第02讲 原电池、化学电源（专项训练）（北京专用）2027年高考化学一轮复习讲练测

**基本信息** 以原电池原理为核心，从基础应用到创新拓展系统覆盖化学电源全模块，通过分层演练培养科学思维与探究能力。 **专项设计** |模块|题量/典例|题型特征|知识逻辑| |----|-----------|----------|----------| |模拟·基础演练|6考向（约18题）|原理判断、电极反应式书写、离子移动分析|从原电池原理（考向01）到应用（考向02），再到一次/二次/燃料/新型电池（考向03-06），形成“原理-应用-类型”递进逻辑| |重难·创新演练|10题|新型电池分析、原电池与电解池综合、实验探究|结合前沿科研情境，深化原理迁移与复杂问题解决，体现科学探究与实践| |真题·实战演练|5题|高考真题（含甘肃、江苏等卷）|对接高考命题趋势，聚焦高频考点（如电极反应、离子移动），强化科学态度与责任|

第01讲 原电池、化学电源（专项训练） 参考答案 模拟·基础演练 1 2 5 6 7 8 9 10 11 12 C D B A C D D C A A 14 16 17 18 C A D D 3．(1) (2)取最后一次洗涤液少许于试管中，加入BaCl2溶液，无白色沉淀生成 确认白色沉淀是BaSO3，排除浓NaOH溶液吸收空气中的二氧化碳生成碳酸根离子进而生成BaCO3产生的干扰 (3)增大，抑制水解，使溶液中增大，的还原性增强 (4)1mol/L的Na2SO4溶液，pH调节至3 (5)CuSO4溶液与Na2S溶液混合，二者发生沉淀反应的速率比氧化还原反应的快；低浓度时只生成黑色固体CuS，高浓度时生成黑色固体CuS多于红色固体铜 10.(1)S2-+ H2O ⇌HS-+ OH- (2)浓硝酸 Ba(NO3)2溶液 黑色沉淀溶解后，向溶液中加入硝酸钡溶液，生成白色沉淀 加入浓氨水，过滤后，向滤液中滴加盐酸 滴加盐酸后，无明显现象 (3)pH=4的0.1 mol/LNaNO3溶液 a＞b (4)AgNO3溶液与Na2S溶液的反应类型与反应条件有关 13.(1) < acd (2)阴 2H2O—4e—=O2↑+4H+ (3)O2 (4)CH3OH+H2O—6e—=6H++CO2↑ 15.(1)释放 245 化学 热 (2) 22.4 (3) 重难·创新演练 1 2 3 4 5 6 7 D D C B D D A 8.(1) (2)空气中的氧化 溶液 电流计指针偏转，取电池工作一段时间后左侧烧杯中溶液，滴入几滴KSCN溶液，溶液变红。或者称量实验前后银电极的质量，发现实验后银电极的质量增加 滴入硝酸钡溶液，有白色沉淀出现 (3)既能发生复分解反应，又能发生氧化还原反应；等浓度等体积的溶液与溶液反应，浓度越大，沉淀中比例越大，复分解反应越占优；浓度越小，沉淀中被还原的Ag的比例越大，氧化还原反应越占优 9.(1)后，电压示数变为 (2)若猜想2的解释成立，后应在镁片表面观察到气泡，但实验中并未观察到 (3) (4) ，部分破坏了电极表面的覆盖层(或延缓/阻碍覆盖层的形成) 溶液 (5)形成原电池的正负极首先取决于金属、的失电子能力，同时也会受到反应过程中、电极表面覆盖程度的影响 10.(1)A (2)> (3)负 移向石墨电极N 真题·实战演练 1 2 3 4 5 B D B D D 1 / 19 学科网（北京）股份有限公司 $ 第02讲 原电池、化学电源（专项训练） 目 录 模拟·基础演练 考向01 考查原电池原理 考向02 考查原电池原理的应用 考向03 考查一次电池的工作原理及应用 考向04 考查二次电池的工作原理及应用 考向05 考查燃料电池的工作原理及应用 考向06 考查新型电池的工作原理及应用 重难·创新演练 真题·实战演练 模拟·基础演练 考向01 考查原电池原理 1．【金属的防护、原电池电子流向判断及应用】（2023·北京·模拟预测）世界沿海各国已经把海洋开发上升到国家战略的高度，海上钢铁构筑物的防腐也尤为重要。两种钢闸门防腐措施如图所示，下列说法正确的是 A．图a箭头所示为电子流动方向，图b箭头所示为电流流动方向 B．金属A和金属B均发生还原反应 C．金属A换为惰性电极也可达到防腐效果 D．金属B可选用比铁活泼的金属，如：、、等 【答案】C 【详解】A．图a箭头符合电子从电源负极流向阴极、阳极失电子流回电源正极的方向，是电子流动方向；但图b中电子从活泼金属B流向钢闸门，图中箭头为电子流动方向，电流方向与电子流动方向相反，A错误； B．图a中金属A作阳极，失电子发生氧化反应，图b中金属B作负极，失电子发生氧化反应，B错误； C．图a为外加电流的阴极保护法，阳极仅需起到导电作用，换为惰性电极时，阳极由海水中的阴离子失电子发生氧化反应，钢闸门仍作阴极被保护，可达到防腐效果，C正确； D．钠性质过于活泼，会直接与海水剧烈反应，不能用作牺牲阳极的材料，D错误； 故选C。 2．【原电池正负极判断、原电池电极反应式书写】（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 【详解】A．复合碳电极为正极，得电子，发生还原反应，A正确； B．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； C．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； D．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； 答案选D。 3．【原电池电极反应式书写】（2026·北京·三模）某实验小组对溶液和溶液的反应进行探究。 资料：BaS为白色固体，易溶于水。 【实验1】 序号 实验操作 实验现象 1-1 向溶液中加入溶液 产生黑色固体 1-2 向饱和溶液(约为，约为3)中加入2 mL饱和溶液(约为，pH约为13) 迅速产生大量黑色固体、少量红色固体和黄色固体，静置后红色固体减少、黑色固体增多 I．探究反应的产物 (1)经检验实验中的黑色固体均为CuS。实验1-1反应的离子方程式为___________。 资料表明，黄色固体为。小组同学取实验1-2所得固体，依次用盐酸、蒸馏水洗涤干净后继续进行实验2，证明了实验1-2中黄色固体为。 【实验2】 (2)①证明实验1-2所得固体洗涤干净的实验操作及现象是___________。 ②依据实验2，推测S与NaOH反应的离子方程式为___________。 ③实验2中，加入硝酸的目的是___________。 继续实验证明红色固体为。 II．探究影响反应产物的因素 【实验3】 序号 实验方案 实验现象 3-1 a：饱和溶液 b：饱和溶液 电压表指针偏转，读数为0.85 V 3-2 a：溶液 b：溶液 电压表指针偏转，读数为0.46V 3-3 a：溶液调至13) b：溶液 电压表指针偏转，读数为0.68V 说明：本实验中，电压表的读数越大，氧化剂的氧化性(或还原剂的还原性)越强。 (3)资料表明，对于电极反应，对还原性没有直接影响。实验3-3的电压表读数大于3-2的可能原因是___________。 (4)小组同学用实验3装置补做实验3-4，排除了的影响。他们所用试剂a为饱和溶液，为___________。 (5)综合上述实验，比较溶液和溶液发生不同反应的速率大小，并写出判断证据___________。 【答案】(1) (2)取最后一次洗涤液少许于试管中，加入BaCl2溶液，无白色沉淀生成 确认白色沉淀是BaSO3，排除浓NaOH溶液吸收空气中的二氧化碳生成碳酸根离子进而生成BaCO3产生的干扰 (3)增大，抑制水解，使溶液中增大，的还原性增强 (4)1mol/L的Na2SO4溶液，pH调节至3 (5)CuSO4溶液与Na2S溶液混合，二者发生沉淀反应的速率比氧化还原反应的快；低浓度时只生成黑色固体CuS，高浓度时生成黑色固体CuS多于红色固体铜 【详解】（1）实验1-1中与发生复分解反应生成沉淀，离子方程式为。 （2）① 实验1-2所得固体表面残留的杂质离子为等离子，因此检验洗涤干净的操作为取最后一次洗涤液少许于试管中，加入BaCl2溶液，若无白色沉淀生成，说明固体洗涤干净。 ② 硫单质与热氢氧化钠溶液发生歧化反应，生成硫化钠、亚硫酸钠和水，配平后离子方程式为。 ③ 浓NaOH溶液可能吸收CO2生成碳酸钠，进一步与BaCl2生成加入白色沉淀BaCO3，加盐酸后沉淀完全溶解，再加入硝酸可将溶液中的氧化为，生成不溶于硝酸的沉淀，证明硫与氢氧化钠反应生成了，从而验证黄色固体为硫单质，排除BaCO3沉淀的干扰。 （3）已知对的还原性无直接影响，实验3-3中溶液pH调至13，浓度升高抑制的水解，使溶液中增大，的还原性增强，因此电压表读数大于实验3-2。 （4）要排除对反应的影响，与实验3-1对比，将饱和硫酸铜溶液(浓度约为1mol/L，pH约为3)用1mol/L的Na2SO4溶液代替，同时调节pH=3，测定电压表读数。 （5）实验1-1和1-2中，反应物浓度低时产生大量黑色固体，反应物浓度高时有大量黑色沉淀CuS，同时生成少量红色和黄色固体，说明生成的复分解反应速率大于生成和的氧化还原反应速率。 考向02 考查原电池原理的应用 4．【原电池原理的综合应用】（2024·北京大兴·三模）某实验小组研究溶液中和的反应。 实验I 试剂 现象 试管 滴管 出现黑色沉淀 溶液 溶液 (1)用离子方程式解释溶液的原因：___________。 (2)实验小组同学认为黑色沉淀中可能含有或，设计实验验证。 已知：i．浓硝酸能将转化为和； ii．能溶解在浓氨水中形成银氨溶液，而和均不能。 ①设计并实施如图实验Ⅱ，证实沉淀中含有。 试剂1和试剂2分别是___________、___________。沉淀中含有的实验证据是___________。 ②设计并实施如下实验Ⅲ，证实沉淀中不含有，将实验操作和现象补充完整。 实验操作 实验现象 步骤i 取少量银氨溶液，向其中滴加盐酸 出现白色沉淀 步骤ii 取少量洗涤后的黑色沉淀，___________ ___________ ③经检验，沉淀不含有。 (3)资料显示溶液具有氧化性，在一定条件下能够氧化，设计实验进行研究(实验装置如图所示)，测得电压为。对溶液中氧化的物质进行推测： 假设1：的溶液中氧化了； 假设2：的溶液中氧化了。 利用下图装置继续研究(已知：电压大小反映了物质氧化还原性强弱的差异；物质氧化性与还原性强弱差异越大，电压越大)。 ①将的溶液替换为___________溶液，记录电压为。 ②上述实验证实了氧化的物质中一定包含，其证据是___________。 (4)综合上述实验可以得到的结论有___________。 【答案】(1)S2-+ H2O ⇌HS-+ OH- (2)浓硝酸 Ba(NO3)2溶液 黑色沉淀溶解后，向溶液中加入硝酸钡溶液，生成白色沉淀 加入浓氨水，过滤后，向滤液中滴加盐酸 滴加盐酸后，无明显现象 (3)pH=4的0.1 mol/LNaNO3溶液 a＞b (4)AgNO3溶液与Na2S溶液的反应类型与反应条件有关 【详解】（1）Na2S溶液因硫离子水解而使其显碱性，故其pH > 7，离子方程式为S2-+ H2O HS-+ OH-； （2）①由题中信息可知，浓硝酸能将Ag2S转化为Ag+和，所以可以向黑色沉淀中加入足量的浓硝酸，黑色沉淀溶解后，向溶液中加入硝酸钡溶液，生成白色沉淀，证明黑色沉淀中含有Ag2S，因此，试剂1和试剂2分别是浓硝酸、Ba(NO3)2溶液； ②步骤i，取少量银氨溶液，向其中滴加盐酸，出现白色沉淀，步骤ii，取少量洗涤后的黑色沉淀，加入浓氨水，过滤后，向滤液中滴加盐酸，滴加盐酸后，无明显现象，则说明不含氧化银； （3）① 根据控制变量法的原理，将0.1 mol/L的AgNO3溶液替换为pH=4的0.1 mol/LNaNO3溶液，记录电压为b（b＞0）； ② 由题意知，若a＞b，说明0.1 mol/L的AgNO3溶液的氧化性强于pH=4的0.1 mol/L NaNO3溶液，因此上述实验证实了氧化S2-的物质中一定包含Ag+，其证据是a＞b； （4）综合上述实验可以得到的结论有：AgNO3溶液与Na2S溶液的反应类型与反应条件有关。 5．【原电池原理对化学反应速率的影响】（25-26高二上·北京海淀·期末）下列事实能用平衡移动原理解释的是 A．溶液中加入少量固体，促进分解 B．新制氯水放置一段时间后，颜色变浅 C．压缩注射器中的和的混合气体，气体颜色加深 D．锌片与稀反应过程中，加入少量固体，促进的产生 【答案】B 【详解】A．加入MnO2是双氧水分解的催化剂，加速H2O2分解，催化剂不能使平衡移动，故不选A； B．氯水中存在Cl2 + H2O ⇌ HCl + HClO平衡，HClO分解使平衡右移，Cl2减少导致颜色变浅，能用平衡移动原理解释，故选B； C．压缩混合气体，体积减小使NO2浓度增大导致颜色加深，但平衡2NO2 ⇌ N2O4向生成N2O4方向移动，颜色变浅，但最终仍比原来深，故不选C； D．锌片与稀反应过程中，加入CuSO4固体，锌置换出铜，构成原电池，加速反应，与平衡移动无关，故不选D； 答案选B。 6．【原电池原理的应用、利用原电池原理比较金属活动性强弱】如图为一原电池装置，其中X、Y为两种不同的金属。对此装置的下列说法中正确的是 A．活动性顺序：X>Y B．外电路的电流方向是：X→外电路→Y C．随反应的进行，溶液的pH减小 D．Y极上发生的是氧化反应 【答案】A 【详解】A.一般构成原电池的两个金属电极的活泼性为：负极>正极，故X>Y，故A正确； B. 外电路的电流方向与电子的流向相反，应为是：Y→外电路→X，故B错误； C. 随反应的进行，溶液中氢离子浓度不断减小，溶液的pH增大，故C错误； D. Y极上得到电子，发生还原反应，故D错误； 答案选A。 考向03 考查一次电池的工作原理及应用 7．【普通锌锰干电池、原电池电解质溶液中离子的移向判断及应用、原电池正负极判断】金属锌在原电池中有广泛的应用，甲为铜锌原电池，乙为锌锰干电池。下列说法错误的是 A．乙电池是一次电池 B．乙电池中锌筒作负极 C．甲电池中电极发生氧化反应，质量增加 D．甲电池工作时，会向电极移动 【答案】C 【详解】A．乙为锌锰干电池，放电后不能充电重复使用，属于一次电池，A正确； B．乙电池中锌筒失电子发生氧化反应，作负极，B正确； C．甲电池中Cu电极为正极，发生还原反应，电极反应为，生成的铜附着在Cu电极上，电极质量增加，C错误； D．原电池工作时，阳离子向正极移动，故会向正极Cu电极移动，D正确； 故选 C。 8．【普通锌锰干电池、原电池电极反应式书写】（24-25高三上·北京海淀·期末）碱性锌锰干电池的结构示意图如下图。该电池放电时发生反应：。下列说法正确的是 A．Zn发生还原反应 B．正极发生反应 C．电池工作时向正极方向移动 D．理论上，每转移0.1mol电子，有8.8gMnOOH生成 【答案】D 【详解】A．负极是金属锌，失电子，发生氧化反应，故A错误； B．正极上得电子，发生还原反应，所以正极的电极反应式为：MnO2+H2O+e-=MnOOH+OH-，故B错误； C．电池工作时，阴离子向负极移动，则OH-通过向负极移动，故C错误； D．反应中锰元素的化合价由+4价降低到+3价，则每转移0.1mol电子，有0.1mol×88g/mol=8.8gMnOOH生成，故D正确； 故选：D。 9．【锰锌干电池、原电池电极反应式书写】如图为普通锌锰电池的构造示意图，放电时的电池反应为。下列说法不正确的是 A．锌筒作负极 B．发生还原反应 C．工作时电子由锌筒通过外电路流向石墨棒 D．正极反应： 【答案】D 【详解】A．锌是活泼金属，锌筒作负极，A正确； B．得到电子，发生还原反应，B正确； C．锌筒作负极，石墨棒是正极，因此工作时电子由锌筒通过外电路流向石墨棒，C正确； D．正极得到电子，电极反应：，D错误； 答案选D。 考向04 考查二次电池的工作原理及应用 10．【锂离子电池、原电池正负极判断】（25-26高二上·北京·期末）一种锂离子电池[电极材料分别为嵌锂石墨、钴酸锂（）]某时段的工作原理如下。 总反应方程式： 下列说法正确的是 A．放电时，侧作负极 B．依据移动方向判断，图示中的电池处于充电状态 C．充电时，阴极发生的反应为 D．充电时，钴元素失去电子的数目大于脱出的锂离子数目 【答案】C 【详解】A．放电时，负极发生氧化反应，失去电子生成和；在放电时为正极，发生还原反应，A不符合题意； B．图中向电极移动；放电时向正极移动，充电时向阴极（原负极）移动；因此图示状态为放电状态，而非充电，B不符合题意； C．充电时，阴极（原负极）发生还原反应，嵌入；反应为，C符合题意； D．充电时，阳极反应为； 元素失去的电子数与脱出的数目相等（均为），D不符合题意； 故选C。 11．【铅蓄电池】（25-26高三上·北京房山·期末）铅酸蓄电池是常见的可充电电池，其结构如图所示。充放电时的电池反应：。下列说法中不正确的是 A．放电时得电子，被氧化 B．负极的电极反应为： C．充电时电能转化为化学能 D．电池充电时，溶液酸性增强 【答案】A 【详解】A．根据分析放电时得电子，被还原，A错误； B．难溶书写极反应式时不能拆，负极的电极反应为：，B正确； C．按照能量转化方式电解池是电能转化为化学能，C正确； D．电池充电时按照题干中方程式进行会生成硫酸，故酸性增强，D正确。 故选A。 12．【铅蓄电池】（25-26高二上·北京·期末）下列关于电化学装置的说法中不正确的是 A．采用外加电流阴极保护法保护铁管道 B．铅蓄电池放电时作正极 C．在铁钉表面镀铜 D．电解饱和食盐水制烧碱和氯气 A．A B．B C．C D．D 【答案】A 【详解】 A．外加电流阴极保护法中，被保护的金属与电源的负极相连作阴极，能防止金属被腐蚀。图中铁管道与电源正极相连，A错误； B．铅蓄电池放电时，PbO2得电子发生还原反应生成PbSO4，PbO2作正极，B正确； C．电镀时，镀层金属作阳极，镀件作阴极。在铁钉表面镀铜，应该是铜作阳极，与电源正极相连；铁钉作阴极，与电源负极相连，电解质为硫酸铜溶液，C正确； D．电解饱和食盐水时，阳极发生氧化反应，Cl-失去电子生成Cl2；阴极发生还原反应，H2O得到电子生成H2和OH-，可以制得烧碱和氯气，D正确； 故选A。 考向05 考查燃料电池的工作原理及应用 13．【原电池电极反应式书写】（2026·北京门头沟·模拟预测）CO2的资源化可以推动经济高质量发展和生态环境质量的持续改善。由CO2合成甲醇是CO2资源化利用的重要方法。 Ⅰ.合成甲醇 (1)由CO2催化加氢合成甲醇醇。 ①一定条件下，由CO2和H2制备甲醇的过程中有下列反应： 反应1：CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g) △H1 反应2：CO(g)+2H2(g)CH3OH(g) △H2 反应3：CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g) △H3 其对应的平衡常数分别为K1、K2、K3，它们随温度变化的曲线如图所示。 ①则△H2____△H3(填“>”“<”或“=”)。 ②对于上述CO2加氢合成CH3OH的反应体系，下列说法不正确的是____(填字母)。 a．增大初始投料比，有利于提高CO2的转化率 b．当气体的平均摩尔质量保持不变时，说明反应体系已达平衡 c．体系达平衡后，若压缩容器体积，则反应1平衡不移动，反应3平衡正向移动 d．选用合适的催化剂可以提高反应3中CO2的平衡转化率 (2)电化学原理将CO2转化为甲醇。 在光电催化条件下可以高效地将CO2和H2O转化为甲醇，从电极反应的角度分析： ①甲醇在____(填“阴”或“阳”)极生成； ②氧化反应为____。 Ⅱ.甲醇是重要的化工原料，也可用作甲醇燃料电池。以稀硫酸为电解质溶液，甲醇燃料电池的工作原理如图所示。 (3)该电池工作时，c口通入的物质是_____。 (4)该电池负极的电极反应式是_____。 【答案】(1) < acd (2)阴 2H2O—4e—=O2↑+4H+ (3)O2 (4)CH3OH+H2O—6e—=6H++CO2↑ 【详解】（1）①由图可知，温度升高，平衡常数K1增大，说明反应1为吸热反应，焓变△H1>0，由盖斯定律可知，反应1+反应2得到反应3，则焓变△H3=△H1+△H2，所以△H3—△H2=△H1>0，△H3>△H2，故答案为：<； ②a．增大初始投料比相当于在二氧化碳浓度不变的条件下减小氢气的浓度，平衡向逆反应方向移动，二氧化碳的转化率减小，故错误； b．由质量守恒定律可知，反应前后气体的质量相等，反应1为气体体积不变的反应，反应2、3为气体体积减小的反应，反应中气体的平均摩尔质量增大，则当气体的平均摩尔质量保持不变时说明说明正逆反应速率相等，反应已达到平衡，故正确； c．反应1为气体体积不变的反应，反应2、3为气体体积减小的反应，体系达平衡后，若压缩容器体积，反应1平衡不移动，反应2向正反应方向移动，氢气的浓度减小、甲醇的浓度增大，反应3平衡向逆反应方向移动，故错误； d．选用合适的催化剂可以增大反应速率，但化学平衡不移动，所以反应3中二氧化碳的平衡转化率不变，故错误； 故选acd； （2）①二氧化碳转化为甲醇时，碳元素的化合价降低被还原，所以二氧化碳在阴极得到电子发生还原反应生成甲醇，故答案为：阴极； ②由题意可知，二氧化碳转化为甲醇时，二氧化碳在阴极得到电子发生还原反应生成甲醇，水在阳极失去电子发生氧化反应生成氧气和氢离子，电极反应式为2H2O—4e—=O2↑+4H+，故答案为：2H2O—4e—=O2↑+4H+； （3）由电子的移动方向可知，右侧电极为燃料电池的正极，则c口通入的物质是氧气，故答案为：O2； （4）由电子的移动方向可知，左侧电极为燃料电池的负极，在水分子作用下，甲醇在负极失去电子发生氧化反应生成二氧化碳和氢离子，电极反应式为CH3OH+H2O—6e—=6H++CO2↑，故答案为：CH3OH+H2O—6e—=6H++CO2↑。 14．【原电池原理理解、氢氧燃料电池、原电池正负极判断、原电池电极反应式书写】（25-26高一下·北京房山·期末）某种氢氧燃料电池的装置如图所示。下列说法不正确的是 A．该装置可以将化学能转化为电能 B．右侧石墨电极为正极 C．从正极向负极方向移动 D．氢氧燃料电池的总反应为 【答案】C 【详解】A．氢氧燃料电池属于原电池装置，可将化学能转化为电能，A正确； B．燃料电池中通入燃料的电极为负极，通入氧化剂的电极为正极，右侧石墨电极通入，为正极，B正确； C．原电池中阳离子向正极移动，因此应从负极向正极方向移动，C错误； D．氢氧燃料电池的总反应为氢气和氧气反应生成水，总反应式为，D正确； 故选C。 15．【氢氧燃料电池、原电池有关计算、原电池电极反应式书写】（25-26高一下·北京丰台·期末）化学能可转化为热能、电能等其他形式的能量，广泛应用于生产、生活和科研中。 (1)氢气燃烧生成水蒸气的能量变化如图所示： ①1 mol H2燃烧生成水蒸气应____________(填“吸收”或“释放”)____________能量。 ②该反应实现了_________能向_________能的转化。 (2)碱性氢氧燃料电池负极的电极反应式为____________。当转移4 mol电子时，理论上消耗的氧气在标准状况下的体积是____________L。 (3)下图为铝-空气电池的实验装置示意图： ①电池总反应式：______________________。 ②放电时，负极板常伴有氢气析出，用离子方程式解释原因_______________________。 【答案】(1)释放 245 化学 热 (2) 22.4 (3) 【详解】（1）①化学反应中，断裂化学键需要吸收能量，形成化学键会释放能量，根据图示，和断键吸收的总能量为，而形成 释放的总能量为，因为释放的能量大于吸收的能量，所以该反应总体上释放能量，释放的能量数值为； ②氢气燃烧属于放热反应，在燃烧过程中，物质内部的化学能转化为了热能； （2）在碱性氢氧燃料电池中，负极通入的是氢气，发生失去电子的氧化反应，由于电解质溶液呈碱性，生成的氢离子会立即与氢氧根离子结合生成水，故负极电极反应式为；正极通入氧气，电极反应式为，由正极反应式可知，每消耗会转移电子，因此，当转移电子时，理论上消耗，在标准状况下的体积为； （3）①铝-空气电池中，铝作负极失去电子，空气中的氧气在正极得到电子。结合题目给出的不完整方程式及产物 可知，反应物中还缺少和 ，根据得失电子守恒（失去，需得到）和原子守恒，配平后的电池总反应式为 ；②负极板的材料是金属铝，铝属于两性金属，能够直接与电解质溶液中的强碱（）发生氧化还原反应生成氢气，结合题目中给出的配离子形式，该反应的离子方程式为。 考向06 考查新型电池的工作原理及应用 16．【原电池原理理解、新型电池】（2025·北京房山·一模）我国在新型储能电池领域取得重大突破，锂硫电池因高能量密度成为研究热点。下列关于锂硫电池说法中不正确的是 A．硫单质是金属晶体 B．放电过程锂元素发生氧化反应 C．电池隔膜材料聚丙烯，属于有机高分子材料 D．锂硫电池单位质量储能比钠硫电池高 【答案】A 【详解】A．S是非金属元素，S单质属于分子晶体（如S8等），A错误； B．该电池中，Li做负极，发生氧化反应，B正确； C．聚丙烯是由丙烯发生加聚反应得到的，属于有机高分子材料，C正确； D．Li失去1mol电子消耗的质量为7g，而Na失去相同物质的量的电子需要23g，故锂硫电池单位质量储能比钠硫电池高，D正确； 故答案选A。 17．【新型电池、原电池有关计算、原电池电极反应式书写】（2024·北京·模拟预测）我国科学家在可充放电式锌-空气电池研究方面取得重大进展。电池原理如图所示，该电池的核心组分是驱动氧化还原反应(ORR)和析氧反应(OER)的双功能催化剂，KOH溶液为电解质溶液，放电的总反应式为2Zn+O2+4OH-+2H2O=2[Zn(OH)4]2-。下列有关说法不正确的是 A．放电时电解质溶液中K+向正极移动 B．放电时锌电池负极反应为Zn-2e-+4OH-=[Zn(OH)4]2- C．充电时催化剂降低析氧反应(OER)的活化能 D．充电时阴极生成6.5gZn的同时阳极产生2.24LO2(标准状况) 【答案】D 【详解】A．放电时电解质溶液中带正电荷的K＋向正极移动，故A正确； B．由总反应式知，放电时负极是活泼金属锌失去电子被氧化为Zn2＋，Zn2＋与OH－反应结合为[Zn(OH)4]2－：Zn－2e－＋4OH－=[Zn(OH)4]2－，故B正确； C．由总反应式和原理图知，放电时发生“氧化还原反应(ORR)”，充电时发生“析氧反应(OER)”，“双功能催化剂”意味着无论放电还是充电均能降低反应活化能，起到催化作用，故C正确； D．充电时阴极生成6.5 g Zn转移0.2 mol e－，而阳极产生2.24 L O2(标准状况)，转移0.4 mol e－，故D错误； 答案选D。 18．【新型电池】（2024·北京·一模）用热再生氨电池处理含电镀废液的装置如图。该装置由电池部分和热再生部分组成：电池部分中，a极室为混合液，b极室为溶液；热再生部分加热a极室流出液，使分解。下列说法不正确的是 A．a极的电极反应为： B．电池部分的总反应为： C．该方法可以富集并产生电能，同时循环利用 D．装置中的离子交换膜为阳离子交换膜 【答案】D 【详解】A．由分析可知，a极为原电池的负极，电极反应为：，A正确； B．由分析可知，电池部分的总反应为：，B正确； C．由分析可知，该装置为原电池装置，可以富集铜离子并产生电能，同时回收液受热分解释放出氨气，能循环利用氨气，C正确； D．a极室溶液中生成的导致正电荷在增加，b极室消耗Cu2+，导致正电荷减少，需由 b极室迁移到a极室，才能维持两室溶液中的电荷呈电中性，使电池反应能不断进行下去，故装置中的离子交换膜为阴离子交换膜，D错误； 故答案为：D。 重难·创新演练 1．【新型电池、原电池、电解池综合考查、原电池电极反应式书写】（2024·北京通州·一模）中国科研团队研发出室温下可稳定充放电的高柔性钙一氧气电池，该电池的总反应为：，下列说法正确的是 A．中阴阳离子个数比为2：1 B．电解质溶液可选用水溶液 C．放电时正极电极反应式为 D．充电时阳极电极反应式为 【答案】D 【详解】A．中含有钙离子和过氧根离子，阴阳离子个数比为1∶1，A错误； B．钙为活泼金属，会和水反应，不能选用水溶液，B错误； C．由图可知，Ca盐作电解质溶液，可传导离子为Ca2+，正极上O2被还原生成CaO2，则放电时正极电极反应式为：，C错误；   D．充电时阳极电极反应为过氧化钙失去电子发生氧化反应生成钙离子和氧气，其电极反应式为：，D正确； 故选D。 2．【新型电池、原电池电极反应式书写】（2024·北京海淀·二模）我国科研人员研发的海泥细菌电池不仅可以作为海底仪器的水下电源，还可以促进有机污染物（以表示）的分解，其工作原理如图，其中海底沉积层/海水界面可起到质子交换膜的作用，下列理论分析正确的是 A．a极为电池负极 B．b极的电极反应为 C．若b极区生成，则a极区增加2mol D．外电路通过时，至少有生成 【答案】D 【详解】A．由分析可知，a极为原电池的正极，酸性条件下氧气在正极得到电子发生还原反应生成水，故A错误； B．由分析可知，b极为负极，氢硫酸根离子在负极失去电子发生氧化反应生成硫和氢离子，电极反应式为HS--2e-=S+H+，故B错误； C．由分析可知，a极为原电池的正极，酸性条件下氧气在正极得到电子发生还原反应生成水，电极反应式为O2+4e-+4H+=2H2O，b极为负极，氢硫酸根离子在负极失去电子发生氧化反应生成硫和氢离子，电极反应式为HS--2e-=S+H+，内外电路转移电荷数相等，每转移4mol电子，由电极反应式可知，b极区生成2mol硫，a极氧气转化为水消耗4mol氢离子，则b极区有4mol氢离子移向a极区，则b极区生成，a极区氢离子的物质的量不变，故C错误； D．由分析可知，b极为负极，氢硫酸根离子在负极失去电子发生氧化反应生成硫和氢离子，电极反应式为HS--2e-=S+H+，则外电路通过1mol电子时，消耗0.5mol氢硫酸根离子，海泥细菌作用下有机污染物酸性条件下与海水中的硫酸根离子反应生成二氧化碳和氢硫酸根离子，反应的方程式为2CH2O+SO+H+=2CO2↑+HS−+2H2O，由方程式可知，生成0.5mol氢硫酸根离子同时生成1mol二氧化碳，故D正确； 故选D。 3．【新型电池、原电池电极反应式书写】（2024·北京顺义·一模）我国科研人员研制出一种一体式过氧化氢循环电池(UR-HPCC)，可实现在H2O2电解模式下高效产氢，在燃料电池模式下合成过氧化氢。其工作原理示意图如下。下列说法正确的是 A．电解模式下H2在阳极生成 B．电解模式下化学能转化为电能 C．电池模式下正极反应为：O2+2H++2e-=H2O2 D．电池模式下Ⅱ中H+通过质子交换膜移向Ⅰ 【答案】C 【详解】A．电解模式下，氢离子得到电子发生还原反应，H2在阴极生成，A错误； B．电解模式为电解装置，电能转化为化学能，B错误； C．电池模式下正极反应为氧气得到电子发生还原反应生成过氧化氢：O2+2H++2e-=H2O2，C正确；   D．电池模式下阳离子向正极移动，则Ⅰ中H+通过质子交换膜移向Ⅱ，D错误； 故选C。 4．【原电池原理理解、原电池正负极判断】（2026·北京房山·二模）清华大学首次利用糠醛研制了新型“生物质二次电池”，工作原理如图所示，充电、放电时分别得到高附加值的醇和羧酸盐。下列说法不正确的是 A．放电时，a极发生氧化反应 B．充电时，b极附近碱性增强 C．充电时，a极反应式为 D．糠醛分子所有原子可能共平面 【答案】B 【详解】A．放电时，a极是负极，糠醛失电子发生氧化反应，A正确； B． 充电时b为阳极，电极反应为，反应消耗，b极附近碱性减弱，B错误； C．充电时a为阴极，糠醛得电子被还原为糠醇，电极反应式+2+2=+2　，C正确； D．糠醛分子中，呋喃环是平面结构，醛基（-CHO）也是平面结构，且两者直接相连，单键可旋转，因此所有原子可能共平面，D正确； 故选B。 5．【原电池电子流向判断及应用、原电池正负极判断、原电池电极反应式书写】（2026·北京西城·二模）微生物脱盐电池是一种高效、经济的能源装置，将其与微生物电解池进行串联，可实现海水淡化、去除重金属离子的同时制串联装置的示意图如下，所用电极均是惰性电极。 下列说法不正确的是 A．微生物脱盐电池工作时移向N极 B．电子由R极经导线流向N极 C．R极电极反应式： D．一段时间后，T极沉积2.07 g ，溶液中减少0.02 mol 【答案】D 【详解】A．由分析可知，N电极为电池正极，电池工作时阳离子移向正极，移向N极，说法正确； B．R电极为电解池阳极，发生氧化反应失去电子，N电极为电池正极，发生还原反应得电子，电子经导线由R极流向N极，说法正确； C．R极为电解池阳极，失电子发生氧化生成，阳极反应式为，说法正确； D．由分析可知，T电极反应式为、，由反应式可得沉积2.07 g（），转移0.02 mol电子，但同时还发生反应，电路中实际转移电子的物质的量大于0.02 mol，溶液中的减少量大于0.02 mol，说法错误； 答案选D。 6．【原电池电极反应式书写】（2026·北京昌平·一模）查阅文献和对铜与浓硝酸的反应速率均有影响，利用下图装置进行实验验证。 序号 试剂X 操作 现象 电流表示数 ① 无 石墨电极一侧有少量气泡 a ② 无 石墨电极一侧有少量气泡，铜电极一侧溶液澄清，出现少量绿色 b ③ 无 石墨电极一侧有少量气泡，铜电极一侧溶液澄清，出现明显绿色 c ④ 向铜电极一侧持续通入 d 已知：ⅰ．； ⅱ．溶液显绿色； ⅲ．电流表示数越大，单位时间内反应转移的电子数越多。 下列分析不正确的是 A．①中产生少量气泡的电极反应为 B．③中铜电极发生 C．若，结合现象可证明能加快铜与浓硝酸的反应速率 D．若④中，可证明能加快铜与浓硝酸的反应速率 【答案】D 【详解】A．实验①中石墨电极为正极，发生还原反应。酸性条件中被还原为 NO2，电极反应式为：，符合产物与电荷守恒，A正确； B．实验③中铜电极被氧化，结合现象“溶液显绿色”及已知 [Cu(NO2)4]2−显绿色，推断反应为：，原子与电荷均守恒，符合实验现象，B正确； C．比较实验①（无）、②（含少量）、③（含高浓度），若电流满足 c>b>a，且绿色加深，说明浓度越高，反应速率越快，可证明加快反应，C正确； D．实验④中通入NO2，根据平衡，HNO2会电离出 ，实际起催化或加速作用的可能是，而非NO2本身。因此仅由d>a，无法确证是NO2加速反应，结论不严谨，D错误； 故选D。 7．【原电池、电解池综合考查、原电池正负极判断】钠离子电池具有充电速度快和低温环境性能优越的特点，其电极材料的导电聚合物中掺杂磺酸基可增强其电化学活性，其充电时工作原理如图所示。下列说法错误的是 A．充电时，电极B为阴极，质量减少 B．钠离子电池的工作原理是的嵌入与脱嵌 C．充电时，电极A的电极反应式为 D．充电过程中，每转移，两电极质量变化相差46 g 【答案】A 【详解】A．充电时，电极B连接电源的负极，作阴极，移向电极B，在电极B上放电发生还原反应，使电极B质量增加，A项错误； B．钠离子电池的工作原理是Na+在正负极之间迁移，实现能量的存储和释放，充电时Na+从正极脱嵌，嵌入负极，而放电时则相反，即原理为的嵌入与脱嵌，B项正确； C．充电时，电极A连接电源的正极，为阳极，发生氧化反应，电极反应式为，符合选项所示，C项正确； D．充电过程中，根据C项阳极反应式，每转移，电极A有脱嵌移至电极B，因此电极A减重23 g，电极B增重23 g，则两电极质量变化相差23g-（-23g）=46 g，D项正确； 故选A。 8．【原电池电极反应式书写】（2026·北京门头沟·一模）某小组同学探究溶液与溶液之间的反应。 已知：为白色沉淀 (1)理论分析 依据反应规律，二者可以发生复分解反应，离子方程式是_______。 (2)实验探究 实验Ⅰ：将2mL溶液和5mL溶液混合，观察到溶液变黑，静置后试管底部有灰色沉淀，上层清液呈黄色。 ①针对“溶液呈黄色”，甲认为溶液中有，对产生的原因作出如下假设，请补充完整。 假设a：溶液中的氧化； 假设b：_______： 假设c：溶液中的氧化。 经实验证实a、b不是产生的主要原因。 如图所示实验装置可证实假设c成立，其中甲溶液是_______，操作及现象是_______。 ②针对“溶液变黑”，乙同学推测灰色沉淀为Ag与的混合物并进行验证，将实验Ⅰ试管离心沉降，过滤、洗涤、干燥，得到固体A，实验过程如下图所示： a.浓氨水的作用是_______(用离子方程式表示)。 b.能证明灰色沉淀中含有的方法是：取少量溶液B于试管中，_______(填操作和现象)。 c.固体A中的质量_______(用、表示)。 实验Ⅱ：丙同学继续探究，将2mL一定浓度的溶液与2mL一定浓度的溶液混合，生成的Ag与的质量关系如表所示。 实验 序号 1 0.04 0.04 0 99 0 2 0.1 0.1 47 105 0.448 3 0.2 0.2 56 114 0.491 4 0.5 0.5 100 183 0.546 5 1.0 1.0 176 225 0.782 (3)实验结论 根据上述实验所得结论：_______。 【答案】(1) (2)空气中的氧化 溶液 电流计指针偏转，取电池工作一段时间后左侧烧杯中溶液，滴入几滴KSCN溶液，溶液变红。或者称量实验前后银电极的质量，发现实验后银电极的质量增加 滴入硝酸钡溶液，有白色沉淀出现 (3)既能发生复分解反应，又能发生氧化还原反应；等浓度等体积的溶液与溶液反应，浓度越大，沉淀中比例越大，复分解反应越占优；浓度越小，沉淀中被还原的Ag的比例越大，氧化还原反应越占优 【详解】（1）溶液与溶液发生复分解反应生成硫酸银沉淀和硝酸亚铁，离子方程式为。 （2）①生成需要氧化剂，已有、两种氧化剂的假设，剩余可能的氧化剂是空气中的氧气，故假设b为空气中的氧化；利用原电池验证氧化时，负极的电极反应为，则负极盛放溶液（甲溶液），正极的电极反应为，观察到电流计偏转，取电池工作一段时间后左侧烧杯中溶液，滴入几滴KSCN溶液，溶液变红或者称量实验前后银电极的质量，发现实验后银电极的质量增加，即可证明假设c成立。 ②a．由流程知，浓氨水能与生成可溶的银氨络离子，使溶解、释放出，从而与Ag分离，离子方程式； b．验证沉淀中含即检验溶解后生成的，因此方法是取少量溶液B于试管中，滴入硝酸钡溶液，有白色沉淀出现，则灰色沉淀中含有。 c．不溶于浓氨水的固体C仅含Ag单质，最终全部转化为，由元素守恒知，，Ag质量为，总固体质量为，故质量为。 （3）从表格数据可知，反应物浓度低时仅发生氧化还原反应，随浓度升高，复分解产物占比逐渐升高，因此得出结论：既能发生复分解反应，又能发生氧化还原反应；等浓度等体积的溶液与溶液反应，浓度越大，沉淀中比例越大，复分解反应越占优；浓度越小，沉淀中被还原的Ag的比例越大，氧化还原反应越占优。 9．【原电池原理理解、实验探究原电池原理】（2025·北京海淀·一模）小组同学探究、在强碱性溶液中形成原电池的正负极及其影响因素。 已知：、均能溶于强碱性溶液，生成。 【理论预测】 猜想1：作负极，因为的失电子能力更强。 猜想2：作负极，因为能与强碱性溶液发生氧化还原反应，产生。 【实验验证】 实验1 现象 0~5s：电压传感器初始示数为0.3V，后迅速归零；铝片表面有气泡产生(经检验为) 后：电压传感器示数逐渐变为并保持稳定；铝片表面有气泡产生(经检验为)，镁片表面无明显变化 (1)由电压传感器示数可知，时作负极。根据现象推测后正负极发生了反转，证据是_______。 (2)后作负极，但猜想2中的解释不合理，理由是_______。 (3)甲同学推测0~5s时产生的可能原因有： i．； ii．_______(用离子方程式表示)。 (4)小组同学推测，电压示数迅速减小与电极被覆盖有关。 ①0~5s时，镁片表面发生反应的电极反应式为_______。 ②为证明推测，乙、丙同学分别设计了实验2和3。 已知：EDTA四钠盐浓溶液的约为12，EDTA易与形成配合物EDTA-Mg。 i．实验2中观察到电压示数从0.3V降至0.1V后保持稳定，可能的原因是_______。 ii．补全实验3的方案：试剂a为_______。 (5)综合实验1、2，可以得出的结论是_______。 【答案】(1)后，电压示数变为 (2)若猜想2的解释成立，后应在镁片表面观察到气泡，但实验中并未观察到 (3) (4) ，部分破坏了电极表面的覆盖层(或延缓/阻碍覆盖层的形成) 溶液 (5)形成原电池的正负极首先取决于金属、的失电子能力，同时也会受到反应过程中、电极表面覆盖程度的影响 【详解】（1）时作负极，此时电压传感器示数为0.3V，后迅速归零，后电压传感器示数逐渐变为并保持稳定，说明后正负极发生了反转，故证据为：后，电压示数变为； （2）若猜想2的解释成立，则该装置中铝为负极、镁为正极，正极水得到电子发生还原反应生成氢气，后应在镁片表面观察到气泡，但实验中并未观察到，故猜想2中的解释不合理； （3）铝和强碱中氢氧根离子发生反应生成四羟基合铝酸根离子和氢气，推测0~5s时产生的可能原因为：； （4）①推测:电压示数迅速减小与电极被覆盖有关，结合质量守恒，则负极镁反应为镁失去电子和溶液中氢氧根离子生成氢氧化镁沉淀：，氢氧化镁沉淀附着在电极上导致反应被阻碍； ②已知：EDTA易与形成配合物EDTA-Mg，实验2中观察到电压示数从0.3V降至0.1V后保持稳定，可能的原因是发生反应，部分破坏了电极表面的覆盖层(或延缓/阻碍覆盖层的形成)，使得反应能够进行； 实验探究：电压示数迅速减小与电极被覆盖有关，则实验3中左侧的电解质溶液不能和镁离子生成沉淀，故试剂a为可以为溶液（合理即可）； （5）实验1、2中变量为电解质溶液的不同，生成物质的溶解性不同；综合实验1、2，可以得出的结论是：形成原电池的正负极首先取决于金属、的失电子能力，同时也会受到反应过程中、电极表面覆盖程度的影响。 10．【氢氧燃料电池、原电池正负极判断、原电池电极反应式书写】（25-26高一下·北京朝阳·期末）实验小组制取和并制作简单的氢氧燃料电池。 (1)利用和稀硫酸制取。下列能表示该反应能量变化过程的是_____________(填序号)。 A．        B． (2)利用H2O2分解制取O2.向4 mL 5% H2O2溶液中滴入2滴FeCl3溶液，产生大量气泡，温度变化如下图。该现象说明反应过程中形成生成物化学键释放的能量__________(填“>”或“<”)断开反应物化学键所吸收的能量。 (3)实验小组同学制作简易氢氧燃料电池，设计如下图所示实验装置。 ①通入H2的电极为__________(填“正”或“负”)极。 ②电池工作时，溶液中H+移动方向是___________。 ③正极的电极反应式：______________。 【答案】(1)A (2)> (3)负 移向石墨电极N 【详解】（1）锌与稀硫酸反应制取氢气的过程是放热反应，在放热反应中，反应物的总能量高于生成物的总能量，图A表示反应物总能量大于生成物总能量，符合题意，故选A； （2）根据温度变化曲线图可知，加入 溶液后体系温度显著升高，说明过氧化氢的分解反应是放热反应，从化学键的角度分析，化学反应的本质是旧键的断裂和新键的形成，放热反应意味着形成生成物化学键所释放的能量大于断开反应物化学键所吸收的能量，故填“>”； （3）① 在氢氧燃料电池中，通入可燃物（）的一极发生失去电子的氧化反应，因此通入的电极为负极； ② 原电池工作时，电解质溶液中的阳离子总是向正极移动，该电池中通入的石墨电极N为正极，因此溶液中的移向石墨电极N； ③ 该燃料电池的电解质溶液为稀硫酸，呈酸性，正极上是得到电子发生还原反应，结合溶液中的生成水，其电极反应式为：。 真题·实战演练 1．（2026·甘肃·高考真题）我国科研人员设计了一种可处理含污水的新型尿素燃料电池(如图所示)。下列说法错误的是 A．体系中每转移，最多可产生1 mol N2 B．工作时电子从电极2通过外电路向电极1转移 C．工作时负极区pH降低 D．a是阴离子交换膜 【答案】B 【详解】A．中为价，生成时共失去电子，故转移最多产生，A正确； B．电极1上失电子生成，为负极，电极2上得电子生成，为正极，电子应从负极（电极1）经外电路流向正极（电极2），B错误； C．负极反应为，生成使增大，降低，C正确； D．负极区生成后正电荷增多，需通过a膜进入负极区平衡电荷，故a为阴离子交换膜，D正确； 故选B。 2．（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 【详解】A．镁合金作负极，但发生的是氧化反应，非还原反应，A错误； B．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； C．“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； D．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。 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 【详解】A．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； B．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； C．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； D．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·陕晋青宁卷·高考真题）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，电路中通过的与消耗的物质的量之比为 D．电池总反应为 【答案】D 【详解】A．反应后左室消耗，剩余多余的；右室生成带正电的，正电荷多余。需要（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．放电完成后，电极a的S完全转化为，电极b的完全转化为S；加热右室电解液，分解放出，将通入左室后重新开始工作时，电极a现在为，发生失电子的氧化反应，为负极，B错误； C．根据负极反应，转移时，消耗，因此电路中通过的与消耗的物质的量之比为，不是，C错误； D．将正负极反应相加，消去两边均有的S、和电子，得到总反应： ，化简得，D正确； 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 【详解】A．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； B．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； C．放电时，Li+移向正极，即石墨电极，C项错误； D．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； 故答案为D。 1 / 19 学科网（北京）股份有限公司 $ 第02讲 原电池、化学电源（专项训练） 目 录 模拟·基础演练 考向01 考查原电池原理 考向02 考查原电池原理的应用 考向03 考查一次电池的工作原理及应用 考向04 考查二次电池的工作原理及应用 考向05 考查燃料电池的工作原理及应用 考向06 考查新型电池的工作原理及应用 重难·创新演练 真题·实战演练 模拟·基础演练 考向01 考查原电池原理 1．【金属的防护、原电池电子流向判断及应用】（2023·北京·模拟预测）世界沿海各国已经把海洋开发上升到国家战略的高度，海上钢铁构筑物的防腐也尤为重要。两种钢闸门防腐措施如图所示，下列说法正确的是 A．图a箭头所示为电子流动方向，图b箭头所示为电流流动方向 B．金属A和金属B均发生还原反应 C．金属A换为惰性电极也可达到防腐效果 D．金属B可选用比铁活泼的金属，如：、、等 2．【原电池正负极判断、原电池电极反应式书写】（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 3．【原电池电极反应式书写】（2026·北京·三模）某实验小组对溶液和溶液的反应进行探究。 资料：BaS为白色固体，易溶于水。 【实验1】 序号 实验操作 实验现象 1-1 向溶液中加入溶液 产生黑色固体 1-2 向饱和溶液(约为，约为3)中加入2 mL饱和溶液(约为，pH约为13) 迅速产生大量黑色固体、少量红色固体和黄色固体，静置后红色固体减少、黑色固体增多 I．探究反应的产物 (1)经检验实验中的黑色固体均为CuS。实验1-1反应的离子方程式为___________。 资料表明，黄色固体为。小组同学取实验1-2所得固体，依次用盐酸、蒸馏水洗涤干净后继续进行实验2，证明了实验1-2中黄色固体为。 【实验2】 (2)①证明实验1-2所得固体洗涤干净的实验操作及现象是___________。 ②依据实验2，推测S与NaOH反应的离子方程式为___________。 ③实验2中，加入硝酸的目的是___________。 继续实验证明红色固体为。 II．探究影响反应产物的因素 【实验3】 序号 实验方案 实验现象 3-1 a：饱和溶液 b：饱和溶液 电压表指针偏转，读数为0.85 V 3-2 a：溶液 b：溶液 电压表指针偏转，读数为0.46V 3-3 a：溶液调至13) b：溶液 电压表指针偏转，读数为0.68V 说明：本实验中，电压表的读数越大，氧化剂的氧化性(或还原剂的还原性)越强。 (3)资料表明，对于电极反应，对还原性没有直接影响。实验3-3的电压表读数大于3-2的可能原因是___________。 (4)小组同学用实验3装置补做实验3-4，排除了的影响。他们所用试剂a为饱和溶液，为___________。 (5)综合上述实验，比较溶液和溶液发生不同反应的速率大小，并写出判断证据___________。 考向02 考查原电池原理的应用 4．【原电池原理的综合应用】（2024·北京大兴·三模）某实验小组研究溶液中和的反应。 实验I 试剂 现象 试管 滴管 出现黑色沉淀 溶液 溶液 (1)用离子方程式解释溶液的原因：___________。 (2)实验小组同学认为黑色沉淀中可能含有或，设计实验验证。 已知：i．浓硝酸能将转化为和； ii．能溶解在浓氨水中形成银氨溶液，而和均不能。 ①设计并实施如图实验Ⅱ，证实沉淀中含有。 试剂1和试剂2分别是___________、___________。沉淀中含有的实验证据是___________。 ②设计并实施如下实验Ⅲ，证实沉淀中不含有，将实验操作和现象补充完整。 实验操作 实验现象 步骤i 取少量银氨溶液，向其中滴加盐酸 出现白色沉淀 步骤ii 取少量洗涤后的黑色沉淀，___________ ___________ ③经检验，沉淀不含有。 (3)资料显示溶液具有氧化性，在一定条件下能够氧化，设计实验进行研究(实验装置如图所示)，测得电压为。对溶液中氧化的物质进行推测： 假设1：的溶液中氧化了； 假设2：的溶液中氧化了。 利用下图装置继续研究(已知：电压大小反映了物质氧化还原性强弱的差异；物质氧化性与还原性强弱差异越大，电压越大)。 ①将的溶液替换为___________溶液，记录电压为。 ②上述实验证实了氧化的物质中一定包含，其证据是___________。 (4)综合上述实验可以得到的结论有___________。 5．【原电池原理对化学反应速率的影响】（25-26高二上·北京海淀·期末）下列事实能用平衡移动原理解释的是 A．溶液中加入少量固体，促进分解 B．新制氯水放置一段时间后，颜色变浅 C．压缩注射器中的和的混合气体，气体颜色加深 D．锌片与稀反应过程中，加入少量固体，促进的产生 6．【原电池原理的应用、利用原电池原理比较金属活动性强弱】如图为一原电池装置，其中X、Y为两种不同的金属。对此装置的下列说法中正确的是 A．活动性顺序：X>Y B．外电路的电流方向是：X→外电路→Y C．随反应的进行，溶液的pH减小 D．Y极上发生的是氧化反应 考向03 考查一次电池的工作原理及应用 7．【普通锌锰干电池、原电池电解质溶液中离子的移向判断及应用、原电池正负极判断】金属锌在原电池中有广泛的应用，甲为铜锌原电池，乙为锌锰干电池。下列说法错误的是 A．乙电池是一次电池 B．乙电池中锌筒作负极 C．甲电池中电极发生氧化反应，质量增加 D．甲电池工作时，会向电极移动 8．【普通锌锰干电池、原电池电极反应式书写】（24-25高三上·北京海淀·期末）碱性锌锰干电池的结构示意图如下图。该电池放电时发生反应：。下列说法正确的是 A．Zn发生还原反应 B．正极发生反应 C．电池工作时向正极方向移动 D．理论上，每转移0.1mol电子，有8.8gMnOOH生成 9．【锰锌干电池、原电池电极反应式书写】如图为普通锌锰电池的构造示意图，放电时的电池反应为。下列说法不正确的是 A．锌筒作负极 B．发生还原反应 C．工作时电子由锌筒通过外电路流向石墨棒 D．正极反应： 考向04 考查二次电池的工作原理及应用 10．【锂离子电池、原电池正负极判断】（25-26高二上·北京·期末）一种锂离子电池[电极材料分别为嵌锂石墨、钴酸锂（）]某时段的工作原理如下。 总反应方程式： 下列说法正确的是 A．放电时，侧作负极 B．依据移动方向判断，图示中的电池处于充电状态 C．充电时，阴极发生的反应为 D．充电时，钴元素失去电子的数目大于脱出的锂离子数目 11．【铅蓄电池】（25-26高三上·北京房山·期末）铅酸蓄电池是常见的可充电电池，其结构如图所示。充放电时的电池反应：。下列说法中不正确的是 A．放电时得电子，被氧化 B．负极的电极反应为： C．充电时电能转化为化学能 D．电池充电时，溶液酸性增强 12．【铅蓄电池】（25-26高二上·北京·期末）下列关于电化学装置的说法中不正确的是 A．采用外加电流阴极保护法保护铁管道 B．铅蓄电池放电时作正极 C．在铁钉表面镀铜 D．电解饱和食盐水制烧碱和氯气 A．A B．B C．C D．D 考向05 考查燃料电池的工作原理及应用 13．【原电池电极反应式书写】（2026·北京门头沟·模拟预测）CO2的资源化可以推动经济高质量发展和生态环境质量的持续改善。由CO2合成甲醇是CO2资源化利用的重要方法。 Ⅰ.合成甲醇 (1)由CO2催化加氢合成甲醇醇。 ①一定条件下，由CO2和H2制备甲醇的过程中有下列反应： 反应1：CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g) △H1 反应2：CO(g)+2H2(g)CH3OH(g) △H2 反应3：CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g) △H3 其对应的平衡常数分别为K1、K2、K3，它们随温度变化的曲线如图所示。 ①则△H2____△H3(填“>”“<”或“=”)。 ②对于上述CO2加氢合成CH3OH的反应体系，下列说法不正确的是____(填字母)。 a．增大初始投料比，有利于提高CO2的转化率 b．当气体的平均摩尔质量保持不变时，说明反应体系已达平衡 c．体系达平衡后，若压缩容器体积，则反应1平衡不移动，反应3平衡正向移动 d．选用合适的催化剂可以提高反应3中CO2的平衡转化率 (2)电化学原理将CO2转化为甲醇。 在光电催化条件下可以高效地将CO2和H2O转化为甲醇，从电极反应的角度分析： ①甲醇在____(填“阴”或“阳”)极生成； ②氧化反应为____。 Ⅱ.甲醇是重要的化工原料，也可用作甲醇燃料电池。以稀硫酸为电解质溶液，甲醇燃料电池的工作原理如图所示。 (3)该电池工作时，c口通入的物质是_____。 (4)该电池负极的电极反应式是_____。 14．【原电池原理理解、氢氧燃料电池、原电池正负极判断、原电池电极反应式书写】（25-26高一下·北京房山·期末）某种氢氧燃料电池的装置如图所示。下列说法不正确的是 A．该装置可以将化学能转化为电能 B．右侧石墨电极为正极 C．从正极向负极方向移动 D．氢氧燃料电池的总反应为 15．【氢氧燃料电池、原电池有关计算、原电池电极反应式书写】（25-26高一下·北京丰台·期末）化学能可转化为热能、电能等其他形式的能量，广泛应用于生产、生活和科研中。 (1)氢气燃烧生成水蒸气的能量变化如图所示： ①1 mol H2燃烧生成水蒸气应____________(填“吸收”或“释放”)____________能量。 ②该反应实现了_________能向_________能的转化。 (2)碱性氢氧燃料电池负极的电极反应式为____________。当转移4 mol电子时，理论上消耗的氧气在标准状况下的体积是____________L。 (3)下图为铝-空气电池的实验装置示意图： ①电池总反应式：______________________。 ②放电时，负极板常伴有氢气析出，用离子方程式解释原因_______________________。 考向06 考查新型电池的工作原理及应用 16．【原电池原理理解、新型电池】（2025·北京房山·一模）我国在新型储能电池领域取得重大突破，锂硫电池因高能量密度成为研究热点。下列关于锂硫电池说法中不正确的是 A．硫单质是金属晶体 B．放电过程锂元素发生氧化反应 C．电池隔膜材料聚丙烯，属于有机高分子材料 D．锂硫电池单位质量储能比钠硫电池高 17．【新型电池、原电池有关计算、原电池电极反应式书写】（2024·北京·模拟预测）我国科学家在可充放电式锌-空气电池研究方面取得重大进展。电池原理如图所示，该电池的核心组分是驱动氧化还原反应(ORR)和析氧反应(OER)的双功能催化剂，KOH溶液为电解质溶液，放电的总反应式为2Zn+O2+4OH-+2H2O=2[Zn(OH)4]2-。下列有关说法不正确的是 A．放电时电解质溶液中K+向正极移动 B．放电时锌电池负极反应为Zn-2e-+4OH-=[Zn(OH)4]2- C．充电时催化剂降低析氧反应(OER)的活化能 D．充电时阴极生成6.5gZn的同时阳极产生2.24LO2(标准状况) 18．【新型电池】（2024·北京·一模）用热再生氨电池处理含电镀废液的装置如图。该装置由电池部分和热再生部分组成：电池部分中，a极室为混合液，b极室为溶液；热再生部分加热a极室流出液，使分解。下列说法不正确的是 A．a极的电极反应为： B．电池部分的总反应为： C．该方法可以富集并产生电能，同时循环利用 D．装置中的离子交换膜为阳离子交换膜 重难·创新演练 1．【新型电池、原电池、电解池综合考查、原电池电极反应式书写】（2024·北京通州·一模）中国科研团队研发出室温下可稳定充放电的高柔性钙一氧气电池，该电池的总反应为：，下列说法正确的是 A．中阴阳离子个数比为2：1 B．电解质溶液可选用水溶液 C．放电时正极电极反应式为 D．充电时阳极电极反应式为 2．【新型电池、原电池电极反应式书写】（2024·北京海淀·二模）我国科研人员研发的海泥细菌电池不仅可以作为海底仪器的水下电源，还可以促进有机污染物（以表示）的分解，其工作原理如图，其中海底沉积层/海水界面可起到质子交换膜的作用，下列理论分析正确的是 A．a极为电池负极 B．b极的电极反应为 C．若b极区生成，则a极区增加2mol D．外电路通过时，至少有生成 3．【新型电池、原电池电极反应式书写】（2024·北京顺义·一模）我国科研人员研制出一种一体式过氧化氢循环电池(UR-HPCC)，可实现在H2O2电解模式下高效产氢，在燃料电池模式下合成过氧化氢。其工作原理示意图如下。下列说法正确的是 A．电解模式下H2在阳极生成 B．电解模式下化学能转化为电能 C．电池模式下正极反应为：O2+2H++2e-=H2O2 D．电池模式下Ⅱ中H+通过质子交换膜移向Ⅰ 4．【原电池原理理解、原电池正负极判断】（2026·北京房山·二模）清华大学首次利用糠醛研制了新型“生物质二次电池”，工作原理如图所示，充电、放电时分别得到高附加值的醇和羧酸盐。下列说法不正确的是 A．放电时，a极发生氧化反应 B．充电时，b极附近碱性增强 C．充电时，a极反应式为 D．糠醛分子所有原子可能共平面 5．【原电池电子流向判断及应用、原电池正负极判断、原电池电极反应式书写】（2026·北京西城·二模）微生物脱盐电池是一种高效、经济的能源装置，将其与微生物电解池进行串联，可实现海水淡化、去除重金属离子的同时制串联装置的示意图如下，所用电极均是惰性电极。 下列说法不正确的是 A．微生物脱盐电池工作时移向N极 B．电子由R极经导线流向N极 C．R极电极反应式： D．一段时间后，T极沉积2.07 g ，溶液中减少0.02 mol 6．【原电池电极反应式书写】（2026·北京昌平·一模）查阅文献和对铜与浓硝酸的反应速率均有影响，利用下图装置进行实验验证。 序号 试剂X 操作 现象 电流表示数 ① 无 石墨电极一侧有少量气泡 a ② 无 石墨电极一侧有少量气泡，铜电极一侧溶液澄清，出现少量绿色 b ③ 无 石墨电极一侧有少量气泡，铜电极一侧溶液澄清，出现明显绿色 c ④ 向铜电极一侧持续通入 d 已知：ⅰ．； ⅱ．溶液显绿色； ⅲ．电流表示数越大，单位时间内反应转移的电子数越多。 下列分析不正确的是 A．①中产生少量气泡的电极反应为 B．③中铜电极发生 C．若，结合现象可证明能加快铜与浓硝酸的反应速率 D．若④中，可证明能加快铜与浓硝酸的反应速率 7．【原电池、电解池综合考查、原电池正负极判断】钠离子电池具有充电速度快和低温环境性能优越的特点，其电极材料的导电聚合物中掺杂磺酸基可增强其电化学活性，其充电时工作原理如图所示。下列说法错误的是 A．充电时，电极B为阴极，质量减少 B．钠离子电池的工作原理是的嵌入与脱嵌 C．充电时，电极A的电极反应式为 D．充电过程中，每转移，两电极质量变化相差46 g 8．【原电池电极反应式书写】（2026·北京门头沟·一模）某小组同学探究溶液与溶液之间的反应。 已知：为白色沉淀 (1)理论分析 依据反应规律，二者可以发生复分解反应，离子方程式是_______。 (2)实验探究 实验Ⅰ：将2mL溶液和5mL溶液混合，观察到溶液变黑，静置后试管底部有灰色沉淀，上层清液呈黄色。 ①针对“溶液呈黄色”，甲认为溶液中有，对产生的原因作出如下假设，请补充完整。 假设a：溶液中的氧化； 假设b：_______： 假设c：溶液中的氧化。 经实验证实a、b不是产生的主要原因。 如图所示实验装置可证实假设c成立，其中甲溶液是_______，操作及现象是_______。 ②针对“溶液变黑”，乙同学推测灰色沉淀为Ag与的混合物并进行验证，将实验Ⅰ试管离心沉降，过滤、洗涤、干燥，得到固体A，实验过程如下图所示： a.浓氨水的作用是_______(用离子方程式表示)。 b.能证明灰色沉淀中含有的方法是：取少量溶液B于试管中，_______(填操作和现象)。 c.固体A中的质量_______(用、表示)。 实验Ⅱ：丙同学继续探究，将2mL一定浓度的溶液与2mL一定浓度的溶液混合，生成的Ag与的质量关系如表所示。 实验 序号 1 0.04 0.04 0 99 0 2 0.1 0.1 47 105 0.448 3 0.2 0.2 56 114 0.491 4 0.5 0.5 100 183 0.546 5 1.0 1.0 176 225 0.782 (3)实验结论 根据上述实验所得结论：_______。 9．【原电池原理理解、实验探究原电池原理】（2025·北京海淀·一模）小组同学探究、在强碱性溶液中形成原电池的正负极及其影响因素。 已知：、均能溶于强碱性溶液，生成。 【理论预测】 猜想1：作负极，因为的失电子能力更强。 猜想2：作负极，因为能与强碱性溶液发生氧化还原反应，产生。 【实验验证】 实验1 现象 0~5s：电压传感器初始示数为0.3V，后迅速归零；铝片表面有气泡产生(经检验为) 后：电压传感器示数逐渐变为并保持稳定；铝片表面有气泡产生(经检验为)，镁片表面无明显变化 (1)由电压传感器示数可知，时作负极。根据现象推测后正负极发生了反转，证据是_______。 (2)后作负极，但猜想2中的解释不合理，理由是_______。 (3)甲同学推测0~5s时产生的可能原因有： i．； ii．_______(用离子方程式表示)。 (4)小组同学推测，电压示数迅速减小与电极被覆盖有关。 ①0~5s时，镁片表面发生反应的电极反应式为_______。 ②为证明推测，乙、丙同学分别设计了实验2和3。 已知：EDTA四钠盐浓溶液的约为12，EDTA易与形成配合物EDTA-Mg。 i．实验2中观察到电压示数从0.3V降至0.1V后保持稳定，可能的原因是_______。 ii．补全实验3的方案：试剂a为_______。 (5)综合实验1、2，可以得出的结论是_______。 10．【氢氧燃料电池、原电池正负极判断、原电池电极反应式书写】（25-26高一下·北京朝阳·期末）实验小组制取和并制作简单的氢氧燃料电池。 (1)利用和稀硫酸制取。下列能表示该反应能量变化过程的是_____________(填序号)。 A．        B． (2)利用H2O2分解制取O2.向4 mL 5% H2O2溶液中滴入2滴FeCl3溶液，产生大量气泡，温度变化如下图。该现象说明反应过程中形成生成物化学键释放的能量__________(填“>”或“<”)断开反应物化学键所吸收的能量。 (3)实验小组同学制作简易氢氧燃料电池，设计如下图所示实验装置。 ①通入H2的电极为__________(填“正”或“负”)极。 ②电池工作时，溶液中H+移动方向是___________。 ③正极的电极反应式：______________。 真题·实战演练 1．（2026·甘肃·高考真题）我国科研人员设计了一种可处理含污水的新型尿素燃料电池(如图所示)。下列说法错误的是 A．体系中每转移，最多可产生1 mol N2 B．工作时电子从电极2通过外电路向电极1转移 C．工作时负极区pH降低 D．a是阴离子交换膜 2．（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 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·陕晋青宁卷·高考真题）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，电路中通过的与消耗的物质的量之比为 D．电池总反应为 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 1 / 19 学科网（北京）股份有限公司 $