考点2原电池新型电源（核心考点）2024年高考化学一轮复习（新高考专用）

考点2原电池新型电源

1.3年真题考点分布

年考点分布

卷区

份原电池原理新型电源原电池原理的应用综合应用

J

广东qVV

海南qV

1

2023辽宁7

山东7V

1

广东qV

J7

2022湖南7

辽宁qV

广东q

i

河北qV

湖南7V

2021

辽宁qV

1

山东7V

1

浙江7

2.命题规律及备考策略

【命题规律】近3年新高考卷对于该专题主要考查：

①原电池的工作原理及其应用：

②新型电源装置的分析。

【备考策略】试题主要考查原电池的工作原理及其应用，意在考查考生的变化观念与平衡思想、证据推理与模型

认知的学科素养，及信息获取、理解学握和知识整合的学科关键能力。

【命题预测】能分析、解释原电池的工作原理，利用相关信息分析化学电源的工作原理。

考法1原电池原理及其应用

一、原电池的工作原理及应用

原电池是把化学能转化为电能的装置，其反应本质是氧化还原反应。

(1)一看反应：看是否有能自发进行的氧化还原反应发生(一般是活泼性强口勺金属与电解质溶液反应)。

(2)二看两电极：一般是活泼性不同的两电极。

(3)三看是否形成闭合回路，形成闭合回路需三个条件：

①电解质溶液：

②两电极直接或间接接触；

③两电假插入电解质溶液中。

以锌铜原电池为例

(1)反应原理

电极名称负极正极

电极材料锌片铜片

电极反应Zn-2e===Zn2Cu2++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KCI溶液，不移向止极，C「移向负极

(2)盐桥的组成和作用

①盐桥中装有饱和的KCkKNO3等溶液和琼胶制成的胶冻。

②盐桥的作用：a.连接内电路，形成闭合回路：b.平衡电荷，使原电池不断产生电流。

(3)单液原电池(无盐桥)和双液原电池(有盐桥)对比

名称单液原电池双液原电池

向

~©~

2n%Cu

CuSC

装置口/溶液4

ZnS()4溶液CuSO4l睥液

相同点正、负极电极反应，总反应式，电极现象

还原剂Zn与氧化剂Cu＞直接接触,既Zn与氧化剂CM十不宜接接触，仅有化

不同点有化学能转化为电能，又有化学能转化学能转化为电能，避免了能量损耗，故

为热能，造成能量强耗电流稳定，持续时间长

(1)比较金属的活动性强弱：原电池中，负极一般是活动性较强的金属，正极一般是活动性较弱的金属(或非金属)。

(2)加快化学反应速率：氧化还原反应形成原电池时，反应速率加快。

(3)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。

(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。

二、常见化学电源及工作原理

(-)一次电池：只能使用一次，不能充电复原继续使用

总反应：Zn+2MnO2+2H2O===2MnOOH+Zn(OH)2。

负极材料：Zn0

电极反应：Zn+2OH—2e===Zn(OH)2»

正极材料：碳棒。

-

电极反应：2MnCh+2H2O+2e===2MnOOH+20FT。

总反应：Zn+Ag2O+H2O===Zn(OH)2+2Ago

电解质是KOHo

负极材料：Zn。

电极反应：Zn+2OH—2e===Zn(OH)25

正极材料：Ag2Oo

电极反应：Ag?O+H2O+2e-===2Ag+2OH-o

Li-SOCh电池可用于心脏起搏器。该电池的电极材料分别为锂和碳，电解液是LiAlCL-SOCL电池的总反应

可表示为8Li+3SOCh===6LiCI+Li2SOs+2S。

(1)负极材料为锂，电极反应为8Li—8e-===8Li\

(2)正极的电极反应为3soeL+8c===23+SOV+6。-。

(二)二次电池：放电后能充电复原继续使用

放电.

1.铅酸蓄电池总反应：Pb(s)+PbO2(s)+2H2sCh(aq)方厂2Pbsc)心)+2比0⑴

(I)放电时——原电池

负极反应：Pb(s)+SOj(aq)-2e===PbSO4(s)；

-

正极反应：PbO2(s)+4H^(aq)+SOr(aq)4-2e===PbSO4(s)+2H2O(l)o

(2)充电时——电解池

阴极反应：PbSO4(s)-!-2e===Pb(s)+SOi(aq)；

阳极反应：PbSO4(s)+2H2O(l)-2e===PbOMs)+4FT(aq)+SOr(aq)。

(I)充电时电极的连接：充电的目的是使电池恢豆其供电能力，因此负极应与电源的负极相连以获得电子，可简

记为负接负后作阴极，正接正后作阳极。

(2)工作时的电极反应式：同一电极上的电极反应式，在充电与放电时，形式上恰好是相反的；同一电极周围的

溶液，充电与放电时pH的变化趋势也恰好相反。

(三)燃料电池

I.氢氧熟料电池是目前最成熟的燃料电池，可分为酸性和碱性两种。

种类酸性碱性

-

负极反应式2H2—4/===4廿2H2+40H-4e"===4H2O

-+

正极反应式O2+4e4-4H===2H2OO2+2H9+4e===4OH一

电池总反应式2H2+O2===2H2O

备注燃料电池的电极不参与反应，育很强的催化活性，起导电作用

(1)要注意介质是什么？是电解质溶液还是熔融盐或氧化物。

(2)通入负极的物质为燃料，通入正极的物质为氧气。

(3)通过介质中离子的移动方向，可判断电池的正负极，同时考虑该离子参与靠近一极的电极反应。

三、多池串联的两大模型及原理

1.常见多池串联装置图

(1)外接电源与电解池的串联(如图)

A、B为两个串联电解池，相同时间内，各电极得失电子数相等。

(2)原电池与电解池的串联(如图)

甲、乙两图中，A均为原电池，B均为电解池。

2.二次电池的充电

(1)可充电电池原理示意图

充电时，原电池负极与外接电源负极相连，原电池正极与外接电源正极相连，记作“正接正，负接负”。

(2)可充电电池有充电和放电两个过程，放电时是原电池反应，充电时是电解池反应。充电、放电不是可逆反应。

(3)放电时的负极反应和充电时的阴极反应相反，放电时的正极反应和充电时的阳极反应相反。将负(正)极反应式

变换方向并将电子移项即可得出阴(阳)极反应式。

放电

例：Fe4-Ni2O3+3H2O充电Fe(OH)2+2Ni(OH)2.放电时负极的电极反应式为Fe-2e-+20lT=Fe(QH)2，则

充电时阴极的电极反应式为Fe(0H"+2c-=Fe+20Ho

3.电化学计算的三种方法

如以电路中通过4mol广为桥梁可构建以下关系式：

(式中M为金属，〃为其离子的化合价数值)

该关系式具有总览电化学计算的作用和价值，熟记电极反应式，灵活运用关系式便能快速解答常见的电化学计算

问题。

四、多室装置的分析

1.离子交换膜的分类和应用

2.分析某室质量变化的关键

分析某室质量的变化，既要考虑该区(或该电极)的化学反应，又要考虑通过“交换膜”的离子带来的质量变化。

【典例1】(辽宁省重点中学2023届高三模拟)未来的某一天，我们开着一辆电动汽车，当电池能量即将耗尽时，

只需将汽车开到附近的加氨站，5分钟内就能加满一桶液态氨，电池表便显示满格，加满后汽车能开1000公里

以上，且加氨价格低廉。随着“氨一氢”燃料电池的推出，这样的场景很快就要变成现实。我国某大学设计的间接

氨燃料固体氧化物燃料电池的工作原理如图所示，氨首先经过重整装置在槌化剂（未标出）表面分解生成N?与H?。

下列说法错误的是

A.电池工作时，a极的电极反应式为H?-2e-+0»=HQ

B.电池工作时，b极发生还原反应

C.N&的触角小于H?0的键角

D.大面积推广“氨一氢”燃料电池，有利于减少碳的排放量

【答案】C

【解析】A.电池工作时，氨苜先经过年整装置在催化剂表面分解生成N,与H-氢气在a极上发生氧化反应生

成水，电极反应式为H「2e-+O2-=H2O,A正确；

B.电池工作时，b极上氧气得电子发三还原反应，B正确：

C.NH,与的价层电子对数均为4,NH,有1对孤电子对、屯0有2对孤电子对，孤电子对和成蚀电子对之

间的排斥力大于成键电子对之间的排斥力，排斥力越大键角越小，则NH,的键角大于HQ的键角，C不正确；

D.大面积推广“氨一氢”燃料电池，有利于减少碳的排放量，D正确；

故选C,

【典例2】（2023届重庆市高三模拟）液态金属电池在规模储能领域具有重要的应用前景。某可充电液态金属电

池放电时的工作原理如图所示，电池采用了三层液态设计，其三层液体因密度差和互不混溶而自动分层：隔膜为

法拉第选择性膜，该膜既有电子通道，乂有离子通道（Pb?♦除外）。

下列说法错误的是

A.放电时电极Y为止极

B.充电时阴极反应式为Li++e-=Li

C.放电时外电路转移2mol电子，得到Pb的总物质的量为Imol

D.法拉第选择性膜避免了Pb”直接接触Li而导致充放电性能下降

【答案】C

【分析】由电子移动方向可知，电极Y为正极，电极方程式为：Pb2++2e=Pb，电极X为负极电极方程式为：

Lie=Li\以此解答。

【解析】A.放电时电极Y为正极，故A正确；

B.电极X为负极电极方程式为：Lie=Li\则充电时阴极反应式为Li++?-=Li,故B正确；

C.放电时外电路转移2moi电子时，电极Y处发生电极反应Pb2，+2e-=Pb，生成ImolPb,同时电子又通过法拉

第选择性膜中的电子通道进入含有PbCk和LiCl的熔融电解质，Pb?卜得到电子生成Pb,则得到Pb的总物质的量

大于Imol,故C错误；

D.法拉第选择性膜，该膜既有电子通道，又有离子通道（Pb2+除外），Pb"不能通过膜，法拉第选择性膜避免r

外2+直接接触Li而导致充放电性能下降，故D正确；故选C。

1.（福建省福州市20232024学年高三质量检测）我国科学家经过研究发明了以下装置从海水中提取锂单质，其

工作原理如图所示。该装置运行期间电极II上产生5和气体X。下列说法错误的是

A.该装置实现了“太阳能-电能—化学能”的转化

B.电极I连接太阳能电池的负极

c.工作时，电极n附近溶液的pH增大

D.实验室检验气体X可用湿润的淀粉KI试纸

【答案】c

【分析】由图可知，锂离子向电极I迁移，则电极I为阴极，电极反应式：L「+e-=Li；电极1【为阳极，该装

置运行期间电极H上产生。2和气体X,则电极反应式：2CP-2e-=CI2r2Hq-祀一=O2T+4H♦:

【解析】A.根据该装置示意图可知，实现了太阳能一电能一化学能的转化，故A正确：

B.根据分析可知，电极I为阴极，连接太阳能电池负极，故B正确：

C.根据分析可知，电极II为阳极，电极反应式：2Cr-2e-=Cl2T,2H2O_4e=O2t+4H\则工作时，电极

H附近溶液的pH减小，故C错误；

D.根据分析可知X气体为C1-可用湿润的淀粉KI试纸检验，故D正确；

故选C,

2.（湖北省武汉市武昌区20222023学年高三质量检测）我国科技工作者利用水热法制备了六方钻纳米片（hcp-C。）,

可应用于高效电催化NO的还原。下列说法错误的是

A.六方钻纳米片有利于N。分子的活化

B.负极的电极反应为：Zn-2e+2OH=ZnO+H,O

D.该过程的总反应为：5Zn+2NO+3H2O=5ZnO+2NH.

【答案】C

【分析】由图可知，Zn电极上Zn失去电子生成ZnO,化合价升高，Zn被氧化，作原电池的负极，电极反应为：

+

Zn2e+2OH=ZnO+H2O,正极上NO得电子发生还原反应生成NH3,电极反应为：NO+5c+5H=NH3+H2O,据此

分析。

【解析】A.六方钻纳米片（hcpC。）可应用于高效电催化NO的还原，即六方钻纳米片有利于NO分子的活化，

A正确；

B.负极上锌失电子和氢氧根离子反应生成氧化锌，电极反应式为：Zn+2OH2e=ZnO+H2O,B正确；

C.未指明标准状况，不能计算氨气的体积，C错误；

+

D.负极反应为：Zn2e+2OH=ZnO+H2O,正极反应为：NO+5e+5H=NH34-H2O,故该过程的总反应为：

5Zn+2NO+3H2O=5ZnO+2NH3,D正确：

故选C,

3.（河北省衡水中学2023届高三调研）我国科研人员将单独脱除SO/］勺反应与Hq?的制备反应相结合，实现协

同转化。

①单独制备H?02：2H2O+O2=2H;O2,不能自发进行：

②单独脱除SO2：4OH-+2SO2+O2=2SO；+2H?O,能自发进行。

协同转化装置如图（在电场作用下，双极膜中间层的匕0解离为0H和HZ并向两极迁移）。下列分析错误的是

A.左侧电极电势比右侧电极电势低

B.产生H?O?的电极反应：O2+2e+2HT=也0?

C.反应过程中不需补加稀H2s0〃

D.协同转化总反应：SO2+O2+2H;O=H2O2+H,SO4

【答案】D

【解析】A.左侧为电池的阴极，右侧为电池的阳极，阳极的电极电势比躬极的电极电势高，故左侧电极目势比

右侧电极电势低，A正确；

B.由图可知产生HQ?的电极反应为。2+26-+2%=也（）2,B正确；

C.H♦与电子所带的电荷数相等，当反应进行时，右侧消耗H，的量等于迁移的氯离子的量，硫酸的总量不发生

变化，所以不需要补加硫酸，C正确：

D.根据反应图可得，负极的反应式为S（）2-2e+40H=$0：+2氏0,正极为反应式为O2+2e.+2田=凡02,故

协同转化的总反应为SO」O2+2NaOH=HQ2+Na2SO「D错误：

故选D,

考法2新型电源

一、浓差电池

i.在浓差电池中，为了限定某些离子的移动，常涉及到“离子交换膜”。

（1）常见的离子交换膜

阳离子交换膜只允许阳离子（包括H）通过

阴离子交唤膜只允许阴离子通过

质子交换膜只允许H.通过

（2）离子交换膜的作用

①能将两极区隔离，阻止两极物质发生化学反应。

②能选择性地允许离子通过，起到平衡电荷、形成闭合回路的作用。

（3）离子交换膜的选择依据

离子的定向移动。

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”，依据阴离子移向负极区域，阳离子移向正极区域判断电池的正、负极，这是解题的关键。

二、燃料电池电极反应式的书写

第一步：写出电池总反应式。

燃料电池的总反应与燃料燃烧的反应一致，若产物能和电解质反应，则总反应为加合后的反应。如甲烷燃料电池

（电解质溶液为NaOH溶液）的反应如下：

CH4+2O2=CO2+2H2O①

C02+2NaOH=Na2CO3+H20②

①+②可得甲烷燃料电池的总反应式：CH4+202+2NaOH=Na2CO54-3H2O0

第二步：写出电池的正极反应式。

根据燃料电池的特点，一般在正极上发生还原反应的物质都是O.因电解质溶液不同，故其电极反应也会有所

不同：

燃料电池电解质正极反应式

酸性电解质O2+4H+4e=2H2O

_-

碱性电解质O2-I-2H2O+4€=4OH

固体电解质

-2

O2-l-4e=2O

（高温下能传导0厂）

熔融碳酸盐（如熔融K2c03）O2+2CO2+4c-=2COr

第三步：电池的总反应式一电池的正极反应式=电池的负极反应式。

三、新型电源及电极反应式的书写

1.电极反应式书写的一般步骤（类似氧化还原反应方程式的书写）

忸J物质［［负极发生氧化反应|参加反应的微粒

I百功失Li正极发生还原反应厂和得失电子数

在电解质溶液的环境中要生成稳定的电极

看环日

产物，即看H*、OH、H?0等是否参加反应

配守恒

遵守电荷守恒、质量守恒、得失电子守恒

式-两电极反应式相加，与总反应式对照验证

2.已知总方程式，书写电极反应式

(1)书写步骤

步骤一：写出电池总反应式，标出电子转移的方向和数目(〃底)。

步骤二：找出正、负极，失电子的电极为负极，得电子的电极为正极：确定溶液的酸碱性。

步骤三：写电极反应式。

负极反应：还原剂一〃6一==氧化产物

正极反应：氧化剂+，m-==还原产物

(2)书写技巧

若某电极反应式较难写时.，可先写出较易写的电极反应式，用总反应式减去较易写的电极反应式，即可得已较难

写的电极反应式。如CHQCHK二甲醯)酸性燃料电池中，

总反应式为CH^OCH34-3O2=2CO2+3H2O,

+

正极反应式为30：+12H+12e=6H2O,

则负极反应式为CH3OCH3+3H2O-12e=2CO2|+12H\

【易错警示】简单电极反应中转移的电子数必须与总反应方程式中转移的电子数相同。

3.氢氧燃料电池在四种常见介质中的电极反应式总结

‘战做介质：出―2b=21

碱做介质：H-2e+2OH=2HO

负极＜22

2

熔融金属氧化物做介质：H2-2e+O-=H2O

、熔融碳酸盐做介质：H2-2e-+COr=H2OH-CO2

"酸做介质：。2+4€-+4H+=2比0

做做介质：O2+4L+2H2O=4OK

正极《

[熔融金属氧化物做介质：O?+4e=2O2

〔熔融碳酸盐做介质：Ch+4e-+2CO2=2COM

【典例3】(重庆市九龙坡区2023届学业质量调研)我国科研人员利用双极膜技术构造出一类具有高能量密度、

优异的循环性能的新型水系电池，模拟装置如图所示。已知电极材料分别为Zn和MnO”相应的产物为

[Zn(OHL「和MM+。下列说法错误的是

A.M电极材料为Zn,N电极材料为MnOa

B.电池作一段时间后，NaOH溶液的pH变小

C.N电极的反应式为MnC)2+4H'+2e-=Mn"+2HQ

D.若电路中通过2moiel则稀硫酸溶液质量增加87g

【答案】D

【分析】由题干信息可知，Zn生成[Zn(0H)4r,MnO?生成M『，则M极为Zn电极，为负极，负极反应式为：

Zn+4OH2e=[Zn(OH)J2',N电极材料为MnCh,为正极，正极反应式为：MnO2+4H++2e=Mn2++2H2。，中间层

a0电离出的H+通过b膜移向正极N极区，0H通过a膜移向负极M极区，据此分析解题。

【解析】A.由题「信息可知，Zn生成[Zn(OH)4r，MnCh生成M"则M极为Zn电极，为负极，N电极材

料为MnCh,为正极，A正确；

B.负极反应式为Zn+40H2e=[Zn(OH)J~,每转移2moie,有2moiOH移向NaOH溶液，而消耗4moiOH,NaOH

溶液的pH变小，B正确；

+2

C.N电极为MnCh,MnCh在正极得到电子生成MW,电极方程式为：MnO2+4H+2e=Mn*+2H2O,C正确：

D.若电路中通过2moie,双极膜中有2moiH+移向硫酸溶液，同时溶解IniolMnCh,稀硫酸溶液质量增加

2molxlg/mol+1molx87g/mol=89g,D错误；

故选D0

【典例4】(辽宁省丹东市2023届高三模拟)锌铁液流电池由于安全、稳定、电解液成木低等优点成为电化学储

能热点技术之一某碱性锌铁液流电池工作原理如图所示，下列说法错误的是

A.电子流动方向：Zn电极一＞导线―惰性电极

B.放电时左池中溶液pH逐渐减小

C.当通过PBI膜时，Zn电极质量减少13.0g

D.电池总反应为：2Fe(CN)^+Zn+4OH-=Zn(OH)f+2Fe(CN)^

【答案】C

【分析】由图可知，Zn失去电子生成Zn(OH)；,则Zn极为负极，电极方程式为：Zn+4OH-2e-=Zn(OH)；,

惰性电极为正极，Fe(CN)。得到电子生成Fe(CN)："电极方程式为：Fe(CN)t+e=Fe(CN)：-,以此解答。

【解析】A.由分析可知，Zn极为负极，惰性电极为正极，原电池中电子流动方向：Zn电极-导线-惰性电极，

故A正确；

B.由分析可知，左池为正极区，电极方程式为：Fe(CN)：、e=Fe(CN)：-,则左侧池中OH通过PBI膜进入右侧

池，左侧池中0H浓度降低，酸性增强，pH逐渐减小，故B正确：

C.Zn极为负极，电极方程式为：Zn+4OH-2e-=Zn(OH)；,当0.2molOH-通过PBI膜时，转移0.2mol电子，消

耗0.1molZn,Zn电极质量减少65g/molx0.1mol=6.5g,故C错误：

D.Zn极为负极，电极方程式为：Zn+40H-2e=Zn(OH)2',惰性电极为正极，Fc(CN)t+e=Fe(CN)：-,电池总

反应为：2Fe（CN）：+Zn+4OH=Zn（OH）；+2Fe（CN）：,故D正确;

故选C,

I.（福建省名校联盟全国优质校2023届高三大联考）锂硫电池放电过程中正极变化为

国1511口£-Li2s4fLi2s2fLi卜。我国科学家掺入Ni解决Li'、Li&、Li凡溶解度小、易透过隔

膜的问题。卜列说法正确的是

A.放电时，负极电解质溶液每增重0.07g,电路转移O.OINA电子

B.充电时,电池的总反应方程式为16Li+玛=8LiS（2〈xW8）

C.Ni对多硫化物的吸附能力相比于石总烯更小

D.Ni应当掺杂在电池隔膜的正极一侧

【答案】D

【分析】根据题干信息可知该装置中L”乍负极，发生失电子氧化反应，电极反应：U-e-=Li-正极电极反应：

S+—e_=-S；_（2<x<8）；

8XX

【解析】A.放电时，负极发生反应：Li-e=Li'，LT向正极移动，与结合，形成溶解度小的多硫化物，即

电路转移。.01NA电子，负极电解质溶液无法增重0.07g,故A错误；

B.放电时，正极反应：工+?1=%；（2。<8）,则放电时总反应：xSs+l6Li=8Li2Sx,充电总反应与放电

总反应相反：8Li2sx=16Li+xS「故B错误；

C.Ni对多硫化物结合能力大于石墨烯，说明Ni更易于多硫化物结合，故C错误：

D.为解决多硫化物易透过隔膜问题，Ni以与多硫化物结合，应向正极移动，故D正确：

故选D,

2.（湖北省华大新高考联盟2023届高三二模）中科院大连化物所储能技术研究部提出了一种基于Br辅助MnO?

放电的混合型液流电池，装置如图所示，下列说法错误的是

A.充电时，H+向电极A迁移

B.在放电过程中，可利用Br及时清除电极B上的“死锦”（MnCh）,提高充放电过程的可逆性

C.充电时，电极B上还可能发生：2Br2e=Br2

D.放电时，在该环境下的氧化性：Cr2t>Mn5+

【答案】D

【分析】由题干图示信息可知，充电时，电极A为CB转化为Cr,发生还原反应，电极反应为：Cr2++2e=Cr,B

电极上为MM+转化为Md+,电极反应为:Mn2+2e=Mn3+,B为阳极,还可能发生电极反应2Br2e=Brz,放电时,

A电极为Cr转化为CB,电极反应为：Cr2e=Cr2+,发生氧化反应，A为负极，B电极为Mi?+转化为MM+,发

生还原反应，电极反应为：M「++e=Mn2+,据此分析解题。

【解析】A.由巡干图示信息可知，充电时，电极A为ce转化为q,发生还原反应，A为阴极，H+向阴极迂

移，A正确：

B.MnS沉积在电极B上，可能会影响充放电的进行，Br具有一定的还原性，可将MnCh还原为Mn?+,从而提

高充放电过程的可逆性，B正确；

C.由分析可知,充电时，电极B上可能发生：2Br2e=Bd.C正确:

D.由放电时的总反应：2Mn3++Cr=Ce-2Mn2+可知，氧化性乂西乂:芦，D错误：

故选D,

3.（广东省梅州市2023届高三模拟）一种新型Na-CaFeO、可充电电池，其工作原理如图所示。下列说法正确

的是

A.放电时，电极N是负极

B.充电时，Na«通过钠离子交换膜向M极移动

C.放电时，N极电极反应为2CaFeOu+O»-2e=2CaFeO3

D.充电时，每生成ImolNa,有机电解质的整体质量减小23g

【答案】B

【分析】从图示装置可看出，Na-CaFe。，可充电电池放电时，Na失电子生成钠离子，所以Na电极为负极，发

生氧化反应，生成的钠离子通过有机电解质移向右侧，右侧CaFcO,电极作正极在放电时，CaFcO,转化为CaFcO”,

发生还原反应。

【解析】A.根据上述分析可知，放电时，电极M为负极，A错误；

B.充电为放电的逆过程，所以充电时，Na'通过钠离子交换膜向阴极（M极）移动，B止确；

C.放电时，N极CaFeOj转化为CaFeO?5,发生还原反应，其电极反应为ZCaFeO、+2e=2CaFeO”+O?-,c错

误：

2消耗，所以有机电解质的整体质量减小23g+0.5moixl6g/nx）l=31g,D错误；

故选B,

【基础过关】

1.（山东省德州市2023届高三三模）我国科学家研究出一种新型水系Zn-QH）电池，其结构如下图，该目池既

能实现乙焕加氢又能提供电能，下列说法正确的是

A.OH-通过阴离子交换膜向a电极移动

B.左侧极室中c（KOH）减小

C.a极的电极反应式为C2H2+2H2O+23-=C2H,+2OH

D.每转移2moie,右侧极室中溶液质量增大34g

【答案】C

【解析】A.b中锌化合价升高变为氧化锌，则b为负极，根据“同性相吸”，则OH-通过阴离子交换膜向b电极

移动，故A错误；

B.左侧极室中a极的电极反应式为C2H2+2HQ+2e-=GH,+2OH-,若有2moi电子转移，从a室迁移到b室

的氢氧根为2mol,反应生成的氢氧根为2mol,a室内氢氧根数目不变，但溶液体枳减小，因此c（K0H）增大，

故B错误；

C.根据前血分析右边为负极，左边为正极，则a极发生还原反应，电极反应式为GH2+2HQ+2e=C,H4+2DH,

故C正确：

D.每转移2moie\有2moi氢氧根移动到右侧极室，根据Zn-2e，2OH-=ZnO+H2O,则右侧极室中溶液质

量增大为Imol水的质量即18g,故D错误：

故选C.

2.（辽宁省鞍山市第一中学2023届高三模拟）研究发现，在酸性乙醇燃料电池中加入硝酸，可使电池持续大电

流放电，其工作原理如下图所示。下列说法错误的是

A.该电池使用不当，易造成大气污染。

B.HNO3在正极起催化作用

C.正极电极上发生的反应为NO.+3e-+4H'=NO+2H,O

D.当ImolC2H50H参加反应时，有12molH’透过质子交换膜进入到电池的负极

【答案】D

【分析】该电池为乙醉的酸性燃料电池，通入乙醇的以及为负极，电极反应式为

CH3CH2OH+3H}O-12c=2CO2T+12H',通入氧气的以及为正极，电极反应式为由工作原理图可知，正板上的

反应为HNO|+3e+3H'=NOT+2H2O,4NO+3O2+2H2O=4HNO＞二者加合可得正极反应式为

O2+4T+4e=2也。，可知HNQ、在正极起催化作用.

【解析】A.正极上的反应为HNO、+3c+3H+=NOT+2H2。，4NO+3O2+2H2O=4HNO3,所以该电池使用不

当，易造成大气污染，A正确：

B.正极上的反应为HNO3+3e+3H'=NOf+2H2O,4NO+3O,+2H2O=4HNO3,二者加合可得正极反应式为

O2+4H*+4e=2H2O,可知HNO,在正极起催化作用，B正确；

C.电极反应式为由工作原理图可知，正极上的反应为HNO3+3e+3H+=NOT+2H?O,HNO,为强酸，可拆，

即正极电极上发生的反应为NO；+3e-+4H'=NO+2H.O,C正确；

D.阳离子向正极移动,所以当ImolGH’OH参加反应时，有12moi田透过质子交换膜进入到电池的正极，D

错误；故选D。

3.(福建省莆田市20222023学年高三质量检测)我国科研团队设计的•种新型固态电解质PK10的筑离子电池打

破了高温条件的限制，实现了室温下氟离了全固态电池的稔定循环。某全同态电解质的氟离了电池工作时的物质

转化及放电时F的迁移方向如图所示。下列有关说法错误的是

A.放电时，a极为正极，发生还原反应

B.充电时，F由b极向a极迁移

C.放电时，b极的电极反应式为Sn+2e+2F=SnF2

D.充电时，外电路每通过Imole,a极消耗ImolF

【答案】C

【分析】如图所示，放电时，F由a极移向b极，则a极为正极，则b极为负极。

【解析】A.由分析可知，a极为正极，发生还原反应，故A正确；

B.充电时，a极为阳极，b极为阴极，电解池中阴离子向阳极移动，则F由b极向a极迁移，故B正确；

C.放电时，Mg失去电子生成MgF2,电极方程式为：Mg-2e+2F=MgR,故C错误：

D.充日时，a极为阳极,电极方程式为：Bi-3e-+3F=BiF”外电路每通过Imo©，a极消耗ImolF,故D正确;

故选C,

4.(湖北省荆州市沙市中学2023届高三模拟)传统的Zn金属电极在浓KOH电解液中转化为［Zn(OH)，Zn沉

积/剥原库仑效率20次循环后迅速卜降。复旦大学研究采用了微溶的金属碳酸盐和独特的固固(StoS)转换反应，

设计出2ZnCO「3Zn(OH)2@石墨烯(ZZG)电极的概念电池表现出91.3%的高锌利用率，并且寿命长达2000次。银

基ZZG电池充电时工作原理如图

下列说法不正确的是

A.放电时电子流向银基电极

B.放电时负极5Zn-10e+2CO；+6OH-=2ZnCO3-3Zn(OH)2

C.充电时2ZnCO/3Zn(OH)2溶解平衡正向移动

【答案】D

【分析】由图可知，图示为充电过程，银基电极连接外接电源的正极，则放电时银基电极为正极、右侧电极为负

极：

【解析】A.放电时电子由负极流向正极，故流向银基电极，A正确；

B.放电时负极上锌失去电子发生氧化反应和溶液中氢氧根离子、碳酸根离子生成2ZnCO.3Zn(OH)2,反应为

-

5Zn-10e+2CO；+6OH-=2ZnCOr3Zn(OH),,B正确：

C.充电时反应为放电时的逆反应，结合B分析可知，充电忖2ZnC(V3Zn(OH)2溶解平衡正向移动，C正确；

D.传统的7n金属电极在浓KOH电解液中转化为［7n(CH)J,故将KOH浓度由O.lmol/L提高至6mol/I.会导

致锌极被反应，Zn沉积/剥离库仑效率20次循环后迅速下降，不利于该电池的充放电，D错误；

故选D。

5.(湖南省常德市2023届高三第一次模拟)目前科学家发明了一•种利用微生物进行脱硫、脱氮的原电池装置，

其基本原理如图所示(图中隔膜为质子交换膜)。下列有关说法正确的是

A.a极的电极反应式为5s2-+40e-+20Hq=5SOj+40H*

B.H+从B室向A空迁移

2

D.若用该电池给铅蓄电池充电，应将b极连在正极上

【答案】D

t分析】从图中可以看出，在a电极，S二转化为SO：,S兀素化合价升高，则a极为负极：b极NO；转化为N2,

N元素化合价降低，则b极为正极。

【解析】A.由分析可知，a极为负极，S2失电子产物与电解质反应生成SO；,电极反应式为

2

S--8e+4H2O=SOf+8H\A不正确；

B.原电池工作时，阳离子向正极移动，则H-从A室向B室迁移，B不正确；

C.电池工作时,b极发生反应2NO；+10e+12H+=N2+6H22,由于温度、东强未知，所以气体的体积不一定是2.24L,

C不正确；

D.b极为正极，若用该电池给铅蓄电池充电，应将b极连在铅蓄电池的王极上，D正确：

故选D,

6.(广东省湛江市2023届高三第二次模拟)一种FeCI/FeCU-Cl2双膜二次电池放电时的工作原理如图所示，

下列说法错误的是

A.充电时，M极的电极反应式为Fe"+e-=Fe"

B.X为阳离子交换膜，Y为阴离子交换膜

C.充电时的总反应：2FCC1.,-2FcCL+Cl,t

D.放电时，每消耗2.24L（标准状况）J,理论上有0.2mol电子通过用电器

【答案】B

【分析】由图可知，放电时Fe2+在M极失去电子生成Fe3♦，则M是负极，CL在N极得到电子生成CL则N极

为正极，以此解答。

【解析】A.放电时F/+在M极失去电子生成Fe3+,M是负极，则充电时，Fe3+在M极得到电子生成Fe2，，电

极方程式为：Fcu+c=FC2＞，故A正确；

B.放目时Fe2+在M极失去电子生成F*,即FeCL转化为FeCh,NaCl溶液中的Cl要通过X进入M极区,X

为阴离子交换膜；Ch在N极得到电子生成CL由电荷守恒可知，NaCl溶液中的Na♦要通过Y进入N极区，Y

为阳离子交换膜，故B错误；

C.放电时Fe2+在M极失去电子生成FeHCI2在N极得到电子生成CL则充电时,FeCh转化为FeCb和Cb,

总反应：2FeCl3=2FeCI2+Cl2T,故C正确:

D.放，时,Cb在N极得到电子生成CL电极方程式为:Cl2+2e=2ClCl2,理论上有0.2mol电子通过用电料,故

D正确：故选B。

7.（河北省衡水市第二中学2023届高三三模）纳米硅基锂电池是一种新型二次电池，电池装置如图所示，电池

反应式为xFeS,+4LixSi1,xFe+2xLi2S+4Si

下列说法错误的是

A.电解质可选用能导电的有机聚合物

B.电池放电时，Li'由b极移向a极

C.聚合物隔膜将正、负极隔开，可使电子通过

D.充电时，a极反应式为xFe+2xLi?S-4xe=4xLi*+xFeS2

【答案】C

【分析】结合总反应可知放电时硅基电极发生LixSixe=Si+xLi・，因此b电极为放电时的负极，a电极为正极；充

电时a电极为阳极，b电极为阴极。

【解析】A.锂是活泼的金属，不能用水溶液作电解质溶液，因此电解质可选用能导电的有机聚合物，A正确；

B.由分析可知放电时b电极是负极，a电极是正极，阳离子移向正极，Li♦由b极移向a极，B正确；

C.电子不能通过电解液，隔膜隔开的是电解质，因此电子不能通过隔膜，C错误；

D.充电时,a极作阳极，电极反应式为xFe+2xLiS4xe=4xLi++xFeS2，D正确：

故选c,

8.（江苏省南通市如皋市2023届高三三模）一种可用于吸收CO?的电池，其工作时的原理如图所示。下列说法

正确的是

A.电极a上发生的电极反应为H2-2e-=2FT

B.I室出口处溶液的pH大于入口处

C.如果将I室、n室间改为阳离子交换膜，则电池工作时I室可能有Caco,沉淀生成

D.该奘置可以制取CaCL和NaHCO、

【答案】D

【分析】由图可知汶气在电极a上失电子,结合I室中的氢氧根离子生成水,电极反应为：H2-2e+2OH=2H,0°

A极为负极，b极为正极，b电极上氢离子得电子生成氢气，据此解答。

【解析】A.由以上分析可知电极a上反应为:H「2c、20H=2H/O,故A错误：

B.I室中氢氧根离子逐渐被消耗，溶液pH值逐渐减小，则出口处pH小于入口处，故B错误：

C.如果将I室、H室间改为阳离子交换膜，贝心室中的钙离子通过交换膜向II室移动，在II室中结合碳酸根可

能生成CaCO、沉淀，故C错误；

D.该装置」室中有钙离子，从II室迁移来的氯离子，故I室可以制取氯化钙：n室中含钠离子和反应生成的碳

酸氮根离子，可得到碳酸氢钠，故D正确；

故选：Do

【能力提升】

9.（浙江省重点中学2023届高三模拟）直接燃料电池是一种新型化学电源，其工作原理如图所示。

电池放电时，下列说法不正确的是

A.电池工作时，电极I电势低

B.电极II的反应式为：H,O2+2e+2H'=2H,O

c.电池总反应为：2Hq2=0?T+2Hq

D.当电路中转移O.lmol电子时，通过阳离子交换膜的K'

【答案】C

【分析】电池工作时，电势低的是负极，电子从负极流向正极，故电极I为负极，电极H为正极，负极：

H922e+20H=ChT+2H20,正极：H2O24-2e+2H^=2H,Oo

【解析】A.电池工作时，电势低的是负极，电子从负极流向正极，故电极I电势低，A正确;

B.电极H为正极，电极反应式为:H2O2+2e+2H=2H,O,B正确;

C.该电池放电过程中，负极区的OH来自KOH,正极区的H*来自H2s04,K+通过阳离子交换膜进入正极区与

硫酸根结合生成K2s04，因此电池总反应为：2H;O2+2KOH+H,SO4=O2T+K2SO4+4H2O,C错误：

D.当电路中转移O.lmol电子时，通过阳离子交换膜的K，为O.lmoL即3.9g,D正确：

故选C

10.（河北省保定市2023届高三二模）NO：、0?和熔融KNO,可制作燃料电池，其原理如图所示，该电池在放

电过程中石墨I电极卜牛成可循环使用的氧化物NQ-下列说法错误的是

A.石墨I为负极，发生氧化反应

B.石墨H电极反应式为O2+2Nd+4e-=4NO；

C.若电路中有Imol电子转移，则理论上石墨n处需消耗5.6L（标准状况下）。2

D.放电过程中K，移向石墨I电极

【答案】D

【分析】NO?、和熔融KNO、可制作燃料电池，NO?作燃料、Ch作氧化剂，所以石墨I为负极、石墨II为正

极，石墨1电极上NO2失去电子生成N2O5,电极反应式为NO2+NO；e=N2O5,石墨II电极反应式为

O2+2N2O5+4e-=4NO；,以此解答。

【解析】A.由分析可知，石墨I为负极，发生氧化反应，故A正确；

B.由分析可知，石墨II电极反应式为02+2Nqs+4e-=4NO；,故B正确；

C.石墨II为正极，电极方程式为：O2+2N2O$+4e-=4NO；,若电路中有ImolO?,标准状况下得体积为

0.25molx22.4L/mol=5.6L,故C正确：

D.放电过程中阳离子K+移向正极，石墨1电极为负极，故D错误；

故选D,

II.（江苏省南通市2023届高三第三次调研）为探究AgNO,与KI溶液的反应，进行如下实验：

实验1将浓度均为ImoLUAgNO?溶液司KI溶液混合，有黄色沉淀产生，加入淀粉溶液，溶液不显蓝色。

实验2搭建如图所示装置，闭合K一段时间后，观察到Y电极表面有银白色物质析出。

下列说法正确的是

A.实验I反