原电池 新型电源（核心考点）-2025年高考化学一轮复习（原卷版）

考点22原电池新型电源

目录

考情探究1

1.高考真题考点分布...................................................................1

2.命题规律及备考策略.................................................................1

-2

考法01原电池的工作原理..............................................................2

考法02化学电源与新型电池............................................................5

好题冲关

考情探究

1.高考真题考点分布

考点内容考点分布

2024•江苏卷8题，3分；2024•北京卷3题，3分；2023广东卷6题，2分；2023山东卷

原电池原理11题，4分；2022全国甲卷12题，6分；2022山东卷13题，4分；2021广东卷9

题，2分；2021山东卷10题，2分；

2024.安徽卷11题，3分；2024•全国甲卷6题，3分；2024.河北卷13题，3分；2023

辽宁卷11题，3分；2023全国甲卷10题，6分；2022辽宁卷14题，3分；2022福建

新型二次电池

卷9题，4分；2021河北卷9题，3分；2021辽宁卷10题，3分；2021浙江1月选考

22题，2分；2021浙江6月选考22题，2分；2021湖南卷10题，3分；

燃料电池2024•全国新课标卷6题，3分

2.命题规律及备考策略

【命题规律】

高频考点从近几年全国高考试题来看，原电池原理、电极反应方程式、离子的移动方向以及定量分析转移

电子仍是高考命题的热点。

【备考策略】电极反应式书写技巧

方法一：直接书写

方法二：间接书写

第一步，写出电池总反应式。

第二步，写出电极的正极反应式。

第三步，负极反应式=总反应式一正极反应式。

【命题预测】

预计2025年高考会以新的情境载体考查有关原电池判断、新型电源、电极反应方程式书写、转移电子定

量计算等，题目难度一般较大。

考点梳理

考法01原电池的工作原理

1.原电池概念

把转化为的装置，其本质是发生了

2.原电池的构成条件

(1)有两个的电极(常见为金属或石墨)。

(2)将电极插入或熔融电解质中。

(3)两电极间构成(两电极接触或用导线连接)。

(4)能发生氧化还原反应。

3.原电池的工作原理

(1)两种装置

如图是Cu—Zn原电池的两种装置：

iXACuSO4

二三三/溶液

Zn三三拙-Cu

ZnSO,溶液CuSO」溶液

In

(2)工作原理

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KC1溶液，K+移向_______,C「移向__________

①连接内电路，形成闭合回路；

盐桥作用

②平衡电荷，使原电池不断产生电流

4.原电池原理的应用

(1)比较金属的强弱：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)化学反应速率：氧化还原反应形成原电池时，反应速率加快。

(3)用于金属的:将需要保护的金属制品作原电池的正极而受到保护。

(4)设计制作化学电源

①首先将氧化还原反应分成两个半反应。

②根据原电池的工作原理，结合两个半反应，选择正、负电极材料以及电解质溶液。

易错辨析

---------110

请判断下列说法的正误(正确的打“小,错误的打“X”)

(1)理论上，任何氧化还原反应都可设计成原电池。()

(2)放热反应都可设计成原电池。()

(3)在锌铜原电池中，因为有电子通过电解质溶液形成闭合回路，所以有电流产生。()

(4)两种活动性不同的金属组成原电池的两极，活泼金属一定作负极。()

(5)一般来说，带有“盐桥”的原电池比不带“盐桥”的原电池效率高。()

(6)实验室制备H2时，用粗锌(含Cu、Fe等)代替纯锌与盐酸反应效果更佳。()

(7)两种活泼性不同的金属组成原电池的两极，活泼金属一定作负极()

(8)原电池工作时，溶液中的阳离子向负极移动，盐桥中的阳离子向正极移动()

(9)两种活泼性不同的金属组成原电池的两极，活泼金属一定做负极()

（10）在锌铜原电池中，因为有电子通过电解质溶液形成闭合回路，所以有电流产生（）

典例引领

----------IIV

考向01考查原电池原理及装置分析

【例1】（2024•辽宁沈阳•一模）热激活电池可用作火箭、导弹的工作电源。一种热激活电池的基本结构如

图所示，其中作为电解质的无水LiCLKCl混合物受热熔融后，电池即可瞬间输出电能。该电池总反应为

PbSCU+2LiCl+Ca=CaCb+U2SO4+Pb。下列有关说法不正确的是

A.负极反应式：Ca+2Cl-2e-=CaCl2

B.放电过程中，Li+向正极移动

C.每转移0.2mol电子，理论上生成20.7gPb

D.常温时，在正负极间接上电流表或检流计，指针偏转

【思维建模】判断原电池正、负极的5种方法

考向02考查原电池原理的应用

【例2】（2024•江苏南京.二模）M、N、P、E四种金属，己知：@M+N2+=N+M2+；②M、P用导线连

接放入硫酸氢钠溶液中，M表面有大量气泡逸出；③N、E用导线连接放入E的硫酸盐溶液中，电极反应

为E2++2-=E,N-2e-=N2+«则这四种金属的还原性由强到弱的顺序是（）

A.P>M>N>EB.E>N>M>P

C.P>N>M>ED.E>P>M>N

对点提升

-----------1）＜

【对点1］（2024•广东惠州•期末）我国科学家设计的“海泥电池”工作原理如图所示，其中微生物代谢产物

显酸性。下列说法不正确的是

A.电极A上电极反应式为O2+4H++4e-=2H2O

B.工作时，B电极附近pH变小

C.H+从海水层通过交接面向海底沉积层移动

D.微生物代谢反应中，氧化剂与还原剂的物质的量之比为1：2

【对点2](2024・江苏宿迁•期末)有a、b、c、d四个金属电极，有关的实验装置及部分实验现象如下:

A.a>b>c>dB.b>c>d>aC.d>a>b>cD.a>b>d>c

考法02化学电源与新型电池

1.一次电池

放电后不可再充电的电池。

(1)碱性锌镐电池

负极：；

正极：2MnC>2+2H2O+2e-=2MnO(OH)+2OH'；

总反应：Zn+2MnO2+2H2O=2MnO(OH)+Zn(OH)2。

⑵锌银电池

负极：Zn+2OH-2e=Zn(OH)2;

正极：Ag2O+H2O+2e^=2Ag+2OH；

总反应：o

2.二次电池

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。

以铅酸蓄电池为例：总反应：Pb+PbO+2HSO2PbSO+2HO»

224充电42

放电时的反应

负极：;

正极：o

充电时的反应

阴极：;

阳极：O

3.燃料电池

一种连续地将燃料和氧化剂的化学能直接转化为电能的化学电源。

(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)燃料电池常用的燃料

比、CO、旦(如CH4、C2H6)、醇(如CH3OH)、月井(N2H4)等。

⑶燃料电池常用的电解质

①酸性电解质溶液，如H2SO4溶液；

②碱性电解质溶液，如NaOH溶液；

③熔融氧化物；

④熔融碳酸盐，如K2c。3等。

4.新型电池

(1)Li、Na、K、Mg、Al、Zn电池

名称装置图工作原理

负极反应：___________________________

①正极反应物为S8，产物为Li2s4、Li2s2,

正极反

应：;

②正极反应物为C02，产物为C+Li2co3，

正极反应：;

③正极反应物为。2，产物为Li2。、U2O2，

正极反应：_____________________________________________________

钠电池负极反应：

正极反应物为S”产物为NazSx，

正极反应：___________________________

负极反应：___________________________

钾电池正极反应物为。2，产物为K02,

右和溶剂处溶讷正极反应：___________________________

负极反应：___________________________

镁电池

正极反应:

负极反应:

铝电池离子导体为盐溶液(中性)，正极反应物为S,产物为H2S,

正极反应:

NnCH溶渐式苴他处溶济

负极反应:

锌电池正极反应物为C02，产物为CH3co0H,

正极反应：2.

(2)锂离子电池

图工作原理

篇

之负极反应：___________________________

离

钾

子

小

漂

吃i正极反应：

易错辨析

------------II0

请判断下列说法的正误(正确的打7”，错误的打“X”)

(1)碱性锌锦干电池是一次电池，其中MnCh是催化剂，可使锌锦干电池的比能量更高。()

(2)铅酸蓄电池在放电过程中，负极质量减小，正极质量增加。()

(3)可充电电池中的放电反应和充电反应互为可逆反应。()

(4)可充电电池充电时，电池的正极应连接外接电源的负极。()

(5)锂碘电池的电极反应为2Li⑸+L(s)=2LiI(s),则碘电极作该电池的正极。()

(6)燃料电池工作时燃料在电池中燃烧，然后热能转化为电能。()

⑺太阳能电池不属于原电池()

(8)手机、电脑中使用的锂电池属于一次电池()

(9)铅蓄电池放电时，正极与负极质量均增加()

(10)燃料电池是一种高效、环保的新型化学电源()

典例引领

----------II<1

考向01考查二次电源装置

【例1】（2024•江苏徐州•一模）铅酸蓄电池的示意图如图所示。下列说法正确的是（）

A.放电时，N为负极，其电极反应式为PbO2+SO/+4H++2屋=PbSO4+2H2。

B.放电时，c（H2so4）不变，两极的质量增加

C.充电时，阳极反应式为PbSC）4+2e-=Pb+SO/

D.充电时，若N连电源正极，则该极生成PbO?

【思维建模】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，

可简记为负接负后做阴极，正接正后做阳极。

（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。

考向02考查燃料电池

【例2】（2024・河北•三模）MCFC（熔融碳酸盐燃料电池，装置如图所示）以多孔陶瓷基质中悬浮的熔融碳

酸盐作为电解质，甲烷水蒸气催化重整反应产生的混合气Y由两种常见的可燃性气体组成。下列说法错误

的是

A.负极的电极反应式之一为H2-2e+CO^=H2O+CO2

B.装置甲中放置碱石灰，除去电极反应中产生的水和二氧化碳

C.电池工作时，电子由电极A经负载流向电极B,CO：由电极B移向电极A

D.长期高温条件下工作，会发生腐蚀和渗漏，从而降低电池的寿命

【思维建模】燃料电池电极反应式的书写（以氢氧燃料电池为例）

⑴注意介质环境

「H2-2e-=2H♦（酸作介质）

责H2+2OH--2e-=2H2（）（碱作介质）

曳「H2+Ol2e-=H2O（熔融金属氧化物作介质）

〔H2+COi"-2e-=H2O+CO2（熔融碳酸盐作介质）

fO2+4H++4e-=2H2（）（酸作介质）

定O2+2H2（）+4e-=4OH-（碱作介质）

壑厂‘O2+4e-=2O/熔融金属氧化物作介质）

IOi+2C（）2+4e-=2COi"（熔融碳酸盐作介质）

⑵掌握书写程序

负极反应式：符合“还原剂-“eJ氧化产物”

列物质的形式

-

写式子正极反应式：符合“氧化剂+，3T■还原产物”

的形式

r检查是否符合原子守恒、电荷守恒、得失

电子守恒。

酸性介质：多余的“0"，加"H"'转化

为H,o,不能出现OH・。

看环境若是碱性介质：多余的“0”加“乩0”转

—

配守恒化为0H.不能出现H。；若是在熔融态电

J解质中进行的反应，则可添加熔融态电解

:质中的相应离子，

;两1极左应工耳口加,与点云应支对7照5证

两式加：（对于较复杂的电极反应，某一极反应式

验总式可用总反应式减去较简单一极的电极反应

问）

考向03考查新型化学电源

【例3】（2024•陕西・模拟预测）近期我国科学家报道了一种低成本高储能液流电池，其工作原理如下图。

下列说法中错误的是

离子交换膜

A.电极M为正极

B.离子交换膜应选用阳离子交换膜

+

C.电极N上发生反应的电极反应为Na1+xTi2（PO4）3-^e-=NaTi2（PO4）3+xNa

D.理论上N电极质量减少23g,电路中转移的电子数目为NA

【思维建模】

1.解答新型化学电源题目的方法

⑴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。

⑵注意溶液酸碱性环境，书写正、负极反应式。

⑶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。

2.解答可充电电池题目的思路

一定

T放电——原电池；充电——电解池

装置类型

0

二判放电时的正极为充电，时的阳极，放

电极名称电时的负极为充电时的阴极

3

放电时的正极反应颠倒过来为充电

三写

时的阳极反应；放电时的负极反应

电极反应式

颠倒过来为充电时的阴极反应

°

离子由生成一极向消耗一极移动；

四看区域pH变化：OFT生成区，H+消

离子移动耗区，pH增大；OFT消耗区，H*

生成区，pH减小

对点提升

-----------114

【对点1］（2024・湖南.二模）利用下图所示装置可合成己二睛［NCCHz^CN］。充电时生成己二晴，放电

时生成。2,其中a、b是互为反置的双极膜，双极膜中的H?。会解离出H+和OH-向两极移动。下列说法

错误的是

MN

A.放电时，N极的电势低于M极的电势

B.放电时，双极膜中OH-向N极移动

C.充电时，N极的电极反应式为2cH2=CHCN+2e-+2H+=NC（CHz）4CN

D.若充电时制得ImolNCXCHz^CN,则放电时需生成Imol。?，才能使左室溶液恢复至初始状态

【对点2】（2024•安徽•三模）某沉积物-微生物燃料电池可以把含硫废渣（硫元素的主要存在形式为FeS?）回

收处理并利用，工作原理如图所示。下列说法错误的是

决

解

是

为

认

被

而。

能膜

功换

重交

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+a

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....对列....基源

【.

ABCD下ABCD1能

下列说法正确的是

A.为了提高NaFSI基电解液流动性，可选用水溶液

B.电流从Na电极经电解液流向CO2电极

C.当处理8.8CO2时，理论上有0.4molNaY经交换膜移向Na电极

D.放电时总反应方程式为CO2+2Na+H+=HCOO+2Na

2.（2024.湖南岳阳•期中）我国科学工作者在化学顶尖期刊《AngewandteChemieInternationalEdition》上

报道了一种以偶氮基（-N=N-）为可逆氧化还原活性中心的新型偶氮苯类水系有机液流电池。其放电工

作原理如图所示：

下列说法正确的是

A.放电时，左侧为阴极区

B.偶氮苯类形成离子类微粒有助于溶于水

C.放电时，［Fe（CN）6广由右向左移

D.充电时，X极电极反应式为：

+2L+2H+

3.（2024•辽宁辽阳•二模）香港城市大学、中国科学院深圳先进技术研究院和深圳大学合作，证明了TiOz

纳米片在酸性条件下具有本征差的析氢活性，展现出快速选择性地将硝酸根离子还原为氨的催化性能。下

列有关装置放电过程（如图所示）的叙述错误的是

A.电子由a极经用电器流向b极

B.a极为负极，b极发生还原反应

C.b极上的电极反应式为NO；+8e-+6H2O=NH3T+9OJT

D.a极质量减少2.60g时，双极膜中有0.08molH+向a极区迁移

4.（2024・四川成都・三模）某研究所构建了Zn-CCh新型二次电池，为减少CCh的排放和实现能源的开发利

用提供了新的研究方向，该电池以Zn和多孔Pd纳米片为两极材料，以KOH和NaCl溶液为电解液，工

作原理如图所示。下列说法错误的是

双极膜

A.b极电势高于a极

B.当双极膜中离解1molH2O时，外电路转移2moi电子

C.放电时，总反应为：Zn+CO2+2OH-+2H2O=Zn（OH）^+HCOOH

D.充电时，双极膜中OH-移向b极，H+移向a极

5.（2024.山西大同.模拟预测）氢氧燃料电池在航天领域有重要应用。某氢氧燃料电池结构如图所示，反

应生成的水可作为航天员的饮用水。下列说法错误的是

A.X极为燃料电池的负极，该极通入的气体是

B.Y电极上的电极反应式为Oz+4e「+2凡0=4011一

C.每消耗11.2L（标准状况）H2,有0.5mol。片移向X极

D.燃料电池的能量转化率不可能达到100%

6.（2024•湖南长沙•模拟预测）一种NO—空气酸性燃料电池的工作原理如图所示。电池工作时，下列说法

B.若产生ImolHNO；,则理论上需通入11.2LO2。

+

C.负极的电极反应式为NO-3e+2H2O=NO3+4H

D.电子的流动方向为从负极经电解质溶液流向正极

7.（2024・湖北•三模）盐酸羟胺（NH20H.HC1）是一种常见的还原剂和显像剂，工业可采用如下电化学方法

制备。装置和正极反应机理如下图所示。下列有关说法不正确的是

氢

离

子

交

换

膜

含Fe的电极H1

A.X为H+,Y为NH3OH+

B.含Fe电极起到导电和催化的作用

+

C.Pt电极上的反应：H2+2e=2H

D.消耗ImolNO,有3moiH+通过交换膜

8.（2024.河北•模拟预测）我国在光电催化一化学耦合烟气脱硫并进行能量转化的研究中取得重大突破,

其工作原理如图所示。下列说法正确的是

I-----1=1_@---1

多孔电yl11质子琴膜131崔化电极

'不+SO?H2

“+人so；H+＞］

Fe2（SOJ溶液］H2sO”溶液］

A.负极的电极反应为SO2+2Hq-2e-=SO：+4H+

B.右室中H2SO4溶液的浓度基本保持不变

C.每吸收ImolSCh,理论上装置的总质量增加64g

D.电子由光催化电极通过导线流向多孔电极

9.（2024・四川成都・模拟预测）钙钛矿太阳能电池被称为第三代太阳能电池，图一是钙钛矿太阳能电池的

工作示意图，图二是该电池作电源电解酸性硫酸铭溶液获取铭单质和硫酸的工作示意图。下列说法错误的

是

图二

A.C电极接钙钛矿太阳能电池的B极

B.D电极发生的电极反应式为2HzO-4e-=OZT+4H+

c.图二中的离子交换膜I为质子交换膜，n为阴离子交换膜

D.当太阳能电池有9moi电子转移时，Cr棒上增重的质量为156g

10.（2024•黑龙江哈尔滨•模拟预测）为实现CO2的资源化利用与电能储存，设计如图所示的三室隔膜电解

装置（阴极室中注入溶有大量CO2且含有少量水的有机复合电解液），该装置将CO?还原为CO,同时得到副

产物CL和碳酸氢盐。下列说法错误的是

蒸发分离得到碳酸氢钠

A.离子交换膜a为阴离子交换膜B.阳极反应式：2Cr-2e-=Cl2T

C.浓度：食盐水1＞食盐水2D.每通过2moiel消耗22.4LCC）2

能力提升

-----------110

11.（2024•河南许昌•一模）铝-石墨双离子电池采用廉价且易得的石墨替代传统锂电池中的正极材料，全面

提升了电池的能量密度。图甲和图乙表示该电池的充电或者放电时工作原理。X、Y表示可能为用电器或

电源。己知充电时正极发生阴离子插层反应生成Cn（PR）,下列有关分析正确的是

A.图甲表示电池充电过程，电极a与电源的正极相连

B.图甲中电极b电极反应式为：Cn（PJ^）-e-=PI^"+nC

C.图乙中电极c电势高于电极d

D.图乙中当电路转移电子数为2moi时，理论上电极c质量减少14g

12.（2024・湖北黄冈•模拟预测）镁锂双盐电池是新型二次离子电池，其放电时的工作原理如图所示。

下列说法正确的是

A.充电时，Mg?+和Li+均向R极区移动

B.充电时，阴极的电极反应式为LixVS2-xe=VS?+xLi*

C.放电时，R电极发生氧化反应

D.电池工作时，若外电路中转移电子O.lmol,则两极的质量变化值相差0.5g

13.（2024•浙江•模拟预测）钠硫电池是室温低成本、高比能量能源存储系统的重要部件，其结构如图。下

列说法不正硬的是

A.充电时，电极A连接电源的负极，Na+得到电子，发生还原反应

B.充电时，电极B的电极反应为Na2s、-2e-=xS+2Na+

C.放电时，当熔融多硫化钠盐反应转移Imol电子时，电极A中液态钠减轻23g

D.放电时，增大两电极之间的距离可以增大电池的放电电压

放电

14.（2024・重庆•模拟预测）一种碳酸铅电池示意图如图所示，电池总反应为：3PbO2+3Pb+4H2O+4CO：u

充电

2Pb3c2O7+8OH一,其中Pb3c2O7可表示为PbOSPbCCh,下列说法正确的是

A.充电时，阳极上有Pb3c2。7产生

B.放电时，导线中电子迁移方向为PbCh—Pb

C.充电时，理论上转移0.Imol电子，阴极的质量增加20.7g

D.放电时，正极反应为3PbO2+2CO；-+5H2O+6e—=Pb3c2O7+IOOH—

15.（2024山东烟台.三模）一种“氯介导电化学pH变化”系统可通过调节海水的pH去除海水中的CO?,工

+

作原理：Bi+3AgCl+H2O^^BiOCl+3Ag+2H+2C1o该装置由甲、乙两系统串联而成，可实现充

放电的交替运行。甲系统放电时的原理如图所示，下列说法错误的是

A.甲系统充电时，电路中每通过2moi电子，m电极质量增加71g

B.甲系统放电时，a电极的电极反应式为Bi+H2O+C「-3e-=BiOCl+2H+

C.乙系统放电时，海水中的Na+从n电极移向m电极

D.乙系统充电时，若电路中通过3moi电子，理论上可产生标准状况下44.8LC。？

真题感知

---------------II