专题01 化学电源装置分析（重难点讲义）高二化学人教版选择性必修1

专题01 化学电源装置分析 重难目标 1.以原电池为例认识化学能可以转化为电能，从氧化还原反应的角度认识其工作原理，能设计化学电源。 2.体会提高燃料的燃烧效率、开发高纯清洁燃料和研制新型化学电源的重要性。 3.了解原电池及其常见化学电源的工作原理；能利用相关信息分析化学电源的工作原理，开发新型化学电源。 4.会分析新型化学电源的工作原理，能正确书写新型化学电源的电极反应式及电池反应方程式。 考情分析 化学电源装置分析是高考电化学板块的核心考查方向。命题多借助新型化学电源（如锂离子电池、燃料电池、金属—空气电池等）装置图，创设真实应用情境，考查学生对原电池的深层理解。 考查内容主要围绕三个方面： 一是电极类型与反应判断，要求学生根据元素化合价变化或离子迁移方向准确判断正负极、阴阳极，并能正确书写电极反应式与总反应式； 二是离子迁移方向与膜技术分析，重点考查质子交换膜、阴/阳离子交换膜对离子选择性通过的影响，以及由此引起的溶液酸碱性与离子浓度变化； 三是电子转移与定量计算，涉及通过电量计算物质质量、气体体积或溶液浓度变化，运用得失电子守恒建立等量关系。 四是新型电池情境持续升温，以新能源、航天电源、电动汽车电池等前沿科技为背景，考查学生信息迁移能力。 一、常见电源 1．一次电池 负极反应式：Zn＋2OH－－2e－===Zn(OH)2； 正极反应式：MnO2＋H2O＋e－===MnO(OH)＋OH－； 总反应：Zn＋2MnO2＋2H2O===2MnO(OH)＋Zn(OH)2 负极反应式：Zn＋2OH－－2e－===ZnO＋H2O； 正极反应式：Ag2O＋H2O＋2e－===2Ag＋2OH－； 总反应：Zn＋Ag2O===ZnO＋2Ag 2.二次电池 铅酸蓄电池是最常见的二次电池，总反应：Pb＋PbO2＋2H2SO42PbSO4＋2H2O。 (1)放电时： 负极反应式：Pb＋SO－2e－===PbSO4； 正极反应式：PbO2＋4H＋＋SO＋2e－===PbSO4＋2H2O。 放电时，当外电路上有2 mol e－通过时，溶液中消耗H2SO4 2 mol。 (2)充电时： 阴极反应式：PbSO4＋2e－===Pb＋SO； 阳极反应式：PbSO4＋2H2O－2e－===PbO2＋4H＋＋SO。 充电一段时间电解质溶液的pH减小(填“增大”“减小”或“不变”)。 【特别提醒】充电时电极的连接，负接负作阴极，正接正作阳极。 3．燃料电池 (1)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)燃料电池的电解质常有四种类型：酸性条件、碱性条件、固体电解质(可传导O2－)、熔融碳酸盐，不同电解质会对总反应式、电极反应式有影响。 (3)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＋4e－＋4H＋===2H2O， 负极：CH3OH－6e－＋H2O===CO2＋6H＋。 ②碱性溶液 正极：O2＋4e－＋2H2O===4OH－， 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＋4e－===2O2－， 负极：CH3OH－6e－＋3O2－===CO2＋2H2O。 ④熔融碳酸盐(CO) 正极(通入CO2)：O2＋4e－＋2CO2===2CO， 负极：CH3OH－6e－＋3CO===4CO2＋2H2O。 二、新型电源 1.浓差电池 (1)浓差电池是仅由一种物质由高浓度向低浓度扩散而引发的一类电池。电池内部，当某种电解质离子或分子浓度越大时，其氧化性或还原性越强。 (2)“浓差电池”的分析方法 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有浓度差，离子均是由“高浓度”移向“低浓度”，依据阳离子移向正极区域、阴离子移向负极区域判断电池的正、负极，这是解题的关键。 2.微生物燃料电池 利用微生物将有机物中的化学能直接转化成电能的装置。其基本工作原理是在负极室厌氧环境下，有机物在微生物作用下分解并释放出电子和质子，电子依靠合适的电子传递介质在生物组分和负极之间进行有效传递，并通过外电路传递到正极形成电流，而质子通过质子交换膜传递到正极，氧化剂(如氧气)在正极得到电子被还原。 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有浓度差，离子均是由“高浓度”移向“低浓度”，依据阳离子移向正极区域、阴离子 移向负极区域判断电池的正、负极，这是解题的关键。 4.解答新型化学电源题目的方法 (1)根据总反应方程式分析元素化合价的变化，确定正、负极反应物。 (2)注意溶液酸碱性环境，书写正、负极反应式。 (3)依据原电池原理或正、负极反应式分析判断电子、离子的移向，电解质溶液的酸碱性变化。 (4)灵活应用守恒法、关系式法进行计算。 5.解答可充电电池题目的思路 题型01 一次电池 【典例1】锌银纽扣电池是生活中常见的一次电池，其构造示意图如图。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+2e-+H2O===2Ag+2OH- D.金属外壳需具有良好的导电性和耐腐蚀性 【对练1】酸性锌锰干电池的构造示意图如图。关于该电池及其工作原理，下列说法正确的是(　　) A.石墨作电池的负极材料 B.电池工作时，N向负极方向移动 C.MnO2发生氧化反应 D.锌筒发生的电极反应为Zn-2e-===Zn2+ 【对练2】碱性锌锰电池的总反应为Zn+2MnO2+2H2O===2MnO(OH)+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，正极发生的反应为Zn-2e-===Zn2+ B.电池工作时，OH-向正极移动 C.隔膜可以防止电池短路 D.反应中每生成1 mol MnO(OH)，转移的电子数为2×6.02×1023 题型02 二次电池 【典例2】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-e-+Cl-===AgCl C.充电时，消耗4 mol Ag的同时将消耗1 mol Sb4O5Cl2 D.充电时，M极上反应为Sb4O5Cl2+12e-+10H+===4Sb+2Cl-+5H2O 【对练1】研究人员开发出一种锂-氢可充电电池(如图所示)，使用前需先充电，其固体电解质仅允许Li+通过。下列说法正确的是(　　) A.放电时电解质溶液质量减小 B.放电时电池总反应为H2+2Li===2LiH C.充电时Li+移向惰性电极 D.充电时每转移1 mol电子，c(H+)降低1 mol·L-1 【对练2】)我国科学家设计了一种新型Zn-S可充电电池，该电池放电时硫电极发生两步反应，分别为S+2Cu2++4e-===Cu2S、5Cu2++O2+10e-===Cu+2Cu2O，下列说法错误的是(　　) A.放电时锌电极发生的反应为Zn-2e-===Zn2+ B.该电池充电时Cu2+的浓度增大 C.该电池放电时电子从锌电极流出 D.每生成1 mol铜，外电路中通过10 mol电子 题型03 燃料电池 【典例3】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图所示，下列有关叙述正确的是(　　) A.电池工作时，溶液中的Na+由乙槽通过阳离子交换膜向甲槽迁移 B.当外电路中流过0.04 mol电子时，消耗N2H4的质量为0.32 g C.b极的电极反应为O2+4H++4e-===2H2O，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 【对练1】固态电池能量密度更高，运行更安全。固态燃料电池(如图所示)以固态电解质传递H+，电池总反应可表示为CH4+2O2===CO2+2H2O。下列说法错误的是(　　) A.a极发生氧化反应 B.b极上的电极反应为O2+4e-+4H+===2H2O C.H+由a极通过固体酸膜传递到b极 D.a极上的电势比b极上的高 【对练2】（26-27高二上·云南德宏·开学考试）如图为一种氢氧燃料电池装置的示意图，下列说法正确的是 A．a电极发生氧化反应，b电极发生还原反应 B．燃料电池是将热能转化为电能的装置 C．电池工作时，K+向电极a移动 D．电子流动方向：a→b→电解质溶液→a 题型04 微生物电池 【典例4】(2026·江西南昌模拟)沉积物微生物燃料电池(SMFC)可以将沉积物中的化学能直接转化为电能，同时加速沉积物中污染物的去除，用SMFC处理含硫废水的工作原理如图所示。下列说法正确的是(　　) A.外电路的电流方向是从碳棒b到碳棒a B.碳棒a附近酸性增强 C.碳棒b存在电极反应：S-6e-+4H2O===S+8H+ D.升高温度一定能提高电池的能量转化效率 【对练1】用微生物燃料电池处理含氨氮的废水，是一项重要的研究课题。某科研小组利用如图所示的装置模拟含氨氮废水的处理。下列说法错误的是(　　) A.附着微生物的石墨为负极 B.处理废水时，不宜在高温下进行 C.石墨电极的电极反应为2N+10e-+12H+===N2↑+6H2O D.左右两侧电极附近溶液的pH均升高 【对练2】（26-27高二上·四川资阳·开学考试）一种将废水中的氯乙烯()转换成对环境无害的物质的微生物电池装置原理如图所示。下列说法正确的是 A．电解质溶液中的经质子交换膜由右侧向左侧移动 B．若N电极消耗11.2L，电路中转移2mol电子 C．该装置工作时，温度越高放电能力越强 D．M电极的电极反应式为 题型05 浓差电池 【典例5】(2025·山东卷)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极为正极 C.充电时，隔膜两侧溶液Fe2+浓度均减小 D.理论上，Fe3+每减少1 mol，Fe2+总量相应增加2 mol 【对练1】(2026·广西玉林模拟)一种成本低、稳定性好的全碱性多硫化物-空气液流二次电池工作时，原理如图所示。下列说法正确的是(　　) A.连接负载时，电极A为正极 B.膜a为阴离子交换膜，膜b为阳离子交换膜 C.连接负载时，负极的电极反应为2-2e-=== D.连接电源时，电路中每通过2NA个电子，生成NaOH的质量为80 g(NA表示阿伏加德罗常数的值) 题型06 液流电池 【典例6】(2026·辽宁葫芦岛模拟)如图是“海水-河水”浓差电池装置示意图(不考虑溶解氧的影响)，其中a、b极均为Ag/AgCl复合电极。下列说法不正确的是(　　) A.b极的电极反应为AgCl+e-===Ag+Cl- B.内电路中，Na+由a极区向b极区迁移 C.工作一段时间后，两极NaCl溶液的浓度差减小 D.电路中转移1 mol e-时，理论上a极区模拟海水的质量减少23 g 【对练1】由于存在离子浓度差而产生电动势的电池称为离子浓差电池，当两极室离子浓度相等时放电完成。某离子浓差电池的工作原理如图所示。下列说法正确的是(　　) A.铜电极Ⅰ上发生氧化反应 B.Cu2+从左极室透过隔膜移向右极室 C.电池工作一段时间后，右极室CuSO4溶液浓度增大 D.该电池工作时，电能转化为化学能 1.（25-26高二上·广西柳州·期末）锌-空气二次电池具备高性能、长寿命以及可充电等优点，其原理如图所示。下列说法正确的是 A．充电时b极与直流电源的负极相连 B．充电时a极的电极反应为 C．放电一段时间后，a极区小于b极区 D．放电过程中，消耗时，有通过阴离子交换膜 2.（26-27高二上·黑龙江佳木斯·开学考试）中科院研究所曾报道了一种高压可充电碱-酸Zn-PbO2混合电池，电池采用阴、阳双隔膜完成离子循环，该电池良好的电化学性能为解决传统水性电池的关键问题提供了很好的机会。下列说法正确的是 A．放电时，每转移2 mol电子，中间K2SO4溶液中溶质增加1 mol B．电池工作时，a室电解质溶液pH增大、d室电解质溶液pH减小 C．离子交换膜b、c分别为阴离子交换膜和阳离子交换膜 D．放电时，负极反应式为PbO2＋4H＋＋＋2e-=PbSO4＋2H2O 3.（26-27高二上·湖南衡阳·开学考试）电池是目前电池中综合性能最好的一种电池，其原理示意图如图所示。已知：电池放电时的反应为。下列说法正确的是 A．Li为电池的正极，发生氧化反应 B．电流由Li经负载流向极 C．正极的电极反应式为 D．将熔融的改为LiCl的水溶液，电池性能更好 4.（25-26高二下·广西桂林·开学考试）某科研小组利用原电池原理设计了一种微生物燃料电池，以葡萄糖为燃料，氧气为氧化剂，其工作原理如图所示。下列有关该电池的说法正确的是 A．加入葡萄糖的一极为正极 B．电池总反应为C6H12O6 + 6O2 = 6CO2 + 6H2O C．电池工作时，H+向负极移动 D．该电池可将化学能全部转化为电能 5.（25-26高二下·广西钦州·开学考试）我国科研团队新制备了一种Ni-CuO复合催化剂，并将其与金属铝构成可充电型电化学装置，用于将污水中的定向还原为，其工作原理如图所示。电池放电时，水中的氢离子在复合催化剂表面获得电子成为氢原子，氢原子再将吸附在复合催化剂表面的逐步还原为。 下列说法正确的是 A．放电时，穿过离子交换膜向负极区迁移，负极区的浓度增大 B．放电时，Ni-CuO电极每转移时，理论上需要3.0 mol氢原子 C．充电时，Ni-CuO电极的电势比铝电极的低 D．充电时，电池总反应为 6.（26-27高二上·湖南长沙·开学考试）一种水性电解液离子选择双隔膜电池如图所示{KOH溶液中，以形式存在；离子选择隔膜只允许特定离子通过}。电池放电时，下列叙述错误的是 A．Ⅱ区的通过隔膜向Ⅲ区迁移 B．Ⅰ区的通过隔膜向Ⅱ区迁移 C．电极反应： D．Zn电极反应： 7.（25-26高二下·贵州毕节·期中）钴酸锂(LiCoO2)电池综合性能突出。其工作原理如图，负极材料为嵌锂石墨，正极材料为LiCoO2，隔膜仅传导Li+，电池反应式：。下列说法错误的是 A．放电时，A为负极 B．充电时，B极反应式： C．充电时，当0.1 mol e-发生转移时，理论上A极质量减少0.7 g D．石墨二维结构中，未参与杂化的p轨道相互平行且相互重叠 8.（25-26高二上·湖北黄石·期末）汽油浓度探测器，可用于监测空气中汽油蒸气的浓度，预防火灾和爆炸。某加油站引进一台测量仪，其传感器部分工作原理如图所示。汽油以辛烷为例，当空气中汽油超标时，显示屏会有报警显示。下列说法错误的是 A．电极电势：电极甲<电极乙 B．电极甲的电极反应式为 C．已知该反应的ΔS<0，则该反应仅在高温下能自发进行 D．每消耗1 mol ，理论上可检测到0.08 mol 泄漏 9.（25-26高二下·四川泸州·期中）碱性镍镉蓄电池可用于航天器，该电池可利用阳光充电，通过充放电过程，满足飞船在光照区和阴影区交替飞行时对能量储存和供给需要。下列说法错误的是 A．放电时，a电极做负极，发生氧化反应 B．飞船由光照区驶入阴影区时电池的能量转换方式：太阳能→化学能→电能 C．飞船进入光照区充电，b极反应式为： D．电池宜采用阴离子交换膜，飞船进入阴影区时，从极区经交换膜向极区迁移 10.（25-26高二下·广西南宁·阶段检测）一种新型微生物脱盐燃料电池如图所示。利用活性菌的催化作用，在净化两极室污水的同时，淡化脱盐室的盐水，协同产生电流。下列说法错误的是 A．a电极为电池负极 B．b电极的电极反应可能为： C．污水净化过程中，b电极区溶液的pH一定增大 D．外电路转移2 mol电子，脱盐室质量减少58.5 g 11.（25-26高二上·福建福州·期末）钠离子电池凭借低成本、高安全性与优异电化学属性，成为锂离子电池在资源、成本、安全等维度的互补性技术选择。某种钠离子电池总反应方程式为：，其放电过程的工作原理如图。下列说法正确的是 A．放电时，电极B发生还原反应 B．放电时，电流从电极B流向电极A C．充电时，阳极电极反应为： D．充放电过程中，在正负极间进行可逆嵌脱 12.（26-27高三上·浙江·开学考试）科学家发明了一种水系锂离子电池，其工作原理如图所示[电解质为双三氟甲烷磺酰亚胺锂（）水溶液]。下列说法不正确的是 A．充电时，电路中通过电子，电极质量减轻 B．放电时，的电极反应为 C．维持较高浓度使水与离子形成水合离子，抑制水参与电极反应 D．放电时，应使从电极中近乎完全脱出/嵌入，以使电池能量利用最大化 13.（24-25高二上·广东·期末）蓝铁矿用于制造锂电池材料。研究人员利用铁‑空气电池处理含磷工业废水，并回收蓝铁矿，装置示意图如图，下列说法正确的是 A．正极反应： B．多孔碳电极附近溶液的浓度减小 C．若铁电极区过高，蓝铁矿产量减少 D．从多孔碳电极区通过质子交换膜到电极区 14.（24-25高二上·湖北·期末）据《ChemicalSynthesis》杂志2024年4月文章，有人通过合理设计大环共价有机聚合物(COPs)分子，成功制备出具有优异氧还原性能的Co基催化剂COPMCT-Co-900，并将其应用于锌空气流电池，展示了出色的功率密度和循环稳定性，为高性能氧电极的开发提供了新思路。其中锌空气流电池的示意图如下： 有关该电池下列说法正确的是 A．放电时电子由A电极流向B电极 B．充电时B电极接电源正极 C．Co基催化剂COPMCT-Co-900能加快A电极反应 D．充电时A电极反应式为 15.（24-25高二上·山东淄博·阶段检测）制备物质、获取能量是化学反应的两大重要用途，一种燃料电池装置如图所示(其中Y是氮的最高价氧化物)。下列说法错误的是 A．电极电势：石墨Ⅰ>石墨Ⅱ B．电池中向石墨Ⅰ电极移动 C．正极的电极反应式为 D．该装置的突出优点是制备Y物质的同时获取电能 16.（2026·福建厦门·三模）一种/正丙醚(DPE)构建的铝电池工作原理如图。下列说法错误的是 A．中配位原子为Cl和O B．放电时，b极为正极 C．充电时，a电极发生反应 D．理论上，外电路转移1 mol电子时，两电极质量变化之差为9 g 17.（2026·江西宜春·模拟预测）我国科研团队利用吩嗪（）和碘（）之间的电荷转移相互作用，构建吩嗪—碘电荷转移复合物，为实现高性能水系锌—有机电池提供新策略。电池充、放电时，复合物材料电极氧化还原机理如图： 下列说法错误的是 A．放电时，电极为电池负极 B．过程①②为电池充电时电极上发生的反应 C．过程③的电极反应为-2e-=+Zn2+ D．每生成时，理论上电路中共转移 18.（2026·黑龙江哈尔滨·三模）镁在地壳中储量丰富、安全性高、无枝晶等优势，被认为是超越锂离子电池的有力候选者。某水系镁离子电池如图所示，充、放电时，镁离子嵌入电极或从电极中脱嵌，并往返于两极。下列说法错误的是 A．放电时，负极的电极反应式： B．充电时，每转移2 mol电子，理论上两极质量变化差为24 g C．已知有较大层间距，因此放电时嵌入后体积膨胀率低，避免电极粉化 D．电池工作时可能“鼓包”，同时产生不溶物导致电压降低，需寻找新型电解质 19.（2026·福建南平·二模）一种全固态电池采用超高镍层状氧化物（NCM90）和锂-铟（Li-In）合金为电极材料，为固态电解质。下列说法正确的是 A．电池工作时通过固态电解质传导电子 B．放电时a电极反应式为 C．充电时当电路中转移1 mol ，b电极质量减少7 g D．液态电池的使用温度范围大于全固态电池 20.（2026·安徽芜湖·二模）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．电解质溶液也可以用NaPF6的水溶液替换 B．放电时，电极B的电极电势高于电极A C．放电时，电极A的电极反应式为：+e-+Na+→ D．充电刚开始时，假设两电极质量相等，若外电路通过0.1mol e-时，理论上两电极质量相差4.6 g 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司1 / 10 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $ 专题01 化学电源装置分析 重难目标 1.以原电池为例认识化学能可以转化为电能，从氧化还原反应的角度认识其工作原理，能设计化学电源。 2.体会提高燃料的燃烧效率、开发高纯清洁燃料和研制新型化学电源的重要性。 3.了解原电池及其常见化学电源的工作原理；能利用相关信息分析化学电源的工作原理，开发新型化学电源。 4.会分析新型化学电源的工作原理，能正确书写新型化学电源的电极反应式及电池反应方程式。 考情分析 化学电源装置分析是高考电化学板块的核心考查方向。命题多借助新型化学电源（如锂离子电池、燃料电池、金属—空气电池等）装置图，创设真实应用情境，考查学生对原电池的深层理解。 考查内容主要围绕三个方面： 一是电极类型与反应判断，要求学生根据元素化合价变化或离子迁移方向准确判断正负极、阴阳极，并能正确书写电极反应式与总反应式； 二是离子迁移方向与膜技术分析，重点考查质子交换膜、阴/阳离子交换膜对离子选择性通过的影响，以及由此引起的溶液酸碱性与离子浓度变化； 三是电子转移与定量计算，涉及通过电量计算物质质量、气体体积或溶液浓度变化，运用得失电子守恒建立等量关系。 四是新型电池情境持续升温，以新能源、航天电源、电动汽车电池等前沿科技为背景，考查学生信息迁移能力。 一、常见电源 1．一次电池 负极反应式：Zn＋2OH－－2e－===Zn(OH)2； 正极反应式：MnO2＋H2O＋e－===MnO(OH)＋OH－； 总反应：Zn＋2MnO2＋2H2O===2MnO(OH)＋Zn(OH)2 负极反应式：Zn＋2OH－－2e－===ZnO＋H2O； 正极反应式：Ag2O＋H2O＋2e－===2Ag＋2OH－； 总反应：Zn＋Ag2O===ZnO＋2Ag 2.二次电池 铅酸蓄电池是最常见的二次电池，总反应：Pb＋PbO2＋2H2SO42PbSO4＋2H2O。 (1)放电时： 负极反应式：Pb＋SO－2e－===PbSO4； 正极反应式：PbO2＋4H＋＋SO＋2e－===PbSO4＋2H2O。 放电时，当外电路上有2 mol e－通过时，溶液中消耗H2SO4 2 mol。 (2)充电时： 阴极反应式：PbSO4＋2e－===Pb＋SO； 阳极反应式：PbSO4＋2H2O－2e－===PbO2＋4H＋＋SO。 充电一段时间电解质溶液的pH减小(填“增大”“减小”或“不变”)。 【特别提醒】充电时电极的连接，负接负作阴极，正接正作阳极。 3．燃料电池 (1)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)燃料电池的电解质常有四种类型：酸性条件、碱性条件、固体电解质(可传导O2－)、熔融碳酸盐，不同电解质会对总反应式、电极反应式有影响。 (3)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＋4e－＋4H＋===2H2O， 负极：CH3OH－6e－＋H2O===CO2＋6H＋。 ②碱性溶液 正极：O2＋4e－＋2H2O===4OH－， 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＋4e－===2O2－， 负极：CH3OH－6e－＋3O2－===CO2＋2H2O。 ④熔融碳酸盐(CO) 正极(通入CO2)：O2＋4e－＋2CO2===2CO， 负极：CH3OH－6e－＋3CO===4CO2＋2H2O。 二、新型电源 1.浓差电池 (1)浓差电池是仅由一种物质由高浓度向低浓度扩散而引发的一类电池。电池内部，当某种电解质离子或分子浓度越大时，其氧化性或还原性越强。 (2)“浓差电池”的分析方法 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有浓度差，离子均是由“高浓度”移向“低浓度”，依据阳离子移向正极区域、阴离子移向负极区域判断电池的正、负极，这是解题的关键。 2.微生物燃料电池 利用微生物将有机物中的化学能直接转化成电能的装置。其基本工作原理是在负极室厌氧环境下，有机物在微生物作用下分解并释放出电子和质子，电子依靠合适的电子传递介质在生物组分和负极之间进行有效传递，并通过外电路传递到正极形成电流，而质子通过质子交换膜传递到正极，氧化剂(如氧气)在正极得到电子被还原。 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有浓度差，离子均是由“高浓度”移向“低浓度”，依据阳离子移向正极区域、阴离子 移向负极区域判断电池的正、负极，这是解题的关键。 4.解答新型化学电源题目的方法 (1)根据总反应方程式分析元素化合价的变化，确定正、负极反应物。 (2)注意溶液酸碱性环境，书写正、负极反应式。 (3)依据原电池原理或正、负极反应式分析判断电子、离子的移向，电解质溶液的酸碱性变化。 (4)灵活应用守恒法、关系式法进行计算。 5.解答可充电电池题目的思路 题型01 一次电池 【典例1】锌银纽扣电池是生活中常见的一次电池，其构造示意图如图。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+2e-+H2O===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+2e-+H2O===2Ag+2OH-，总反应为Zn+Ag2O===ZnO+2Ag。A.由分析可知，锌作电池的负极，Ag2O作电池的正极，A正确；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；由分析可知，正极的电极反应为Ag2O+2e-+H2O===2Ag+2OH-，C正确；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。 【对练1】酸性锌锰干电池的构造示意图如图。关于该电池及其工作原理，下列说法正确的是(　　) A.石墨作电池的负极材料 B.电池工作时，N向负极方向移动 C.MnO2发生氧化反应 D.锌筒发生的电极反应为Zn-2e-===Zn2+ 【答案】D 【解析】A项，酸性锌锰干电池，锌筒为负极，石墨电极为正极，故A错误；B项，原电池工作时，阳离子向正极(石墨电极)方向移动，故B错误；C项，MnO2发生得电子的还原反应，故C错误；D项，锌筒为负极，负极发生失电子的氧化反应：Zn-2e-===Zn2+，故D正确。 【对练2】碱性锌锰电池的总反应为Zn+2MnO2+2H2O===2MnO(OH)+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，正极发生的反应为Zn-2e-===Zn2+ B.电池工作时，OH-向正极移动 C.隔膜可以防止电池短路 D.反应中每生成1 mol MnO(OH)，转移的电子数为2×6.02×1023 【答案】C 【解析】A.电池工作时，正极发生的反应为MnO2+e-+H2O===MnO(OH)+OH-，故A错误；B.电池工作时，阳离子移向正极，OH-向负极移动，故B错误；C.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.正极发生的反应为MnO2+e-+H2O===MnO(OH)+OH-，每生成1 mol MnO(OH)，转移的电子数为6.02×1023，故D错误。 题型02 二次电池 【典例2】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-e-+Cl-===AgCl C.充电时，消耗4 mol Ag的同时将消耗1 mol Sb4O5Cl2 D.充电时，M极上反应为Sb4O5Cl2+12e-+10H+===4Sb+2Cl-+5H2O 【答案】D 【解析】由图可知，放电时，N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极为负极，电极反应为4Sb-12e-+2Cl-+5H2O===Sb4O5Cl2+10H+，充电时，N极为阳极，M极为阴极，电极反应与原电池相反，据此解答。A.由分析可知，放电时，M极为负极，A错误；B.由分析可知，放电时，N极上反应为AgCl+e-===Ag+Cl-，B错误；C.结合分析和电子守恒，充电时存在：Sb4O5Cl2~12e-~12Ag，由此可知，消耗4 mol Ag，同时消耗 mol Sb4O5Cl2，C错误；D.充电时，M极为阴极，电极反应与原电池相反：Sb4O5Cl2+12e-+10H+===4Sb+2Cl-+5H2O，D正确。 【对练1】研究人员开发出一种锂-氢可充电电池(如图所示)，使用前需先充电，其固体电解质仅允许Li+通过。下列说法正确的是(　　) A.放电时电解质溶液质量减小 B.放电时电池总反应为H2+2Li===2LiH C.充电时Li+移向惰性电极 D.充电时每转移1 mol电子，c(H+)降低1 mol·L-1 【答案】C 【解析】结合锂-氢可充电电池装置，再结合题中信息“使用前需先充电”可知，先充电的目的是将惰性电极附近的有机电解质中的Li+转化为Li，故充电时，惰性电极为阴极，其电极反应为Li++e-===Li；气体扩散电极为阳极，其电极反应为H2-2e-+2H2P===2H3PO4。放电时，惰性电极为负极，其电极反应为Li-e-===Li+；气体扩散电极为正极，其电极反应为2H3PO4+2e-===2H2P+H2↑。已知固体电解质仅允许Li+通过，根据放电时正极的电极反应可知，每转移2 mol电子，电解质溶液中消耗2 mol H+，同时会有2 mol Li+通过固体电解质进入电解质溶液中，故放电时电解质溶液质量增大，A错误；根据放电时正、负极的电极反应可知，电池总反应为2Li+2H3PO4===2LiH2PO4+H2↑，B错误；充电时阳离子移向阴极，即Li+移向惰性电极，C正确；充电时每转移1 mol电子，会生成1 mol H+，但未指明电解质溶液的体积，无法计算出c(H+)的变化量，D错误。 【对练2】)我国科学家设计了一种新型Zn-S可充电电池，该电池放电时硫电极发生两步反应，分别为S+2Cu2++4e-===Cu2S、5Cu2++O2+10e-===Cu+2Cu2O，下列说法错误的是(　　) A.放电时锌电极发生的反应为Zn-2e-===Zn2+ B.该电池充电时Cu2+的浓度增大 C.该电池放电时电子从锌电极流出 D.每生成1 mol铜，外电路中通过10 mol电子 【答案】D 【解析】根据题意，S得到电子，化合价降低，被还原，作正极，则Zn为负极，发生氧化反应，电极反应为Zn-2e-===Zn2+。由分析可知，放电时锌失去电子发生氧化反应，发生的反应为Zn-2e-===Zn2+，A正确；放电时，铜离子转化为Cu2S、Cu2O、Cu，则充电时Cu2S、Cu2O、Cu转化为铜离子，Cu2+的浓度增大，B正确；该电池放电时电子从负极锌电极流出，C正确；由反应5Cu2++O2+10e-===Cu+2Cu2O可知，每生成1 mol铜，需要10 mol电子，由于该电池放电时硫电极发生两步反应，则反应S+2Cu2++4e-===Cu2S也消耗一部分电子，故外电路中通过电子多于10 mol，D错误。 题型03 燃料电池 【典例3】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图所示，下列有关叙述正确的是(　　) A.电池工作时，溶液中的Na+由乙槽通过阳离子交换膜向甲槽迁移 B.当外电路中流过0.04 mol电子时，消耗N2H4的质量为0.32 g C.b极的电极反应为O2+4H++4e-===2H2O，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.O2在正极发生还原反应：O2+2H2O+4e- ===4OH-，正极生成OH-，为保持溶液呈电中性， Na+由甲槽通过阳离子交换膜向乙槽迁移，A项错误；B.负极发生氧化反应，负极反应为4OH-+N2H4-4e-===N2↑+4H2O，当外电路中流过0.04 mol电子时，消耗0.01 mol N2H4，其质量为0.32 g，B项正确；C.碱性条件下，电极反应中不能出现H+，b极的电极反应为O2+2H2O+4e- ===4OH-，C项错误；D.消耗1 mol N2H4时转移4 mol电子，改为甲烷时，电极反应为CH4-8e-+10OH-===C+7H2O，消耗1 mol CH4时转移8 mol电子，D项错误。 【对练1】固态电池能量密度更高，运行更安全。固态燃料电池(如图所示)以固态电解质传递H+，电池总反应可表示为CH4+2O2===CO2+2H2O。下列说法错误的是(　　) A.a极发生氧化反应 B.b极上的电极反应为O2+4e-+4H+===2H2O C.H+由a极通过固体酸膜传递到b极 D.a极上的电势比b极上的高 【答案】D 【解析】由总反应CH4+2O2===CO2+2H2O和图示可知氧气端b极为原电池正极，发生还原反应：O2+4e-+4H+===2H2O，甲烷端a极为原电池负极，发生氧化反应：CH4-8e-+2H2O===CO2+8H+。A.由上述分析可知，a极为负极，发生氧化反应，故A正确；B.由上述分析可知，b极上的电极反应为O2+4e-+4H+===2H2O，故B正确；C.原电池中阳离子移向正极，则氢离子由a极通过固体酸膜传递到b极，故C正确；D.原电池中正极电势高于负极，则a极上的电势比b极上的低，故D错误。 【对练2】（26-27高二上·云南德宏·开学考试）如图为一种氢氧燃料电池装置的示意图，下列说法正确的是 A．a电极发生氧化反应，b电极发生还原反应 B．燃料电池是将热能转化为电能的装置 C．电池工作时，K+向电极a移动 D．电子流动方向：a→b→电解质溶液→a 【答案】A 【解析】a电极通入，为燃料电池的负极，发生失电子的氧化反应；b电极通入，为正极，发生得电子的还原反应，A正确；燃料电池属于原电池，是将化学能转化为电能的装置，不是将热能转化为电能，B错误；原电池工作时，阳离子向正极移动，因此向b电极移动，C错误；电子仅能在外电路的导线中定向移动，不能通过电解质溶液，电解质溶液依靠离子定向移动传导电流，D错误；故选A。 题型04 微生物电池 【典例4】(2026·江西南昌模拟)沉积物微生物燃料电池(SMFC)可以将沉积物中的化学能直接转化为电能，同时加速沉积物中污染物的去除，用SMFC处理含硫废水的工作原理如图所示。下列说法正确的是(　　) A.外电路的电流方向是从碳棒b到碳棒a B.碳棒a附近酸性增强 C.碳棒b存在电极反应：S-6e-+4H2O===S+8H+ D.升高温度一定能提高电池的能量转化效率 【答案】C 【解析】在光合菌作用下产生的O2得电子结合H+生成H2O，故碳棒a为正极，FeSx在硫氧化菌的作用下被氧化为S，S在硫氧化菌的作用下又被氧化为硫酸根离子，故碳棒b为负极。A.根据分析可知，碳棒b为负极，碳棒a为正极，正极的电势高于负极的电势，外电路的电流方向是从碳棒a到碳棒b，A项错误；B.碳棒a为正极，电极反应为O2+4e-+4H+===2H2O，碳棒a附近酸性减弱，B项错误；C.根据题图可知，碳棒b存在电极反应：S-6e-+4H2O===S+8H+，C项正确；D.升高温度可能使光合菌、硫氧化菌失去生理活性，降低电池的能量转化效率，D项错误。 【对练1】用微生物燃料电池处理含氨氮的废水，是一项重要的研究课题。某科研小组利用如图所示的装置模拟含氨氮废水的处理。下列说法错误的是(　　) A.附着微生物的石墨为负极 B.处理废水时，不宜在高温下进行 C.石墨电极的电极反应为2N+10e-+12H+===N2↑+6H2O D.左右两侧电极附近溶液的pH均升高 【答案】D 【解析】A.由题图可知，处理废水过程中，附着微生物的石墨电极上反应物为CH4，生成物为CO2，C元素化合价从-4价升高为+4价，失去电子，发生氧化反应，为负极，A项正确；B.微生物在高温下会死亡，所以处理废水时，不宜在高温下进行，B项正确；C.在石墨电极上N得到电子被还原为N2，电极反应为2N+10e-+12H+===N2↑+6H2O，C项正确；D.在附着微生物的石墨电极上CH4被氧化为CO2气体，电极反应为CH4-8e-+2H2O===CO2+8H+，反应产生H+使溶液酸性增强，溶液pH减小，D项错误。 【对练2】（26-27高二上·四川资阳·开学考试）一种将废水中的氯乙烯()转换成对环境无害的物质的微生物电池装置原理如图所示。下列说法正确的是 A．电解质溶液中的经质子交换膜由右侧向左侧移动 B．若N电极消耗11.2L，电路中转移2mol电子 C．该装置工作时，温度越高放电能力越强 D．M电极的电极反应式为 【答案】D 【解析】原电池工作时阳离子向正极移动，N电极为正极，因此应由左侧向右侧移动，A错误；题干未说明处于标准状况，无法通过体积计算其物质的量，不能确定转移电子的物质的量，B错误；该装置为微生物电池，温度过高会使微生物失去活性，放电能力反而降低，C错误；M电极为负极，发生氧化反应转化为无害物质，结合化合价变化、原子守恒和电荷守恒，电极反应式书写正确，D正确；故选D。 题型05 浓差电池 【典例5】(2025·山东卷)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极为正极 C.充电时，隔膜两侧溶液Fe2+浓度均减小 D.理论上，Fe3+每减少1 mol，Fe2+总量相应增加2 mol 【答案】C 【解析】结合全铁液流电池工作原理图，a极区中的阳离子为Fe2+、b极区的阳离子为Fe2+、Fe3+，故a极为负载铁的石墨电极，b极为石墨电极，电池总反应为Fe+2Fe3+3Fe2+。因为a极区的电解质溶液中含有Fe2+，不含Fe3+，为防止Fe3+进入a极区，故隔膜应为阴离子交换膜，A项错误；a极是负载铁的石墨电极，放电时，Fe在a极发生氧化反应，电极反应为Fe-2e-===Fe2+，故放电时，a极为负极，B项错误；充电时，a极为阴极，电极反应为Fe2++2e-===Fe，b极为阳极，电极反应为Fe2+-e-===Fe3+，故充电时，隔膜两侧溶液Fe2+浓度均减小，C项正确；放电时，a极、b极的电极反应分别为Fe-2e-===Fe2+、Fe3++e-===Fe2+，放电时，Fe3+每减少1 mol，电路中转移1 mol电子，同时a极区生成0.5 mol Fe2+，b极区生成1 mol Fe2+，故理论上Fe3+每减少1 mol，Fe2+总量相应增加1.5 mol，D项错误。 【对练1】(2026·广西玉林模拟)一种成本低、稳定性好的全碱性多硫化物-空气液流二次电池工作时，原理如图所示。下列说法正确的是(　　) A.连接负载时，电极A为正极 B.膜a为阴离子交换膜，膜b为阳离子交换膜 C.连接负载时，负极的电极反应为2-2e-=== D.连接电源时，电路中每通过2NA个电子，生成NaOH的质量为80 g(NA表示阿伏加德罗常数的值) 【答案】C 【解析】根据图给信息可知，连接负载时，电极A发生反应2-2e-===，电极A发生氧化反应，为负极，故A错误，C正确；根据图给信息可知，电池工作时，膜a、膜b之间生成NaOH，膜a为阳离子交换膜，膜b为阴离子交换膜，故B错误；由图给信息可知，连接电源时，阳极反应为4OH--4e-===O2↑+2H2O，电路中每通过2NA个电子即2 mol电子，消耗2 mol NaOH，所以消耗NaOH的质量为80 g，故D错误。 题型06 液流电池 【典例6】(2026·辽宁葫芦岛模拟)如图是“海水-河水”浓差电池装置示意图(不考虑溶解氧的影响)，其中a、b极均为Ag/AgCl复合电极。下列说法不正确的是(　　) A.b极的电极反应为AgCl+e-===Ag+Cl- B.内电路中，Na+由a极区向b极区迁移 C.工作一段时间后，两极NaCl溶液的浓度差减小 D.电路中转移1 mol e-时，理论上a极区模拟海水的质量减少23 g 【答案】D 【解析】由电子移动方向可知，a极为原电池的负极，模拟海水中的氯离子在负极失去电子发生氧化反应生成氯气，电极反应为2Cl-—2e-===Cl2↑，b极为正极，氯化银在正极得到电子发生还原反应生成银和氯离子，电极反应为AgCl+e-===Ag+Cl-，钠离子透过阳离子交换膜由模拟海水进入模拟河水中。由分析可知，b极为正极，氯化银在正极得到电子，发生还原反应生成银和氯离子，电极反应为AgCl+e-===Ag+Cl-，故A正确；由分析可知，内电路中，钠离子透过阳离子交换膜由模拟海水进入模拟河水中，即由a极区向b极区迁移，故B正确；由分析可知，a极为原电池的负极，模拟海水中的氯离子在负极失去电子，发生氧化反应生成氯气，b极为正极，氯化银在正极得到电子，发生还原反应生成银和氯离子，钠离子透过阳离子交换膜由模拟海水进入模拟河水中，则电池工作一段时间后，模拟海水区氯化钠溶液浓度减小，模拟河水区氯化钠溶液浓度增大，即两极氯化钠溶液的浓度差减小，故C正确；由分析可知，a极为原电池的负极，模拟海水中的氯离子在负极失去电子，发生氧化反应生成氯气，电极反应为2Cl--2e-===Cl2↑，钠离子透过阳离子交换膜由模拟海水进入模拟河水中，则电路中转移1 mol 电子时，理论上a极区模拟海水的质量减少58.5 g，故D错误。 【对练1】由于存在离子浓度差而产生电动势的电池称为离子浓差电池，当两极室离子浓度相等时放电完成。某离子浓差电池的工作原理如图所示。下列说法正确的是(　　) A.铜电极Ⅰ上发生氧化反应 B.Cu2+从左极室透过隔膜移向右极室 C.电池工作一段时间后，右极室CuSO4溶液浓度增大 D.该电池工作时，电能转化为化学能 【答案】C 【解析】根据题意可知，铜电极Ⅰ附近CuSO4溶液浓度高，发生的反应是Cu2++2e-===Cu，是还原反应，A错误；根据题意可知，当两极室离子浓度相等时放电完成，说明左侧硫酸铜溶液浓度要降低，右侧硫酸铜溶液浓度要升高，直至左右两侧硫酸铜溶液浓度相等，则隔膜应为阴离子交换膜，硫酸根离子从左极室透过隔膜移向右极室，B错误；铜电极Ⅱ附近CuSO4溶液浓度低，发生的反应是Cu-2e-===Cu2+，硫酸根离子从左极室透过隔膜移向右极室，导致右极室CuSO4溶液浓度增大，C正确；该电池工作时，化学能转化为电能，D错误。 1.（25-26高二上·广西柳州·期末）锌-空气二次电池具备高性能、长寿命以及可充电等优点，其原理如图所示。下列说法正确的是 A．充电时b极与直流电源的负极相连 B．充电时a极的电极反应为 C．放电一段时间后，a极区小于b极区 D．放电过程中，消耗时，有通过阴离子交换膜 【答案】C 【分析】根据反应的自发性，活泼金属电池中金属往往作负极，故锌在负极放电，电极反应式为，氧气在正极放电，电极反应式为； 【解析】充电时，原正极b极为电解池的阳极，应与直流电源正极相连，A错误；充电时a极为阴极，电解液为碱性溶液，电极反应中不能出现，正确反应为，B错误；放电时，a极（负极）反应为，消耗；b极（正极）反应为，生成；通过阴离子交换膜从b极区迁移到a极区，转移等量电子时，a极消耗的多于迁移进来的，a极区降低，b极区基本不变，故a极区小于b极区，C正确；未说明处于标准状况，无法确定的物质的量，无法计算迁移的的量，D错误；故选C。 2.（26-27高二上·黑龙江佳木斯·开学考试）中科院研究所曾报道了一种高压可充电碱-酸Zn-PbO2混合电池，电池采用阴、阳双隔膜完成离子循环，该电池良好的电化学性能为解决传统水性电池的关键问题提供了很好的机会。下列说法正确的是 A．放电时，每转移2 mol电子，中间K2SO4溶液中溶质增加1 mol B．电池工作时，a室电解质溶液pH增大、d室电解质溶液pH减小 C．离子交换膜b、c分别为阴离子交换膜和阳离子交换膜 D．放电时，负极反应式为PbO2＋4H＋＋＋2e-=PbSO4＋2H2O 【答案】A 【分析】该电池放电时，为负极，为正极，放电时负极反应式：，正极反应式，。 【解析】放电时，转移电子，a极有透过阳离子交换膜b进入中间溶液，d极有透过阴离子交换膜c进入中间溶液，恰好生成，溶质增加，A正确；电池工作（放电）时，a极（负极）消耗，降低，减小；d极（正极）消耗，降低，增大，B错误；a极多余的需透过b膜进入中间室，故b为阳离子交换膜；d极多余的需透过c膜进入中间室，故c为阴离子交换膜，C错误；放电时负极是失电子发生氧化反应，题给反应是正极的还原反应，D错误；故选A。 3.（26-27高二上·湖南衡阳·开学考试）电池是目前电池中综合性能最好的一种电池，其原理示意图如图所示。已知：电池放电时的反应为。下列说法正确的是 A．Li为电池的正极，发生氧化反应 B．电流由Li经负载流向极 C．正极的电极反应式为 D．将熔融的改为LiCl的水溶液，电池性能更好 【答案】C 【分析】根据电池反应式知，放电时Li失电子发生氧化反应，则Li是负极，电极反应式为，为正极，正极反应式为，放电时电解质中阳离子向正极移动、阴离子向负极移动； 【解析】放电时化合价升高，失电子发生氧化反应，为电池的负极，A错误；电流方向与电子流向相反，电子由负极经负载流向正极，故电流由极经负载流向极，B错误；正极得电子，结合电解质中的生成和，电极反应式为，C正确；是活泼金属，能与水发生反应，若改用的水溶液，电极会被消耗，无法正常工作，D错误；故选C。 4.（25-26高二下·广西桂林·开学考试）某科研小组利用原电池原理设计了一种微生物燃料电池，以葡萄糖为燃料，氧气为氧化剂，其工作原理如图所示。下列有关该电池的说法正确的是 A．加入葡萄糖的一极为正极 B．电池总反应为C6H12O6 + 6O2 = 6CO2 + 6H2O C．电池工作时，H+向负极移动 D．该电池可将化学能全部转化为电能 【答案】B 【分析】如图，葡萄糖为燃料，燃料电池中通入燃料的电极为负极，中间为质子交换膜，则负极的电极反应式为：，正极的电极反应式为：，总反应为：，据此回答。 【解析】燃料电池中通入燃料的电极为负极，葡萄糖为该电池的燃料，因此加入葡萄糖的一极为负极，A错误；负极葡萄糖发生氧化反应生成和，正极发生还原反应结合生成，总反应为葡萄糖的氧化反应，B正确；原电池工作时，阳离子向正极移动，因此向正极移动，C错误；该电池工作时，部分化学能会转化为热能等其他形式的能量，不能将化学能全部转化为电能，D错误；故选B。 5.（25-26高二下·广西钦州·开学考试）我国科研团队新制备了一种Ni-CuO复合催化剂，并将其与金属铝构成可充电型电化学装置，用于将污水中的定向还原为，其工作原理如图所示。电池放电时，水中的氢离子在复合催化剂表面获得电子成为氢原子，氢原子再将吸附在复合催化剂表面的逐步还原为。 下列说法正确的是 A．放电时，穿过离子交换膜向负极区迁移，负极区的浓度增大 B．放电时，Ni-CuO电极每转移时，理论上需要3.0 mol氢原子 C．充电时，Ni-CuO电极的电势比铝电极的低 D．充电时，电池总反应为 【答案】D 【分析】该装置为可充电铝基电化学装置：放电时是原电池，金属Al作负极失电子生成，Ni-CuO复合催化剂作正极，在该电极表面经氢原子还原为；充电时转为电解池，Al电极作阴极、Ni-CuO电极作阳极，阳极区放电生成，阴极区还原再生金属Al，中间的交换膜可实现的定向迁移。 【解析】放电时Al为负极，发生反应：，阴离子（）向负极移动，负极每消耗4mol 仅迁移入3mol （对应3mol电子转移），负极区浓度实际减小，并非增大，A错误；放电时中N为+5价，还原为中-3价的N，每生成1mol 转移8mol电子；根据题干信息，每1 mol电子对应生成1 mol H原子，且每个H原子提供1个电子参与还原反应，因此转移8 mol电子时需要8 mol氢原子，B错误；充电时该装置为电解池，原放电时的正极（电极）作阳极，原放电时的负极（Al电极）作阴极，电解池中阳极电势高于阴极，因此电极的电势比铝电极高，C错误；充电时，阴极反应式为，阳极反应式为，将阴极反应系数乘4、阳极反应系数乘3，两式相加消去电子和中间产物，得到总反应为，D正确；故选D。 6.（26-27高二上·湖南长沙·开学考试）一种水性电解液离子选择双隔膜电池如图所示{KOH溶液中，以形式存在；离子选择隔膜只允许特定离子通过}。电池放电时，下列叙述错误的是 A．Ⅱ区的通过隔膜向Ⅲ区迁移 B．Ⅰ区的通过隔膜向Ⅱ区迁移 C．电极反应： D．Zn电极反应： 【答案】A 【解析】放电时阳离子向正极（Ⅰ区）迁移，Ⅱ区的应向Ⅰ区迁移，而非Ⅲ区，A错误；放电时阴离子向负极（Ⅲ区）迁移，Ⅰ区的通过隔膜向Ⅱ区迁移，B正确；为正极，酸性条件下得电子生成，电极反应为，C正确；为负极，碱性条件下失电子生成，电极反应为，D正确；故选A。 7.（25-26高二下·贵州毕节·期中）钴酸锂(LiCoO2)电池综合性能突出。其工作原理如图，负极材料为嵌锂石墨，正极材料为LiCoO2，隔膜仅传导Li+，电池反应式：。下列说法错误的是 A．放电时，A为负极 B．充电时，B极反应式： C．充电时，当0.1 mol e-发生转移时，理论上A极质量减少0.7 g D．石墨二维结构中，未参与杂化的p轨道相互平行且相互重叠 【答案】C 【分析】根据电池反应式，放电时（即A极）发生失电子的氧化反应：，故（即A极）为负极，（即B极）为正极。充电时是电解池装置，此时原电池的负极（即A极）为阴极，原电池的正极（即B极）为阳极。 【解析】放电时向正极移动，由图可知从A极移向B极，因此A为负极，A正确；充电时B极为阳极，发生失电子的氧化反应，对应反应式为，B正确；充电时A极为阴极，发生反应，转移时，A极嵌入，理论上质量增加，而非减少，C错误；石墨中C原子采取杂化，未参与杂化的轨道相互平行且重叠形成大键，D正确；故选C。 8.（25-26高二上·湖北黄石·期末）汽油浓度探测器，可用于监测空气中汽油蒸气的浓度，预防火灾和爆炸。某加油站引进一台测量仪，其传感器部分工作原理如图所示。汽油以辛烷为例，当空气中汽油超标时，显示屏会有报警显示。下列说法错误的是 A．电极电势：电极甲<电极乙 B．电极甲的电极反应式为 C．已知该反应的ΔS<0，则该反应仅在高温下能自发进行 D．每消耗1 mol ，理论上可检测到0.08 mol 泄漏 【答案】C 【分析】电极甲通入含有汽油的空气发生氧化反应生成，电极甲为负极；电极乙氧气得电子生成，电极乙为正极，据此解答。 【解析】电极乙通入纯度高的氧气为正极，电极甲为负极，正极电势大于负极电势，A正确；电极甲为负极，电解质为固体氧化物，失电子生成，电极反应式应为 ，B正确；总反应ΔH<0、ΔS<0，根据ΔG=ΔH−TΔS，低温下ΔG<0（反应自发），高温下ΔG可能为正（反应非自发）。选项中 “仅在高温下能自发进行” 的描述错误，C错误；正极每消耗1 mol ，电路中通过4 mol电子，正负极得失电子守恒，根据负极电极反应式 ，可知，转移4 mol e-，负极消耗0.08 mol ，故理论上可检测到0.08 mol 泄漏，D正确；故选C。 9.（25-26高二下·四川泸州·期中）碱性镍镉蓄电池可用于航天器，该电池可利用阳光充电，通过充放电过程，满足飞船在光照区和阴影区交替飞行时对能量储存和供给需要。下列说法错误的是 A．放电时，a电极做负极，发生氧化反应 B．飞船由光照区驶入阴影区时电池的能量转换方式：太阳能→化学能→电能 C．飞船进入光照区充电，b极反应式为： D．电池宜采用阴离子交换膜，飞船进入阴影区时，从极区经交换膜向极区迁移 【答案】D 【解析】放电时a极上转化为，元素化合价升高，失电子发生氧化反应，a电极为负极，A正确；光照区充电时太阳能转化为化学能储存，驶入阴影区放电时化学能转化为电能，整个过程能量转换为太阳能化学能电能，B正确；充电时b极为阳极，失电子发生氧化反应生成，电极反应式为，C正确；飞船进入阴影区时为放电过程，原电池中阴离子向负极（a极）迁移，应从b极区向a极区迁移，D错误；故选D。 10.（25-26高二下·广西南宁·阶段检测）一种新型微生物脱盐燃料电池如图所示。利用活性菌的催化作用，在净化两极室污水的同时，淡化脱盐室的盐水，协同产生电流。下列说法错误的是 A．a电极为电池负极 B．b电极的电极反应可能为： C．污水净化过程中，b电极区溶液的pH一定增大 D．外电路转移2 mol电子，脱盐室质量减少58.5 g 【答案】D 【解析】电极上有机物失电子发生氧化反应生成，为电池负极，A正确；电极为正极，通入的得电子，若电解质溶液为中性或碱性，电极反应为，该反应可能发生，B正确；电极发生还原反应，若为酸性环境则消耗，若为中性或碱性环境则生成，溶液的均会增大，C正确；外电路转移电子时，脱盐室有 向极迁移、 向极迁移，减少的质量为，D错误；故选D。 11.（25-26高二上·福建福州·期末）钠离子电池凭借低成本、高安全性与优异电化学属性，成为锂离子电池在资源、成本、安全等维度的互补性技术选择。某种钠离子电池总反应方程式为：，其放电过程的工作原理如图。下列说法正确的是 A．放电时，电极B发生还原反应 B．放电时，电流从电极B流向电极A C．充电时，阳极电极反应为： D．充放电过程中，在正负极间进行可逆嵌脱 【答案】D 【分析】放电时向电极A移动，可知电极A为正极，电极B为负极。放电时负极电极B的电极反应为，正极电极A的电极反应为。充电时阳极对应放电时正极的逆反应，阴极对应放电时负极的逆反应，放电时外电路电流从正极流向负极。 【解析】放电时电极B为负极，发生失电子的氧化反应，A错误；放电时外电路电流从正极电极A流向负极电极B，B错误；充电时阳极电极反应为，选项给出的是放电时负极的反应，C错误；放电时从负极脱嵌移向正极嵌入，充电时从正极脱嵌移向负极嵌入，可在正负极间可逆嵌脱，D正确；故选D。 12.（26-27高三上·浙江·开学考试）科学家发明了一种水系锂离子电池，其工作原理如图所示[电解质为双三氟甲烷磺酰亚胺锂（）水溶液]。下列说法不正确的是 A．充电时，电路中通过电子，电极质量减轻 B．放电时，的电极反应为 C．维持较高浓度使水与离子形成水合离子，抑制水参与电极反应 D．放电时，应使从电极中近乎完全脱出/嵌入，以使电池能量利用最大化 【答案】D 【解析】充电时a电极为阳极，发生反应，每通过电子，有从a极脱出，质量减轻，A正确；放电时b电极为负极，失电子发生氧化反应，脱嵌，所给电极反应式符合反应规律，B正确；较高浓度的可使自由水与离子结合形成水合离子，降低水的活性，抑制水发生电解等副反应，C正确；若近乎完全脱出/嵌入，会破坏电极材料的晶体结构，降低电池循环寿命，无法实现能量利用最大化，D错误；故选D。 13.（24-25高二上·广东·期末）蓝铁矿用于制造锂电池材料。研究人员利用铁‑空气电池处理含磷工业废水，并回收蓝铁矿，装置示意图如图，下列说法正确的是 A．正极反应： B．多孔碳电极附近溶液的浓度减小 C．若铁电极区过高，蓝铁矿产量减少 D．从多孔碳电极区通过质子交换膜到电极区 【答案】C 【分析】该装置为铁-空气原电池，Fe电极为负极，负极反应式为：；多孔碳电极为正极，正极反应式为：，据此分析选项： 【解析】电极为负极，负极反应为，正极发生得电子的还原反应，A错误；多孔碳电极为正极，正极反应为，生成，附近浓度增大，B错误；若铁电极区过高，会与反应生成氢氧化物沉淀，参与生成蓝铁矿的减少，蓝铁矿产量减少，C正确；原电池中阳离子向正极移动，应从电极区（负极）通过质子交换膜到多孔碳电极区（正极），D错误；故选C。 14.（24-25高二上·湖北·期末）据《ChemicalSynthesis》杂志2024年4月文章，有人通过合理设计大环共价有机聚合物(COPs)分子，成功制备出具有优异氧还原性能的Co基催化剂COPMCT-Co-900，并将其应用于锌空气流电池，展示了出色的功率密度和循环稳定性，为高性能氧电极的开发提供了新思路。其中锌空气流电池的示意图如下： 有关该电池下列说法正确的是 A．放电时电子由A电极流向B电极 B．充电时B电极接电源正极 C．Co基催化剂COPMCT-Co-900能加快A电极反应 D．充电时A电极反应式为 【答案】C 【解析】放电时B电极为Zn极，作负极，A电极为正极，电子由负极（B电极）经外电路流向正极（A电极），A错误；充电时，原电池的负极（B电极）应接电源负极作阴极，发生还原反应，B错误；该Co基催化剂具有优异氧还原性能，A电极发生氧还原反应，故可加快A电极反应，C正确；充电时A电极作阳极，发生失电子的氧化反应，反应式为，选项所给为放电时A极的反应式，D错误；故选C。 15.（24-25高二上·山东淄博·阶段检测）制备物质、获取能量是化学反应的两大重要用途，一种燃料电池装置如图所示(其中Y是氮的最高价氧化物)。下列说法错误的是 A．电极电势：石墨Ⅰ>石墨Ⅱ B．电池中向石墨Ⅰ电极移动 C．正极的电极反应式为 D．该装置的突出优点是制备Y物质的同时获取电能 【答案】A 【解析】原电池中正极电极电势高于负极，石墨Ⅱ为正极、石墨Ⅰ为负极，故电极电势：石墨Ⅰ<石墨Ⅱ，A错误；原电池中阴离子向负极移动，向负极石墨Ⅰ电极移动，B正确；正极上得电子发生还原反应，结合生成，电极反应式为，C正确；该装置为原电池，可获得电能，同时生成氮的最高价氧化物（即Y），实现制备Y物质的同时获取电能，D正确；故选A。 16.（2026·福建厦门·三模）一种/正丙醚(DPE)构建的铝电池工作原理如图。下列说法错误的是 A．中配位原子为Cl和O B．放电时，b极为正极 C．充电时，a电极发生反应 D．理论上，外电路转移1 mol电子时，两电极质量变化之差为9 g 【答案】D 【解析】配合物中，中心有空轨道，配体和正丙醚（DPE）中的均有孤电子对，均可作为配位原子，A正确；放电时，（a极）失电子发生氧化反应作负极，因此b极为正极，B正确；放电时，Al、、DPE反应生成，则充电时，原负极a极接电源负极作阴极，发生得电子的还原反应，反应式：，电荷、原子均守恒，符合反应规律，C正确；外电路转移时：a极（Al极）消耗，质量减少；正极b极嵌入电极，质量增加； 两电极质量变化之差为，不是，D错误；故选D。 17.（2026·江西宜春·模拟预测）我国科研团队利用吩嗪（）和碘（）之间的电荷转移相互作用，构建吩嗪—碘电荷转移复合物，为实现高性能水系锌—有机电池提供新策略。电池充、放电时，复合物材料电极氧化还原机理如图： 下列说法错误的是 A．放电时，电极为电池负极 B．过程①②为电池充电时电极上发生的反应 C．过程③的电极反应为-2e-=+Zn2+ D．每生成时，理论上电路中共转移 【答案】B 【解析】该电池为锌-有机电池，Zn为活泼金属，放电时失电子，作负极，A正确；放电时，正极发生还原反应，得电子，结合阳离子（、），过程①（加）、②（加）是放电时正极的还原反应；充电时阳极发生氧化反应，失电子，释放阳离子，过程③、④才是充电时的反应，B错误；过程③是失去的氧化反应，个被氧化为，失去，电极反应正确，C正确；生成产物时，，共得到；吩嗪的2个的N结合2个变为，共得到，总转移，D正确；故选B。 18.（2026·黑龙江哈尔滨·三模）镁在地壳中储量丰富、安全性高、无枝晶等优势，被认为是超越锂离子电池的有力候选者。某水系镁离子电池如图所示，充、放电时，镁离子嵌入电极或从电极中脱嵌，并往返于两极。下列说法错误的是 A．放电时，负极的电极反应式： B．充电时，每转移2 mol电子，理论上两极质量变化差为24 g C．已知有较大层间距，因此放电时嵌入后体积膨胀率低，避免电极粉化 D．电池工作时可能“鼓包”，同时产生不溶物导致电压降低，需寻找新型电解质 【答案】B 【分析】图示了水系镁离子电池的结构：正极是，负极是镁（Mg）和石墨（C）的复合材料（MgCx）。核心原理是：充放电时，镁离子（Mg2+）在两极之间来回“嵌入”和“脱嵌”。 【解析】放电是原电池过程，负极发生氧化反应，失去电子。根据题意，放电时镁离子从负极（）脱嵌，电极反应式为：，A正确；充电是电解池过程。阴极发生还原反应： ，当转移2 mol电子时，有1 mol的，质量为嵌入负极，因此阴极质量增加24 g，阳极发生氧化反应，镁离子从 中脱嵌： ，当转移2 mol电子时，有1 mol的，质量为24 g从正极脱出，因此阳极质量减少24 g，两极质量变化的差值为，B错误；放电时，嵌入正极材料。的层状结构及其较大的层间距，为的嵌入和脱嵌提供了便利的通道和足够的空间，可以有效缓冲因离子嵌入引起的体积变化，从而保持电极结构稳定，防止材料在反复充放电过程中粉化，C正确；题目明确指出这是水系镁离子电池。镁是活泼金属，容易与水发生副反应： 。该反应产生的氢气（）会导致电池内部压力增大而鼓包；生成的氢氧化镁是不溶性固体，会覆盖在电极表面，阻碍离子传输，导致电池性能下降（电压降低）。因此，开发能抑制此副反应的新型电解质（如非水电解质）是必要的，D正确；故选B。 19.（2026·福建南平·二模）一种全固态电池采用超高镍层状氧化物（NCM90）和锂-铟（Li-In）合金为电极材料，为固态电解质。下列说法正确的是 A．电池工作时通过固态电解质传导电子 B．放电时a电极反应式为 C．充电时当电路中转移1 mol ，b电极质量减少7 g D．液态电池的使用温度范围大于全固态电池 【答案】B 【分析】放电时，NCM90为正极，Li-In合金为负极，正极(a电极)发生还原反应，Li+嵌入正极材料；充电时，则a为阳极、b为阴极； 【解析】电池工作时，固态电解质的作用是提供离子迁移通道，而非电子传导，A错误；放电时固态电池中高镍层状氧化物NCM90为正极，Li-In合金为负极。放电时，正极(a电极)发生还原反应，Li+嵌入正极材料。正极反应式为：，B正确；b电极为Li-In合金，充电时b电极连接电源负极，发生还原反应：，转移1 mol e-时，理论上生成1 mol Li，质量增加7 g，C错误；全固态电池由于采用无机固态电解质，无液态电解液的挥发、凝固等问题，通常具有更宽的工作温度范围。因此，全固态电池的使用温度范围大于液态电池，D错误；故选B。 20.（2026·安徽芜湖·二模）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．电解质溶液也可以用NaPF6的水溶液替换 B．放电时，电极B的电极电势高于电极A C．放电时，电极A的电极反应式为：+e-+Na+→ D．充电刚开始时，假设两电极质量相等，若外电路通过0.1mol e-时，理论上两电极质量相差4.6 g 【答案】D 【分析】充电时，电极A连接电源的正极，A是阳极；放电时该极被还原，作原电池正极。充电时，电极B连接电源的负极，B是阴极，放电时该极被氧化，作原电池负极。电极A的导电聚合物中掺杂了磺酸基，充电时Na+从电极A脱嵌，进入电解质；放电时Na+嵌入电极A。电极B为NaxCy，充电时Na+嵌入电极B，放电时Na+脱嵌。 【解析】钠能与水反应，所以电解质溶液不能用NaPF6的水溶液替换，故A错误；放电时，NaxCy失电子发生氧化反应，电极B是负极、电极A是正极，B的电极电势低于电极A，故B错误；放电时，电极A是正极，正极得电子发生还原反应，电极反应式为，故C错误；充电刚开始时，假设两电极质量相等，若外电路通过0.1mol e-时，则有0.1molNa+由正极移向负极，则正极减少0.1molNa+、负极增加0.1molNa+，理论上两电极质量相差4.6 g，故D正确；故选D。 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司1 / 10 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $