳酸盐(CO) 正极：O2＋6e－＋3CO2===3CO； 负极：CH3OH－6e－＋3CO===4CO2＋2H2O。 知识点6 新型电源 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。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”原理；在两极形成的电势差的驱动下，Li+可以从电极材料提供的“空间”中“嵌入”或“脱嵌”。 (2)锂离子电池充电时阴极反应式一般为C6+xLi++xe-===LixC6；放电时负极反应是充电时阴极反应的逆过程：LixC6-xe-===C6+xLi+。 (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。 3.浓差电池 浓差电池是利用物质的浓度差产生电势的一种装置。两侧半电池中的特定物质具有浓度差，离子均由“高浓度”移向“低浓度”，依据阴离子移向负极区域，阳离子移向正极区域判断电池的正极、负极，这是解答问题的关键。例如 ①a极：Ag-e-===Ag+(负极)；b极：Ag++e-===Ag(正极)。 ②N通过交换膜移向a极。 重难・核心突破 考点01 原电池及其工作原理 【例1】（2026·广东佛山·二模）研究小组用锌片和铜片做电极研究水果电池，实验数据如下表。下列说法不正确的是 实验编号 水果种类 电极间距离/cm 电流/μA 1 番茄 1 98.7 2 番茄 2 72.5 3 苹果 2 27.2 A．水果中的阳离子移向铜片 B．锌片做负极，发生氧化反应 C．水果电池电极间距离越大，电阻越小 D．实验2、3说明水果种类影响电流大小 【答案】C 【解析】原电池中阳离子向正极移动，铜片为该水果电池的正极，因此水果中的阳离子移向铜片，A正确；锌的金属活动性强于铜，锌片作负极，负极上锌失电子发生氧化反应，B正确；对比实验1、2，水果种类相同时，电极间距离越大，电流越小；电源电压相近时，由可知，电流越小电阻越大，因此电极间距离越大，电阻越大，C错误；实验2、3的电极间距离相同，仅水果种类不同，电流差异明显，说明水果种类影响电流大小，D正确；故选C。 解题技巧 判断原电池正负极的方法 【变式探究】（2026·广东茂名·三模）银首饰表面的黑色物质()可用口香糖包装纸(含Al)与热食盐水浸泡进行清洗，发生的反应为。下列说法正确的是 A．银首饰变黑属于电化学腐蚀 B．该清洗方法利用了电解原理 C．清洗过程中，移向口香糖包装纸(含Al) D．银首饰表面发生的变化为 【答案】D 【分析】银首饰表面的黑色物质（）可用口香糖包装纸（含）与热食盐水浸泡进行清洗，形成原电池，，失电子为负极，得电子为正极，以此分析； 【解析】银首饰变黑是Ag直接和空气中含硫物质反应生成，属于化学腐蚀，不是电化学腐蚀，A错误；该过程没有外接电源，利用的是原电池原理，不是电解原理，B错误；原电池中阳离子向正极移动，Al是负极，银首饰是正极，因此移向银首饰，不是铝制包装纸，C错误；银首饰表面发生还原反应，变化为：，D正确；故选D。 【变式探究】（2026·广东佛山·模拟预测）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】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；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；在正极得到电子，锰元素化合价降低，发生还原反应，C正确；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。 考点02 原电池电极的判断和电极方程式的书写 【例2】（2026·天津·模拟预测）南开大学陈军院士团队通过对钾-二氧化碳电池正负极同时改进，研制了一种稳定高效且可循环利用的电池。该电池原理如图所示，放电时Y极有碳单质生成。下列说法错误的是 A．放电时Y极为正极 B．放电时，X极的电极反应式为 C．放电时，该装置转移4 mol电子，Y极吸收44 g CO2 D．该装置不可将有机电解质换成水溶液 【答案】C 【分析】KSn合金X电极为负极，Y为正极，负极反应为，正极反应式为，放电总反应，则充电时，电解池的阴极反应为，阳极反应式为，据此解答。 【解析】放电时Y极转化为C单质，C元素化合价降低，发生还原反应，故Y极为正极，A正确；放电时X极为负极，KSn中K失电子生成K⁺，电极反应式为，B正确；Y极电极反应为，转移4mol电子时消耗3mol CO₂，质量为，不是44g，C错误；X极KSn合金中的K性质活泼，可与水剧烈反应，故不可将有机电解质换成水溶液，D正确；故选C。 解题技巧 电极方程式的书写方法 1.电极反应式书写的一般方法 2.已知总反应式的复杂电极反应式的书写方法 (1)首先写出较简单的电极反应式。 (2)复杂电极反应式＝总反应式－简单电极反应式。 (3)注意得失电子守恒。 【变式探究】（2026·河南郑州·模拟预测）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】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；碱性条件下，a极电极反应式为，B项错误；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；b极电极反应式为 ，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。 【变式探究】（2026·广东深圳·模拟预测）以稀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．外电路每通过电子，电极上产生 B．通过质子交换膜从右室移向左室 C．光解前后，溶液的不变 D．电极上发生氧化反应生成 【答案】D 【分析】电子从电极流出经外电路流向电极，结合总反应，可得电极反应：极：（氧化反应，生成），极：（还原反应，生成）。 【解析】由极反应可知，每转移电子生成，转移电子时，只生成，A错误；左室电极a反应生成，正电荷增多，右室电极b消耗，正电荷减少，为平衡电荷，通过质子交换膜从左室移向右室，B错误；总反应不断消耗水，稀硫酸浓度逐渐增大，增大，减小，C错误；由分析知在极失电子发生氧化反应，生成，D正确；故选D。 考点03 考查二次电池 【例3】（2026·湖北十堰·模拟预测）天津大学科研团队设计出一种有机软包电池，其电极在弯折拉伸下仍保持完整，放电时，Pt/C电极发生的反应为下列说法错误的是 A．充电时，电子由1，2-NQ极经外电路流向Pt/C极 B．放电时，每转移，Pt/C电极消耗 C．放电时，通过隔膜由左向右迁移 D．放电时，1，2-NQ电极发生还原反应 【答案】B 【分析】首先判断电极：放电时Pt/C电极上失电子发生氧化反应，因此Pt/C是原电池负极，右侧1，2-NQ是正极，得电子发生还原反应，逐一分析选项。 【解析】充电时为电解池，原电池负极Pt/C充电时作阴极，原电池正极1，2-NQ充电时作阳极；电解池中电子由阳极经外电路流向阴极，因此电子由1，2-NQ极经外电路流向Pt/C极，A正确；转移时，消耗的物质的量为1 mol，但题干未说明是标准状况，无法确定氢气体积为22.4 L，B错误；原电池中阳离子向正极迁移，负极Pt/C在左，正极1，2-NQ在右，因此通过隔膜由左向右迁移，C正确；放电时1，2-NQ电极为正极，得电子发生还原反应，D正确；故选B。 解题技巧 充电电池工作原理 【变式探究】（2026·江西赣州·模拟预测）一种水系混合盐电解质电致变色电池的结构如图所示（AGF为酸改性石墨箔），工作原理为 ，电池储能过程中电极颜色会加深。下列说法正确的是 A．放电时，负极的颜色会加深 B．放电时，AGF发生氧化反应 C．充电时，阳极反应为 D．充电时，薄膜增重 ，理论上电路中转移 【答案】D 【分析】该水系混合盐电解质电致变色电池由薄膜电极与AGF酸改性石墨烯电极构成，依靠电解液中、迁移完成充放电循环；放电状态下薄膜充当原电池正极，发生还原反应，电极颜色加深，AGF电极作为原电池负极，发生氧化反应；充电时反应逆向进行，薄膜变为电解池阳极，发生氧化反应，电极颜色变浅，AGF电极变为电解池阴极，发生还原反应，电池储能阶段电极颜色改变显著，具备电致变色的特征。 【解析】储能（充电）时电极颜色加深，放电时是正极，发生逆向反应，分解变回，颜色变浅；放电负极是AGF，不存在颜色加深现象，A错误；放电时AGF为负极，、单质失去电子变为、，发生氧化反应的是金属、 ，AGF仅为载体，、在极得电子被还原，AGF本身不发生还原反应，B错误；充电时阳极是AGF电极， 失去电子，从0价转化为+2价、 从0价转化为+3价， 失， 失，总失电子 ，阳极反应式应失电子数为，C错误；充电时，结合 、 生成，固体增加的质量为 与 的总质量 ；、 失去的电子全部被中 得到，转移电子总物质的量为，D正确；故选D。 【变式探究】（2026·湖北武汉·模拟预测）我国科学家设计了以金属 和负载金属 的碳纳米管为电极，以无水含锂有机物为电解质的可充电锂电池体系。如图所示，该体系通过电池放电生成 催化界面，实现了在常温常压条件下低能耗合成氨。 下列说法错误的是 A．放电时， ，将 附着在 表面 B．延长放电时间，能生成更多 ，增加 催化剂活性 C． 键能大，不易解离为 原子， 催化剂能降低解离时的活化能 D．充电时，需要额外消耗少量电能以除去催化剂表面吸附的杂质并恢复到初始放电状态 【答案】B 【分析】该可充电锂电池放电时，金属Li电极作负极，Li失电子生成，迁移至Ru正极表面发生反应，生成的作为催化界面，吸附、并断裂键，常温常压下催化二者合成；充电时外接电源，将放电生成的、等产物还原复原为Li电极与Ru电极，过程中需额外耗电脱除催化剂表面吸附杂质，恢复初始放电状态。 【解析】放电时Li为负极，失电子生成后移向正极（Ru电极），发生反应 ，使Li附着在Ru表面，A正确；放电过程中Li作为负极被氧化消耗，不会生成更多Li，且催化剂活性由其本身性质决定，延长放电时间无法增加LiRu的活性，B错误； 键能大，断裂难度高，催化剂的作用是降低反应活化能，因此LiRu可以降低解离时的活化能，C正确；充电时需要将放电过程生成的产物重新转化为初始电极物质，同时除去催化剂表面吸附的杂质，因此需要消耗少量电能恢复到初始放电状态，D正确；故选B。 考点04 考查燃料电池 【例4】（2026·河南濮阳·三模）一种熔融碳酸盐燃料电池的工作原理如图所示。下列有关该电池的说法错误的是 A．电池工作时，电极A的电势低于电极B的电势 B．电池工作时，向电极A移动 C．电极A上发生的电极反应为 D．常温下，提高、、、的流速，可输出更多电能 【答案】D 【分析】根据图示，放电时，电极A上CO、H2失电子发生氧化反应生成CO2和水，A是负极；电极B上氧气得电子发生还原反应结合二氧化碳生成碳酸根离子，B是正极。 【解析】电池工作时，电极A是负极、B是正极，A极电势低于电极B的电势，故A正确；电池工作时，电极A是负极、B是正极，向电极A移动，故B正确；电极A上CO、H2失电子发生氧化反应生成CO2和水，发生的电极反应为，故C正确；该电池的电解质是熔融盐，常温下，该电池无法工作，故D错误；故选D。 解题技巧 解答燃料电池题目的方法技巧 1.要注意介质是什么，是电解质溶液还是熔融盐或氧化物。 2.通入燃料的电极为负极，通入氧气的电极为正极。 3.通过介质中离子的移动方向，可判断电池的正、负极，同时考虑该离子参与移向电极的电极反应。 【变式探究】（2026·四川眉山·模拟）燃料电池是燃料(如CO、H2、CH4、C2H6等)与氧气(或空气)反应将化学能转变为电能的装置，若电解质溶液是强碱溶液，下列关于乙烷(C2H6)燃料电池的说法正确的是(　　) A.通入5.6 L O2完全反应后，有1 mol电子发生转移 B.负极反应式：C2H6＋18OH－＋14e－2C＋12H2O C.该电池工作时，正极附近溶液的碱性增强 D.燃料电池的优点之一是燃料反应时化学能全部转化为电能 【答案】C 【解析】气体所处的状态未知，不能计算5.6 L O2的物质的量，故A错误；乙烷燃料电池中，负极上乙烷失去电子发生氧化反应，电解质溶液呈碱性，则其电极反应式为C2H6＋18OH——14e－2C＋12H2O，故B错误；该电池工作时，正极反应为O2＋4e－＋2H2O4OH－，生成OH－，正极附近溶液的碱性增强，故C正确；燃料的化学能不能全部转化为电能，还转化为热能等其他形式的能量，故D错误。 【变式探究】（2026·山东青岛·模拟）如图所示是一种以液态肼(N2H4)为燃料，氧气为氧化剂，某固体氧化物为电解质的新型燃料电池。该固体氧化物电解质的工作温度在700～900 ℃时，O2－可在该固体氧化物电解质中自由移动，反应产物均为无毒无害的物质。下列说法正确的是(　　) A.电池内的O2－由电极乙移向电极甲 B.电池总反应为N2H4＋2O22NO＋2H2O C.当电极甲上有1 mol N2H4消耗时，电极乙上有22.4 L O2参与反应 D.电池外电路的电子由电极乙移向电极甲 【答案】A 【解析】该装置中电极甲为负极，电极乙为正极，所以O2－由电极乙移向电极甲，A项正确；电池的总反应为N2H4＋O2N2＋2H2O，B项错误；当电极甲上消耗1 mol N2H4时，电极乙上就有1 mol O2参与反应，但题目没有指明是否处于标准状况，无法计算O2的体积，C项错误；在外电路中，电子由负极(电极甲)移向正极(电极乙)，D项错误。 考点05 考查新型电池 【例5】（2026·浙江温州·二模）下图甲是处理废水中的氯乙烯()的微生物电池装置，图乙是同时利用此装置在铁上镀铜。下列说法不正确的是 A．该电池工作时可能需要对其进行散热处理 B．M极的电极反应为： C．理论上极消耗氯乙烯，则电极减少 D．乙中的溶液换成铜氨溶液可使镀层更光亮 【答案】C 【分析】甲为微生物原电池，氯乙烯在M极发生氧化反应，因此M是负极，氯乙烯中C元素的平均化合价为-1，一分子氯乙烯被氧化为二氧化碳时失去10个电子，电极方程式为：，N是正极，电极方程式为：；乙为铁上镀铜，镀层金属Cu作阳极（接电源正极），待镀铁件作阴极（接电源负极）。 【解析】原电池工作过程中伴随能量变化，部分化学能转化为热能，可能导致温度升高影响微生物活性，因此工作时需要散热处理，A正确；M极氯乙烯失电子被氧化为，配平后电极反应为：，电荷、原子均守恒，B正确；1 mol氯乙烯反应转移10 mol电子，因此0.1 mol氯乙烯反应转移1 mol电子；Cu电极为阳极，发生反应；，转移1 mol电子时，溶解Cu的物质的量为0.5 mol，质量为，即Cu电极减少32 g，不是6.4 g，C错误；铜氨溶液中以络合离子形式存在，游离浓度低，Cu沉积速率慢，能得到更均匀光亮的镀层，D正确；故选C。 【变式探究】（2026·甘肃嘉峪关·模拟预测）我国学者利用催化剂的选择性（可选择性的促进某种反应的进行）成功设计了钠等活泼金属/海水高储能电池（装置如图，固体电解质只允许钠离子通过），有望用于航海指示灯的能源。下列说法不正确的是 A．有机液若换为稀硫酸，电池使用效率更高 B．放电时，钠电极的电势低于催化电极 C．催化电极的电极反应式为： D．放电时，电路中转移电子，钠电极质量减少 【答案】A 【分析】由题意和示意图可知，钠为活泼金属，故钠极为负极，负极反应为Na－e-=Na+，催化电极为正极，故正极反应为2H2O+4e-+O2=4OH-，据此分析； 【解析】有机液若换为稀硫酸，金属钠是活泼金属，会与酸发生剧烈的反应，会导致金属钠被消耗，电池使用效率下降，A错误；放电时，钠为负极，正极电极的电势高于负极，B正确；放电时，催化电极为正极，发生得电子的还原反应，电极反应为：2H2O+4e-+O2=4OH-，C正确；根据电子守恒，每转移2 mol电子，理论上有2 mol Na反应溶解，钠电极质量减少46 g，D正确；故选A。 【变式探究】（2026·河南开封·模拟预测）我国科研小组研发了一种以为固体电解质的锂电池(自由移动)，结构如图所示，两电极材料分别为和石墨烯()。使用前，先将电池充电激活至电压为，此时转化为；放电至时，电极材料中检测到大量的。下列说法错误的是 A．放电时，电极的电势高于电极 B．放电至过程中，电极的电极反应式为 C．充电过程中，移向电极，固体电解质中的质量分数不变 D．当电路中通过电子时，理论上两电极的质量变化差为 【答案】B 【解析】放电时电极材料转化为，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，所以电极的电势高于电极，A正确；放电过程中，电极材料转化为，电极的电极反应式为，B错误；充电时，电极是阴极，电极反应式，移向电极，阳极电极反应式（），阴极消耗多少，阳极就会生成多少，所以固体电解质中的质量分数不变，C正确；当电路中通过电子时，以放电为例电极的电极反应式为，N电极，当电路中通过电子时，电极增加，N电极减少，理论上两电极质量变化量的差值为的质量，即质量相差7克，D正确；故选B。 拔高・分层集训 基础演练 1.（2026·北京·模拟预测）新型化学电池Zn-K2FeO4，能量密度大、体积小、重量轻、寿命长、无污染。下列关于其放电时的说法错误的是(　　) A.负极发生失电子的氧化反应 B.将化学能转化为电能 C.K2FeO4在正极得电子 D.阳离子向负极移动 【答案】D 【解析】原电池放电时，负极发生失电子的氧化反应，A正确；原电池放电过程是将化学能转化为电能，B正确；新型化学电池Zn-K2FeO4中，Zn作负极，K2FeO4在正极得电子，C正确；原电池放电时，电解质中的阳离子向正极移动，D错误。 2.（2026·黑龙江·模拟预测）下列与甲、乙两套装置有关的说法正确的是(　　) A.甲、乙装置中，锌棒均作负极，发生氧化反应 B.甲中锌棒直接与稀H2SO4接触，故甲生成气泡的速率更快 C.甲、乙装置的电解质溶液中，阳离子均向碳棒定向迁移 D.乙中盐桥设计的优点是迅速平衡电荷，提高电池效率 【答案】D 【解析】甲不是原电池，故A错误；甲中锌棒直接与稀H2SO4接触，发生化学腐蚀，乙中构成了原电池，负极失去电子速率加快，因此正极放出氢气的速率增大，故乙生成气泡的速率更快，B错误。 3.（2026·河北石家庄·模拟预测）镁－空气电池广泛应用于海洋探索等领域。该电池在工作时，下列说法不正确的是(　　) A.空气中的O2是正极反应物 B.Mg电极的电极反应式为Mg－2e－Mg2＋ C.电子的移动方向：镁电极→导线→正极 D.当外电路转移4NA电子时，理论上有22.4 L空气参与反应 【答案】D 【解析】空气中的O2在正极得到电子，是正极反应物，A项正确；Mg在负极失电子生成Mg2＋，电极反应式为Mg－2e－Mg2＋，B项正确；电子从负极经过导线流向正极，C项正确；由正极电极反应式O2＋2H2O＋4e－4OH－有O2～4OH－～4e－，当外电路中转移4 mol电子时，消耗氧气1 mol，即22.4 L(标准状况下)，但空气中氧气只占21％，所需空气不止22.4 L，故D错误。 4.（2026·山西长治·模拟预测）铅酸蓄电池是汽车常用的蓄电池，其构造如图所示。下列说法不正确的是(　　) A.电池放电时，负极质量减轻 B.电池放电时，c(H＋)减小 C.电池充电时总反应为2PbSO4＋2H2OPb＋PbO2＋2H2SO4 D.铅酸蓄电池的缺点是笨重、比能量低 【答案】A 【解析】放电时，负极Pb失去电子转化为PbSO4，负极质量增加，A项错误；放电过程中消耗H2SO4，溶液中c(H＋)减小，B项正确。 5.（2026·湖南衡阳·模拟预测）根据光合作用原理，设计如图原电池装置。下列说法正确的是(　　) A.a电极为原电池的正极 B.外电路电流方向是a→b C.b电极的电极反应式为O2＋2e－＋2H＋H2O2 D.a电极上每生成1 mol O2，通过质子交换膜的H＋为2 mol 【答案】C 【解析】根据题图可知，a极上H2O转化为H＋和O2，发生氧化反应，则a电极为原电池的负极，A项错误；a电极为负极，b电极为正极，外电路电流方向应从正极到负极，即b→a，B项错误；a电极上每生成1 mol O2，转移4 mol电子，则通过质子交换膜的H＋为4 mol，D项错误。 6.（2026·河北安阳·模拟预测）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1 Ah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3.9 g钾时，铅酸蓄电池消耗0.9 g水 【答案】D 【解析】金属性强的钾易与氧气反应，为防止钾与氧气反应，电池所选择隔膜应允许K＋通过，不允许O2通过，故A正确；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，作电解池的阳极，故B正确；生成1 mol超氧化钾时，消耗1 mol氧气，两者的质量比为(1 mol×71 g·mol－1)∶(1 mol×32 g·mol－1)≈2.22∶1，故C正确；铅酸蓄电池充电时的总反应为2PbSO4＋2H2OPbO2＋Pb＋2H2SO4，反应消耗2 mol水，转移2 mol电子，由得失电子守恒可知，消耗3.9 g钾时，铅酸蓄电池消耗水的质量为×18 g·mol－1＝1.8 g，故D错误。 7.（2026·陕西榆林·模拟预测）我国科学家发明了一种“可固氮”的镁－氮二次电池，其装置如图所示，下列说法不正确的是(　　) A.固氮时，电池的总反应为3Mg＋N2Mg3N2 B.脱氮时，钌复合电极的电极反应式为 Mg3N2－6e－3Mg2＋＋N2↑ C.固氮时，外电路中电子由钌复合电极流向镁电极 D.当无水LiCl-MgCl2混合物受热熔融后电池才能工作 【答案】C 【解析】固氮时该装置为原电池，镁为活泼金属，作负极，被氧化成Mg2＋，钌复合电极为正极，氮气在电极上发生还原反应生成N3－，与熔融电解质中镁离子生成Mg3N2，所以总反应为3Mg＋N2Mg3N2，故A正确；脱氮时，－3价的氮被氧化，Mg3N2失电子发生氧化反应生成氮气，电极反应：Mg3N2－6e－3Mg2＋＋N2↑，故B正确；固氮时，镁电极为负极，外电路中电子由负极镁电极流向钌复合电极，故C错误；无水LiCl-MgCl2混合物常温下为固体，无自由移动离子，不能导电，受热熔融后产生自由移动离子导电，电池才能工作，故D正确。 8.（2026·浙江金华·模拟预测）有一种新型二次电池，该电池的负极为铝，正极为 ，Cn表示石墨；电解质为烃基取代咪唑阳离子(和)阴离子组成的离子液体。电池放电时，负极产物为双核配离子(含有Al-Cl-Al的结构，所有原子最外层都满足8电子稳定结构)。下列说法中正确的是 A．双核配离子中含有两个Al-Cl-Al的结构 B．放电时负极反应为： C．充电时阳极反应为： D．放电时电解质溶液中阴、阳离子物质的量的总和不断减小 【答案】B 【分析】在放电过程中为原电池，负极为铝，电极反应式为，正极为，电极反应式为；在充电过程中为电解池，阴极为Al，电极反应式为，阳极为，电极反应式为，由此解答； 【解析】双核配离子为，是两个共用一个Cl原子，结构为，因此只有一个1个Al-Cl-Al桥结构；由分析可知，放电时，负极为铝，电极反应式为，B正确；由分析可知，阳极为，电极反应式为，C错误；放电过程中阳离子不参与反应，反应前后阴离子总物质的量不变，故阴、阳离子物质的量总和不变，D错误；故选B。 9.（2026·甘肃陇南·一模）某新型水系锌离子二次电池的正极为层状，负极为Zn，电解液为溶液。研究发现，引入碱金属阳离子到层会扩大层间距并稳定其结构。下列说法错误的是 A．放电时，负极的电极反应式为 B．放电时，电解液中移向层状 C．充电时，阴极区溶液pH会逐渐升高 D．引入碱金属阳离子到层会减小扩散阻力，提高电池的比能量 【答案】B 【解析】放电时负极的Zn失去电子形成，电极反应式为，正极的电极反应式为，A正确；放电时，阳离子向正极移动，阴离子应移向负极，B错误；充电时阴极的电极反应式为，消耗会使阴极区溶液pH升高，此外，阴极可能发生副反应，产生，C正确；引入碱金属阳离子到层会扩大层间距，层间距增大可降低嵌入或脱出的能垒，减小扩散阻力，提高电池的比能量，D正确；故选B。 10.（2026·浙江宁波·二模）铅酸蓄电池是一种历史悠久的商用电池，其结构如图所示。下列有关铅酸蓄电池的说法正确的是 A．放电时，负极反应为 B．放电时，铅酸蓄电池的pH保持不变 C．充电时，当电路中有2 mol电子发生转移时，阳极质量减少96 g D．充电时，因得电子能力，阴极可能会产生氢气 【答案】D 【分析】铅酸蓄电池的总反应为：，逐一分析选项。 【解析】放电时负极Pb失电子，生成的会与结合生成难溶，正确负极反应为，A错误；放电过程消耗硫酸、生成水，硫酸浓度降低，浓度减小，pH增大，B错误；充电时阳极反应为，转移2 mol电子时，1 mol固体转化为1 mol固体，固体质量减少，不是96 g，C错误；由金属活动性顺序可知，单质还原性，因此阳离子得电子能力，充电时阴极发生主反应，当充电电压过高时，溶液中的也可能在阴极得电子生成氢气，发生副反应，因此阴极可能产生氢气，D正确；故选D。 能力进阶 11.（2026·北京昌平·二模）一种高性能的碱性硼化钒()—空气电池装置示意图如下。 总反应为：(中的化合价为) 该电池工作时，下列说法不正确的是 A．复合碳电极上发生还原反应 B．电极发生反应： C．若有(标准状况)参与反应，有通过阴离子交换膜移向负极 D．正极区溶液的降低、负极区溶液的升高 【答案】D 【分析】由题可知，该电池中，中V的化合价升高，发生失电子的氧化反应，所以电极为负极；复合碳电极通入空气，为正极，发生得电子的还原反应。 【解析】复合碳电极为正极，得电子，发生还原反应，A正确；负极失电子，结合总反应配平可得电极反应：，电荷、原子均守恒，B正确；标准状况下物质的量为0.01 mol，参与反应转移4 mol电子，故反应转移0.04 mol电子；原电池中阴离子移向负极，为维持电荷平衡，转移0.04 mol电子时，有通过阴离子交换膜移向负极，C正确；正极反应为，生成，正极区pH升高；负极反应消耗，负极区pH降低，D错误；故选D。 12.（2026·山西·二模）2025年9月，我国成功开发出全球首款“室温可充电全固态氢负离子电池”，该研究团队利用储氢材料作正极，贫氢的作负极，以氢化钡（）薄层包裹三氢化铈（）复合氢化物为电解质，其工作原理如图所示，经分析正极放电后生成和。下列说法错误的是 A．该电池放电时，向右移动 B．该电池充电时，阴极发生反应： C．该电池存储和释放能量时伴随的移动 D．该电池放电时，正极发生反应： 【答案】B 【分析】经分析正极放电后生成和，则正极上得电子，电极反应为，负极上失电子产生，电极反应为，则阴极反应为； 【解析】根据题干示意图，放电时H－向右移动，A正确；该电池充电时，阴极发生反应：，B错误；以氢化钡（）薄层包裹三氢化铈（）复合氢化物为电解质，传导，该电池存储和释放能量时伴随的移动，C正确；该电池放电时，正极得电子，发生反应：，D正确；故选B。 13.（2026·云南文山·三模）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，电解质溶液为硫酸盐溶液。下列说法不正确的是 A．充电时，a与外接电源的负极相连 B．充电时，电池总反应为 C．放电时，外电路的电流方向为b→a D．放电时，理论上当电路中转移0.2 mol电子时，左室溶液质量减少15.2 g 【答案】D 【分析】全铁液流电池放电时原理为，a极为负极，发生氧化反应，电极材料为负载铁的石墨，b极为正极，发生还原反应，电极材料为石墨；充电时，a极为阴极，发生还原反应，b极为阳极，发生氧化反应，以此作答； 【解析】充电时，a极为阴极，与外接电源的负极相连，A正确；根据分析，充电时，电池总反应为，B正确；放电时，a极为负极，b极为正极，外电路的电流方向为b→a，C正确；放电时，理论上当电路中转移0.2 mol电子时，左室生成0.1 mol，为维持电荷守恒，有0.1mol通过阴离子交换膜由右室移向左室，则左室溶液质量增加5.6 g+9.6 g=15.2 g，D错误；故选D。 14.（2026·河南新乡·三模）我国某科研团队以NaAlH4、CeH2为电极组装了世界首例氢负离子电池。现以该电池作为电源，模拟氯碱工业制备Cl2.已知：为降低电压需求，图中氯碱工业已改进。 下列说法错误的是 A．隔膜Ⅱ为阴离子交换膜，隔膜Ⅲ为阳离子交换膜 B．电解所需电压更低的原因可能是氧气得电子能力更强 C．放电时电极b反应为 D．每生成0.1 mol Al，电极d消耗标准状况下3.36 L O2 【答案】D 【分析】首先判断电极：左侧氢负离子电池中，电极a：，失电子，为负极；电极b：反应为，得电子，为正极；右侧电解池中，电极c：失电子生成，为阳极，接原电池正极b；电极d为阴极，接原电池负极a，在d上得电子：。 【解析】原电池中，由正极b(生成)通过隔膜Ⅱ移向负极a(消耗)，因此隔膜Ⅱ允许阴离子通过，为阴离子交换膜；电解池中，阳极区的需要通过隔膜Ⅲ进入阴极区得到，因此隔膜Ⅲ为阳离子交换膜，A正确；传统氯碱工业阴极是水得电子生成，该改进工艺阴极是得电子，得电子能力强于水，因此所需电解电压更低，B正确；电极b为正极，发生得电子反应，配平后反应为，原子、电荷均守恒，C正确；生成时，根据电极b的反应，，转移总电子为；阴极d上得电子生成，，因此消耗的物质的量为，标况下体积为，不是，D错误；故选D。 15.（2026·黑龙江哈尔滨·三模）某新型锂离子电池装置如图所示，电池总反应为：，下列说法正确的是 A．放电时，由正极向负极移动 B．充电时，电路中通过0.2 mol ，负极材料增重1.4 g C．放电时，正极反应为： D．充电时，Ni负极耳与电源正极相连 【答案】B 【分析】根据电池总反应：，可知，放电时原电池负极(Cu箔上的)发生氧化反应，失电子，电极反应为，正极（Al箔上的）发生还原反应，得电子，电极反应为，此时，Li+从负极向正极移动；充电时电解池连接负极的阴极，发生还原反应，电极反应为，阳极电极反应为，此时，Li+从阳极向阴极移动； 【解析】放电时，原电池中阳离子由负极向正极移动，A错误；充电时，根据阴极（负极）电极反应为，电路中通过0.2 mol ，会结合0.2 mol，负极材料增重的质量为的质量，即=1.4 g，B正确；放电时，正极是发生得电子的还原反应，电极反应式为：，C错误；原电池的负极（Ni负极耳连接的电极）在充电时，需要作电解池的阴极，所以Ni负极耳与电源负极相连，D错误；故选B。 16.（2026·陕西西安·模拟预测）近年来国家大力扶持新能源项目建设。图1是太阳能电池工作示意图，可与图2石墨烯锂电池联合使用。已知石墨烯锂电池的反应式为：(M=Mn、Co、Ni)，下列说法错误的是 A．给石墨烯锂电池充电时，Y接太阳能电池的P电极 B．能量密度是电池在单位质量或单位体积下释放的电能，石墨烯锂电池有能量密度高的优点 C．石墨烯锂电池放电时，负极电极反应式为： D．石墨烯锂电池充电时，每转移2 mol电子，图2阳极质量减少7 g 【答案】D 【分析】判断电极性质，图1太阳能电池中，电子聚集在N电极，因此N为负极，P为正极，图2石墨烯锂电池放电时，阳离子 Li+移向Y电极，原电池中阳离子向正极移动，因此放电时X为负极，Y为正极，由此作答； 【解析】给电池充电时，原电池的正极Y作阳极，阳极需要接外接电源的正极，太阳能电池P为正极，因此Y接P电极，A正确；石墨烯比表面积大，储锂能力强，石墨烯锂电池具有能量密度高的优点，B正确；放电时负极LixC6失电子，Li脱出生成Li+，电极反应为LixC6−xe−=xLi++C6，C正确；充电时，阳极Y的反应为：LiMO2−xe−=Li1−xMO2​+xLi+，每转移x mol电子，阳极脱去x mol Li+。转移2 mol电子时，脱去2 mol Li+，质量减少为2 mol×7 g/mol=14 g，不是7 g，D错误；故选D。 17.（2026·安徽合肥·二模）我国科研人员设计出一种双功能光电化学电池，工作原理如图所示。碱性条件下，该电池通过控制开关分别与或连接，可实现制备、光照充电或暗场放电。已知光照下光电极(PTTh)被激发产生电子和空穴 。下列说法正确的是 A．开关接时，光电极与电源正极连接 B．光照充电时，光电极附近溶液的变小 C．暗场放电时，负极的电极反应式为 D．光照时若光电极累计产生，理论上暗场放电时可以氧化 【答案】D 【分析】开关接时为电解池，光电极上转化为，元素化合价降低，为阴极，当开关接时为原电池，Cu催化电极上醛基转化为羧酸根离子，发生氧化反应，故Cu催化电极为负极，中间电极在电解池中充当阳极，发生氧化反应，原电池中充当正极，发生还原反应，据此解答。 【解析】由分析可知，开关接时为充电过程，光电极为阴极，应与电源负极连接，A错误； 光照充电时，光电极反应为，生成，附近溶液变大，B错误；暗场放电时，中间电极为正极，发生得到电子的还原反应，元素化合价降低，转化为；负极是催化电极，发生醛基被氧化为羧基的反应：-2e-+3OH-=+2H2O，C错误；光照时产生对应充电过程转移电子，可将氧化为；暗场放电时转移电子，中醛基被氧化时每个分子失个电子，故理论上可氧化糠醛，D正确；故选D。 18.（2026·广东深圳·二模）准固态氯离子二次电池以金属有机框架(MOF)材料为电解质，其中，形成多孔结构框架，依靠传输Cl-实现电荷转移，其工作原理如图所示。下列说法错误的是 A．放电时，正极反应为：FeOCl+e- = FeO+Cl- B．放电时，Cl-从左侧经MOF向右侧迁移 C．Li+不能迁移通过的主要原因是多孔结构框架对Li+有强烈的静电排斥 D．充电时，阳极质量减少，阴极质量增加，且两者变化量相等 【答案】D 【分析】由题干图示信息可知，放电时Li电极的电极反应为：Li-e-+Cl-=LiCl，即Li为负极，左侧电极为正极，发生还原反应，即电极反应为：FeOCl+e- = FeO+Cl-，充电时Li电极为阴极，电极反应为：LiCl+e-= Li+Cl-，左侧电极是阳极，电极反应为：FeO+Cl- -e- = FeOCl，据此分析解题。 【解析】由分析可知，放电时，左侧电极是正极，电极反应为：FeOCl+e- = FeO+Cl-，A正确；由分析可知，放电时，左侧电极为正极，Li电极为负极，原电池中阴离子由正极移向负极即Cl-从左侧经MOF向右侧迁移，B正确；由题干信息可知，MOF带正电，故Li+不能迁移通过的主要原因是多孔结构框架对Li+有强烈的静电排斥，C正确；由分析可知，充电时，阳极反应为：FeO+Cl- -e- = FeOCl，即阳极质量增加，阴极反应为：LiCl+e-= Li+Cl-，则阴极质量减少，结合电子守恒，阳极增加的质量与阴极减少的质量相等，D错误；故选C。 19.（2026·广东江门·二模）基于非对称电解质构型的准固态高压锌-空气二次电池（Zn-MEM可快速传导碱金属离子并防止酸碱中和）的结构如图。下列说法错误的是 已知：Zn(OH)2的性质与Al(OH)3相似。 A．充电时，Pt/C应连接电源正极 B．放电时，负极的电极反应式为 C．理论上，每转移2 mol ，正极区质量增加78 g D．放电时，两侧电解质溶液不可互换 【答案】C 【分析】图中二次电池作原电池时，Zn作负极，被氧化为，由于性质与相似，故进一步溶解在KOH溶液中得到，电极反应式为：，Pt/C作正极，在正极上反应被还原为，电极反应式为：，作电解池时则电极与电极反应与上述内容相反。 【解析】由分析可知，放电时Pt/C作正极，故充电时Pt/C作阳极发生氧化反应，应连接电源正极，A正确；由分析可知，放电时负极的电极反应式为，B正确；理论上，每转移2 mol ，有2 mol 由负极区迁移至正极区，同时正极区有0.5 mol 参与反应生成，故正极区质量增加2mol×39g/mol+0.5mol×32g/mol=94 g，C错误；若互换两侧溶液，Zn在酸中会直接发生析氢腐蚀，与预期反应不符，D正确；故选C。 20.（2026·河南郑州·二模）近日，中国科学院大连物化研究所团队开发出新型核壳结构氢负离子电解质，并成功构建了首例氢负离子原型电池，电池以氢化钡（）薄层包覆三氢化铈（）为固体电解质，其工作原理示意图如下所示。下列说法错误的是 A．放电时，a作正极，b作负极 B．放电时，正极反应式为 C．充电时，向a极移动 D．充电时，电池的总反应为 【答案】B 【分析】根据图中信息，放电时a极 和，化合价降低，发生还原反应，a极为正极，则充电时为阳极；放电时b极转化为，化合价升高，b极为负极，则充电时为阴极，据此分析。 【解析】根据分析，放电时a极 和，Al化合价降低，发生还原反应，a极为正极；放电时b极转化为，Ce化合价升高，b极为负极，A正确；该电池为氢负离子电解质体系，H为价，且该反应电荷不守恒：左边总电荷为，右边总电荷为。正确的正极反应为：，B错误；充电时该装置为电解池，原放电时的正极a变为电解池的阳极，电解池中阴离子向阳极移动，因此向a极移动，C正确；放电时总反应为：，充电为放电的逆过程，因此充电总反应为，D正确；故选B。 真题实战 1.（2026·江苏·高考真题）镁锰干电池的结构如图所示，作电解质，干电池的总反应式：，该电池缺点是易“鼓包”。下列说法正确的是 A．镁合金作负极，发生还原反应 B．电池工作过程中，从负极向正极迁移 C．引起“鼓包”的反应： D．参加反应，理论上外电路通过的电子总量为 【答案】D 【解析】镁合金作负极，但发生的是氧化反应，非还原反应，A错误；Br⁻为阴离子，在原电池中应向负极迁移，而非从负极向正极迁移，B错误；“鼓包”若因气体产生，该方程式生成O2，但是Mg是强还原剂，反应中Mg应该被氧化，O不会被氧化生成O2；鼓包实际是Mg与水发生副反应生成H2，C错误；由总反应可知，2 mol MnO₂参与反应时转移2 mol电子，故1 mol MnO2参与反应时，外电路通过电子总量为1 mol，D正确；故选D。 2.（2026·湖南·高考真题）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(-有机溶剂作电解质溶液，难溶于该溶剂)。下列说法错误的是 A．往电极材料中添加石墨，可增强其导电性 B．正极反应式为 C．放电时，从负极向正极移动 D．每消耗负极材料，理论上外电路中通过了 【答案】B 【分析】该扣式电池中，活泼金属作负极，作正极，以此解答。 【解析】石墨具有良好的导电性，添加到电极材料中可增强电极的导电性，A正确；题干明确难溶于有机溶剂，无法电离出自由移动的，正极反应物是固体，正极反应应为，B错误；原电池放电时，阳离子向正极移动，因此从负极向正极移动，C正确；负极反应为，2.1g 的物质的量为，理论上外电路中通过，D正确；故选B。 3.（2026·贵州·高考真题）储能技术是新能源产业发展的重要支撑。一种基于TEMPO衍生物作为正极储能活性材料的水系有机液流电池的工作原理如图。 下列说法正确的是 A．充电时，电极a发生氧化反应 B．充电时，电子从电源的负极流向a极，由b极流向电源的正极 C．放电时，正极反应为 D．放电时，外电路转移2 mol电子，理论上负极区溶液质量减少71 g 【答案】B 【分析】放电时，a是负极，电极反应：，b是正极，电极反应：，充电时，a是阴极，b是阳极，电极反应与原电池相反，据此解答。 【解析】充电时电极a连接电源负极，为阴极，得电子发生还原反应，A错误；充电时电子仅在外电路移动，由电源负极流向阴极a，再由阳极b流向电源正极，B正确；放电时正极发生得电子的还原反应，正确反应为，选项给出的是失电子的氧化反应，C错误；放电时阴离子向负极移动，转移2 mol电子时，有2 mol 进入负极区，负极区溶液质量增加71 g，而非减少，D错误；故选B。 4.（2026·河南·高考真题）一种多组串联的电化学装置可以同时产生和，其工作原理如图所示。其中均为电极，每组装置左侧均为高浓度盐酸，右侧均为低浓度盐酸。该装置工作时仅在石墨电极与铂电极上产生气体。 下列说法错误的是 A．工作时，铂电极上产生 B．工作时，电极、、的质量均减小 C．定期互换直接相连的电极，并恢复溶液浓度，整个装置可再次运行 D．将盐酸换为对应浓度溶液，使用阳离子交换膜，每组装置启动时均生成 【答案】D 【分析】整个装置中，中间串联的是原电池，左右两边是电解池，石墨电极为阳极，发生氧化反应：2Cl⁻ - 2e⁻ = Cl2↑，铂电极为阴极，发生还原反应：2H+ + 2e⁻ = H2↑。在原电池装置中，a2~an-1均为Ag/AgCl电极，偶数电极为负极，电极反应：Ag - e⁻ + Cl⁻ = AgCl，奇数电极为正极，电极反应：AgCl + e⁻ = Ag + Cl⁻，据此分析各选项； 【解析】铂电极是阴极，H+在阴极得电子生成H2：2H+ + 2e⁻ = H2↑，A正确；工作时，电极为阴极，电极反应：AgCl + e⁻ = Ag + Cl⁻，、等奇数电极为正极，电极反应：AgCl + e⁻ = Ag + Cl⁻，均是AgCl转化为Ag，质量减小，B正确；在装置运行过程中：左侧高浓度盐酸中，Cl⁻被消耗，同时H+通过质子交换膜迁移到右侧，最终，左侧盐酸浓度降低，右侧盐酸浓度升高；且a1、a3、…、an-1电极质量减小，a2、a4、…、an电极质量增加。若定期将直接相连的Ag/AgCl电极互换，并恢复两侧盐酸浓度，可使装置恢复到初始状态，再次运行，C正确；将盐酸换为NaCl溶液、使用阳离子交换膜时，阳极反应：2Cl⁻ - 2e⁻ = Cl2↑；阴极反应，Na+会通过阳离子交换膜向阴极移动，在铂电极附近生成NaOH。但中间的装置中，Ag/AgCl电极发生反应：Ag - e⁻ + Cl⁻ = AgCl和AgCl + e⁻ = Ag + Cl⁻，不会生成NaOH，D错误；故选D。 5.（2026·云南·高考真题）一种“双模式”锂电池工作原理如图。已知：只参与模式Ⅰ的充放电，其放电时反应方程式为。下列说法正确的是 A．充电时，模式Ⅱ的反应为 B．充电时，若外电路通过1 mol电子，则石墨电极最多生成 C．放电时，体系中的向电池的锂电极迁移 D．放电时，分别消耗，模式Ⅰ理论放电量大于模式Ⅱ 【答案】D 【分析】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。 【解析】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，根据守恒关系可知模式II的反应为，A项错误；模式I充电时总反应为，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；放电时，Li+移向正极，即石墨电极，C项错误；放电时，模式I的总反应与转移电子关系为，模式II的总反应与转移电子关系为，由此可知分别消耗，模式Ⅰ理论放电量大于模式Ⅱ，D项正确；故选D。 6.（2025·江西·高考真题）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() 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 【分析】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。 【解析】CuHCF的化学式为Cu[Fe(CN)6]0.67·nH2O，设该化合物中Cu、Fe元素的化合价分别为x、y，根据化合物中元素正负化合价的代数和为0可知，x=0.67(6-y)，当x=+1时，y=+4.5（不合适，舍去）；当x=+2时，y=+3，以此得出铁的化合价为+3，A正确；Zn电极为负极，反应为Zn - 2e- = Zn2+，负极区正电荷增加。从电池去除工业污水中的重金属离子目标考虑，若锌离子能够从左室通过交换膜到右室，则污水中存在的重金属锌离子无法除去，因此交换膜只允许溶液中的硫酸根离子通过，是一种阴离子交换膜，B正确；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；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。 7.（2025·广东·高考真题）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 【分析】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：；氧气发生还原反应，做正极，电极方程式为：。 【解析】由分析可知，氧气发生还原反应，做正极，正极反应的催化剂是ⅰ，A错误；图a中，ⅰ到ⅱ过程为获得第一个电子的过程，根据题中信息，获得第一个电子的过程最慢，则ⅰ到ⅱ过程的活化能一定最高，B错误；氢气发生氧化反应，做负极，电极方程式为：，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；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。 8.（2025·黑吉辽蒙卷·高考真题）一种基于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．放电时向b极迁移 B．该电池可用于海水脱盐 C．a极反应： D．若以Ag/AgCl电极代替a极，电池将失去储氯能力 【答案】D 【分析】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，b电极是正极，电极反应式为NaTi2(PO4)3+2e－+2Na+=Na3Ti2(PO4)3，据此解答。 【解析】放电时b电极是正极，阳离子向正极移动，所以向b极迁移，A正确； B．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；a电极是负极，电极反应式为，C正确；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。 9.（2025·四川·高考真题）最近，我国科学工作者制备了一种电催化剂，并将其与金属铝组装成可充电电池，用于还原污水中的为，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逐步还原为。 下列说法错误的是 A．放电时，负极区游离的数目保持不变 B．放电时，还原为，理论上需要氢原子 C．充电时，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 【答案】A 【分析】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，，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逐步还原为，正极区发生反应为(注意此反应不是电极反应)，充电时，金属铝为阴极，电极为阳极，据此解答。 【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：，当转移3mol电子时，消耗，同时正极区会有通过离子交换膜进行补充，净消耗1mol，故负极区游离的数目会减少，故A错误；氢原子将吸附在电催化剂表面的逐步还原为，还原为，由化合价变化可知，得到8mol电子，所以理论上需要氢原子，故B正确；充电时，阴离子向阳极移动，所以充电时，从阴极区穿过离子交换膜进入阳极区，故C正确；充电时，电池阴极反应式为，阳极反应式为，总反应为，故D正确；故选A。 10.（2025·重庆·高考真题）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 C．充电时，消耗4 mol Ag的同时将消耗 D．充电时，M极上反应为 【答案】D 【分析】由图可知，放电时，N电极上发生得电子的还原反应，为正极，电极反应为：，M电极为负极，电极反应为，充电时，N为阳极，M为阴极，电极反应与原电池相反，据此解答。 【解析】由分析可知，放电时，M电极为负极，A错误；由分析可知，放电时，N电极反应为：，B错误；由分析可知，建立电子转移关系式：，由此可知，消耗4molAg，同时消耗，C错误；充电时，M极为阴极，电极反应与原电池相反：，D正确；故选D。 1 / 19 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $