2026高考化学二轮复习：题型十八 原电池原理及应用学案及训练

题型十八原电池原理及应用

厂核心强化

1.原电池基础模型

「

—

，

电

熔

固

解

融

态

质

电

离

溶

解

子

液

灰

导

体

传导离子

2.二次电池思维模型

3.各类电池示例

(1)新型一次电池

电池类型反应式

总反应：H2O2+2H*+Mg=Mg2++2H2O

Mg-HzCh

正极H2O2+2H'+2e-=2HO

电池2

负极Mg—2e=Mg2+

总反应：2Na+iS==Na2S.v

钠硫电池

正极xS-2e-===sg

负极Nae——Na

⑵燃料电池(以甲醇-02燃料电池为例)

电池类型反应式

酸性介质，如稀硫负极CH30H6e+H2O—C02t+6H+

酸正极|02+6e-+6H^——3H2。

碱性介质，如KOII负极CH3OH-6e+80H-===CO打+6H2O

溶液正极|O24-6e-+3H2O=6OH一

-

熔融盐介质，如熔负极CH3OH-6e+3C01-=4CO2t+2H:O

3°

融正极-

K2c03-02+6e+3CO2===3C01-

-2

固体导电介质，如负极CH3OH-6e+3O=CO2t+2H2O

高温下能传导

O'3

正极-0+6e-===3029-

的固体2

(3)新型可充电电池

类型反应式

总反应：3Zn+2K2FeO4+8H2O^=^3Zn(OH)2+2Fe(OH)34-

4K0H

高铁

正极：FeOj+3e+4H2O—Fe(OH)3+5OH

电池-

负极：Zn2e+2OH——Zn(0H)2

-

阳极：Fe(OH)3+5OH-3e-===FeO『+4H2O

阴极：Zn(OH)2+2e-=Zn+2OH—

总反应：Li1-ACOO2+Li.rC6^=||^LiCo02+C6(x<1)

锂离+

正极：Li.%Co02+xe~+xLi===LiCoO2

子电

负极：LiGxe----xL\+C6

池阳极：LiCoCh—=Li1「iCoCh+xLi-

阴极：xLi'+xe-+C6=LhC6

钠硫总反应：2Na2s2+NaB「3^^^Na2s4+3NaBr

蓄电

正极：NaBr3+2e+2Na:——3NaBr

池

负极：2Na2s22eNa2s4+2Na

阳极：3NaBr—2°一=NaB「3+2Na十

阴极：Na?S4+2Na++2e-=2Na2S2

总反应：VO^+2H1+V2+^^+v02++H2O

,允电

正极：VO古+2H++e-=VO2++H2O

全机液

负极；V2+-c-=V3+

流电池

阳极：VO2++H2O—e-===VOJ+2H+

阴极：V3++「=V2+

真题演练

1.（2025・江苏卷，8）以稀H2s04为电解质溶液的光解水装置如图所示，总反

应为2H2t4-07t下列说法正确的是（）

惟化刑o

A.电极a上发生氧化反应生成O2

B.才通过质子交换膜从右室移向左室

C.光解前后，H2s04溶液的pH不变

D.外电路每通过0.01mol电子，电极b上产生0.01molH2

解析：A光解过程中，电极a上电子流出，发生氧化反应；电极b上电子

流入，发生还原反应。

电极反应类型电极反应式

2H2。4c——02t+

电极a氧化反应

4H+（A正确）

+-

电极b还原反应2H+2e=H2t

电极a上生成H+,电极b上消耗H+,H+通过质子交换膜从左室移向右室,

B错误；在探究溶液浓度变化时，不仅要关注溶质的变化，也要关注溶剂的变化,

在光解过程中，H2s04溶液中H20减少，H2s04溶液浓度增大，pH减小，C错

误；生成ImolHz,转移2moi电子，外电路通过（）.01mol电子时，电极b上生

成0.005molHz,D错误。

2.（2025•黑吉辽内蒙古卷，13）一种基于CsO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/AgQ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（）

进料口

Cu2O/NaTi(PO,W

。溶液2

cu(oH).cn-Na

2Na/TizlPOj)：、

A.放电时Na'向b极迁移

B.该电池可用于海水脱盐

C.a极反应：Cu2O+2H2O+Cl--2e=Cu2（OH）3CI+H+

D.若以Ag/AgCl电极代替a极，电池将失去储氯能力

解析：D根据题意及装置图可知，a极为负极，电极反应为CSO+2HQ+

+

Cl--2e-=CU2（OH）3C1+H,b极为正极，电极反应为NaTi2（PO4）3+2e-+2Na

+

=Na3Ti2（PO4）3o放电时阳离子（Na+）向正极（b极）迁移，A正确;该电池负极消

耗。一、正极消耗Na+,所以可用于海水脱盐，B正确；由以上分析可知，C正

确；由原电池电极反应可知还原性：Cu2O>Na3Ti2（PO4）3,而将b极换为Ag/AgCl

电极后b极仍增重，则此时b极电极反应式为Ag—e—+C「=AgCl,所以该电

极作为负极,则还原性:Ag>CuzO,综合可知还原性：Ag>Cu2O>Na3Ti2（PO4）3,

若以Ag/AgCl电极代替a极，则a极电极反应式为Ag-e-+Q-=AgCl、b极

+

电极反应式为NaTi2（PO4）3+2c+2Na=Na3Ti2（PO4）3,电池不会失去储氯能力,

D错误。

3.（2025•安徽卷，13）研究人员开发出一种锂一氢可充电电池（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（）

气体扩散电极惰性电极

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L门移向惰性电极

D.充电时每转移1mol电子，c（H+）降低1molf1

解析：C充电时为电解池，惰性电极上Li，得电子生成Li并沉积在惰性电

极上，储氢容器内的H?在气体扩散电极上失电子转化为H\进一步结合电解质

溶液中的H2Poi生成H3Po4,Li+通过固体电解质向惰性电极（阴极）移动（C正确）;

放电时为原电池，惰性电极为负极，Li失电子生成Li+并通过固体电解质向左侧

迁移，正极（气体扩散电极）H3PCh中H+得电子生成H2,据此分析。

定位电极电极反应式

充电惰性电极（阴极）Li++e-=Li

（电解池）气体扩散电极（阳极）H2—2e-+2H2Poi=2H3PCU

惰性电极（负极）Li-e-=Li+

放电

2H3Po」+2e-===2H2PO；+

（原电池）气体扩散电极（正极）

H2t

总反应：2Li+2H3Po4嚏萨2LiH2PCh+H2t（B错误）

放电时，电解质溶液中H3P04转化为H2P0］并结合迁移过来的Li+生成

LiH2Po由得失电子守恒知，失去的〃（1^+）=得到的〃（Li+）,则电解质溶液质量

增加，A错误；溶液体积未知，无法计算浓度变化，D错误。

4.（2025・广东卷，14）一种高容量水系电池示意图如图。已知：放电时，电极

II上MnCh减少；电极材料每转移1mol电子，对应的理论容量为26.8A-h0下

列说法错误的是（）

S/MnS、、离子交/MnO?

换膜

MnSO,MnSO,

溶液溶液

A.充电时II为阳极

B.放电时II极室中溶液的pH降低

C.放电时负极反应为：MnS-2e=S+Mn2+

D.充电时16gs能提供的理论容量为26.8A・h

解析：B根据题给已知信息可知，放电时，电极H上MnCh减少，说明电

极n上Mn02得电子发生还原反应转化为M/+进入溶液中，故电极II作正极，

电极反应式为MnCh+2e—+2H2O=Mn2++4OH，放电时电极I为负极，电极

反应式为MnS-2e-=S+MM+。结合上述分析可知，充电时电极H为阳极，A

正确；结合放电时电极II上的反应可知，H极室溶液中c（OHD增大，溶液pH升

高，B错误；结合上述分析可知，C正确；充电时，电极I的电极反应式为S+

Mn2++2e-=MnS,16gs的物质的量为0.5mol,完全反应可转移1mol电子，

结合题干信息可知，16gs能提供的理论容量为26.8A-h,D正确。

5.（2025・重庆卷，10）下图为AgCLSb二次电池的放电过程示意图，有关说

法正确的是（）

A.放电时，M为正极

B.放电时，N的电极反应为：Ag-e-+CF=AgCl

C.充电时，消耗4molAg,同时消耗4molSbQsCk

-+

D.充电时,M极的电极反应为:Sb4O5Cl2+12e4-10H=4Sb+2Cl-+5H2O

解析：D由图可知，放电时，N电极上AgQfAg发生得电子的还原反应,

为正极，电极反应为：AgCl+e-=Ag+Cr,M电极为负极，电极反应为4sb

+

-12e-+2d-4-5H2O=Sb4O5C12+1OH,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。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：AgCl+e-=Ag+Cr,B错误；由分析

可知，建立电子转移关系式：Sb405cl2〜12©一〜12Ag,由此可知，充电时消耗4

molAg,同时消耗;molSb405cl2,C错误；充电时，M极为阴极，电极反应与

+

原电池相反:Sb4O5C12+12e-4-10H=4Sb+2CP4-5H2O,D正确。

6.（2025・山东卷，12改编）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

Fe2+IIIFe3+/Fe2+

Fe2"§Feu/Fe2"

A.隔膜为阳离子交换膜

B.放电时，b极为负极

C.充电时，隔膜两侧溶液Fe2+浓度均减小

D.理论上，Fe3+每减少1mol,Fe?+总量相应增加2moi

解析：C根据电池中所含物质知，能形成的自发氧化还原反应只有Fe+

2Fe3+=3Fe2+,因此氧化剂Fe?+所在电极区的b电极为正极，电极材料为石墨，

则a电极为负极，电极材料为负载Fe的石墨。隔膜需防止右侧的Fe3+进入左侧

与Fe直接反应，应使用阴离子交换膜，A错误；由上述分析知，B错误；充电

时，阴极反应为Fe2+4-2e=Fe,阳极反应为Fe2+—e=Fe3+,两极反应均消

耗Fe2+,故隔膜两侧溶液Fe2+浓度均减小，C正确；根据放电的总反应知，Fe3+

每减少1mol,Fe?+总量相应增加1.5mol,D错误。

限时规范训练

（建议用时：45分钟满分：33分）

选择题：每小题3分，共33分。

1.（2025•北京房山区一模）我国在新型储能电池领域取得重大突破，锂疏电

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（）

锂电极

.解质隔膜材料

A.硫单质是金属晶体

B.放电过程锂电极发生氧化反应

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

解析：AS是非金属元素，S单质属于分子晶体（如S8等），A错误；该电

池中，Li作负极，发生氧化反应，B正确；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；Li失去Imol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。

2.（2025•苏州一模）以LiAlCL为离子导体的铝一磷酸铁锂电池，该电池放电

时Li+嵌入Lii-FePCU形成LiFePCh,工作原理如图所示，下列关于电池放电时

的说法不正确的是（）

厂负载

A1

Li-FePO、/A1C1；

LiFePO/□*ALC1F

Li，选择性透过腴

A.化学能转化为电能

B.电极A1作负极

C.Li+透过离子交换膜从右向左迁移

D.正极的电极反应：LiixFePC）4—1e+xLi'=LiFePC）4

解析：D结合题意，铝失去电子形成铝离子，铝离子结合A1C1］形成Al2cl人

同时锂离子向左移动，嵌入Lii_FePO4中形成LiFePO,，则铝电极为负极，左侧

电极为正极。该装置为原电池，可以将化学能转化为电能，A正确；电极A1作

负极，B正确；Li+透过离子交换膜从右向左迁移，C正确；正极发生还原反应，

+

电极反应为：Li〔rFeP04+xe-+xLi===LiFeP04,D错误。

3.（2025•北京东城区一模）一种由离子交换树脂和碳纳米管构成的复合薄膜,

可同时传导阴离子（HC0。和电子。利用该薄膜能有效富集空气中的CO2o如图

所示，在薄膜a侧通入空气，b侧通入氢气，充分反应后在b侧得到高浓度的

CO2O下列分析正确的是（）

a侧

空气Tb基本无CO?的气体

H2f薄膜冷水）--HQ、高浓度的CO?

bftiij

A.a侧CO2在薄膜表面发生还原反应

B.电子和HCO］在薄膜中移动方向相同

C.理论上b侧每消耗1molH2同时生成2molCO2

D.总反应中元素的化合价均未发生变化

解析：C该分离装置本质上是氢氧燃料电池，a为正极，氧气被还原，电

极反应式为O2+4e―2H20+4C（）2===4HC03,b为负极，氢气被氧化，电极

反应式为H2-2e-+2HCOJ=2H2O+2CO2oCO?在a侧与膜中水作用只是形成

HCO］的酸碱平衡过程：并不发生得电子的还原反应，A错误；H2在b侧被氧化

生成水，则电子应从b侧流向a侧；而HCO］则是由a侧向b侧迁移，二者方向

相反，B错误；由b极电极反应式可知，每消耗lmolH2,转移2moi电子，生

成2moic。2,C正确；由以上分析可知，氢氧燃料电池的总反应为氧化还原反

应，D错误。

4.（2025•眉山东坡区一模）一种肺（N2H4）燃料电池的工作原理如图所示：

用电器

质子交换膜

下列说法正确的是（）

A.a极发生还原反应

B.该装置将电能转化为化学能

2+3+

C.电池内发生的反应有4Fe+02+4H*=4Fe+2H2O

D.当有32gN2H4反应时，消耗22.4LCh

解析：C由图可知，该装置为化学能转化为电能的燃料电池，a为原电池

的负极，腓在负极失去电子发生氧化反应生成氮气和氢离子，电极反应式为N2H4

-4e-=N2t+4H+,b为正极，铁离子在正极得到电子发生还原反应生成亚铁

离子，电极反应式为Fe3++e——Fe2+,放电生成的亚铁离子在酸性条件下与氧

2++3+

气反应生成铁离子和水，反应的离子方程式为4Fe+O2+4H=4Fe+2H2Oo

a为原电池的负极，发生氧化反应，A错误；该装置为化学能转化为电能的燃料

电池，B错误；由上述分析知，C正确；未指明是否处于标准状况条件下，无法

计算32g朋反应时消耗氧气的体积，D错误。

5.（2025•浙江1月选考，12）一种可充放电Li—。2电池的结构示意图如图所

示。该电池放电时，产物为LizO和U2O2,随温度升高Q（消耗1molCh转移的

电子数）增大。下列说法不正确的是（）

980（9~一。2

多孔功能电极

熔融盐（LiNO：,、KNO»

彳、固态电解质膜

J一熔融盐（LiNO,；、KNO：,）

--锂电极

A.熔融盐中LiNCh的物质的量分数影响充放电速率

B.充放电时，Li'优先于K'通过固态电解质膜

C.放电时，随温度升高Q增大，是因为正极区转化为0尸

D.充电时，锂电极接电源负极

解析：C充放电时有Li+参与或生成，因此熔融盐中LiNCh的物质的量分

数影响充放电速率，Li+优先于K+通过固态电解质膜，A、B正确；放电时，1

molO2得2mol转化为，1molO2得4mol转化为O?一,随温度升高Q增

大，因此随温度升高正极区。厂转化为0,C错误；充电时，锂电极为阴极，连

接电源负极，D正确。

6.（2025・内江三模）板状碳封装锲纳米晶体（Ni@C）被设计为高性能电催化剂,

可将5.羟甲基糠醛（H°0,HMF）转化为2,5.吠喃二甲酸

o0

V-#OH,FDCA）,装置如图所示。下列叙述错误的是（

X

H20

A.Ni@C能降低负极反应的活化能

B.可用铜电极替代石墨电极

C.a极反应为HMF+2H?0-6e=FDCA+6H+

D.收集22.4L（标准状况）气体X时，有2mol质子从质子交换膜右侧向左

侧迁移

解析：D依题，HMF在a极发生氧化反应生成FDCA,故a极为负极，b

极为正极。Ni@C作催化剂，能降低负极反应的活化能，加快反应速率，A正确；

正极发生还原反应，故可将石墨换成能导电的Cu电极，B正确；HMF在a极发

生氧化反应生成FDCA,结合得失电子守恒可知电极反应为HMF+2H2O-6e一

=FDCA+6H+,C正确；原电池中，阳离子移向正极，故质子从质子交换膜左

侧向右侧迁移，D错误。

7.（2025・潍坊调研）内部重整式高温燃料电池具有良好的商业化前景，其工

作原理如图所示，以CH4为原料，熔融碳酸盐为电解质。下列说法正确的是（）

H.+CO

CH,+H2O

A.放电时，a极产物X中的CO2均由CO放电产生

B.b极上电极反应式为O2+CCh+4e-===C01-

C.电池放电时，b极电极电势高于a极

D.电池隔膜为阳离子交换膜

解析：Ca极上CO和H2转化为CCh、FhO,a极为负极，电极反应式为

H24-CO1--2e-=H2O+CO2.CO+C01--2e-=2CO2；b极上Ch得电子与

CO2结合生成cop,b极为正极；结合上述分析可知，放电时，a极产物X中的

CCh可由CO、H2放电产生，A错误；b极上的电极反应式为02+4。一+2c。2=

==2C0歹，B错误；电池放电时，b极（正极）电势高于a极（负极），C正确；由

以上分析可知，正极产生C0『，负极消耗C0『，则该电池隔膜允许CO/通过，

为阴离子交换膜，D错误。

8.（2025・四川八市一模）过氧化氢溶液为氧化性消毒剂，能发挥抗菌作用。

我国一科研团队用如图装置制取出02（已知：H2O2+OH-FTHO2+H2O,电极

上都覆盖有催化剂）。下列说法正确的是（）

——-----------

去离子水

++

A膜B膜j

多孔固体

电解质♦。2

♦离子离子—

------------1-------------

HQ2溶液

A.电极a是负极，发生还原反应

B.A膜是阴离子交换膜，B膜是阳离子交换膜

C.电极b的电极反应为：02+40+2比0-40r

-+

D.电解质中发生的反应为：H02+OH+2H=H2O2+H2O

解析：D该装置为原电池，利用原电池原理制取H2O2,电极a通入H2,

电极b通入02,最终得到H2O2,以在a电极发生氧化反应，则a极是负极，b

极是止极。电极a是负极，发生氧化反应，A错误；该装置用于制取H2O2,电极

a生成H+,阳离子向F极移动，透过A膜，电极b生成H0］和OH\阴离子向

负极移动，透过B膜，二者结合生成H2O2,所以A膜、B膜分别为阳离子、阴

离子交换膜，B错误；电极b通入02,发生还原反应，电极反应为：O2+H2O+

2e-===HOW+OH，C错误；由题图可知，电解质中，HO}0H.和H+作用

+

生成H2O2,发生反应为：H0^+OH-+2H=H2O2+H2O,D正确“

9.(2025・福州质检)中科院福建物构所制备了一种新型的强基有机复合框架

(Bi-ZMOF),Zn-C()2电池用其作电极能大大提高放电效率，电池结构如空所

不O

已知：双极膜能在直流电场的作用下，将膜复合层间的H2O解离成H+和OH

一并移向两极。下列说法错误的是()

A.锌片为负极

B.放电时，Bi-ZMOF电极上发生的反应：CO2+2H'+2e=HCOOH

C.该电池工作时，锌片上每消耗6.5g锌，双极膜内将解离0.4mol

D.钮基有机复合框架在电池中主要起吸附CO2、催化CO2转化为HCOOH

的作用

解析：C放电时，锌片上Zn转化为Zn(OH)/,电极反应式为Zn—2e-+

40H-===Zn(OH)2-,Zn的化合价由0升高为+2,发生氧化反应，为负极,

A正确；放电时，Bi-ZMOF电极上CCh转化为HCOOH,发生还原反应，电机反

应式为CO2+2H++2e--HCOOH,B正确；该电池工作时，锌片上每消耗6.5

g(O.lmol)#,转移0.2mol电子，双极膜内将解离0.2molH2O,C错误；由题图

可知，锁基有机复合框架在电池中主要起吸附CO2、催化CO2转化为HCOOH的

作用，D正确。

10.(2025・六安三模)一种成本低、稳定性好的全碱性多硫化物一空气液流二

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.连接负载时，电极A的反应方程式为2s厂-2e-===S『

C.连接电源时，电路中每通过2NA个电子，生成NaOH的质量为80g

D.膜a为阴离子交换膜，膜b为阳离子交换膜

解析：B该电池为碱性多硫化物一空气液流二次电池，所以放电时通入空

气的一极为正极，即电极B为正极，电极A为负极，充电时电极B为阳极，电

极A为阴极。连接负载时为原电池，电极B为正极，A错误；连接负载时为原

电池，电极A为负极，发生氧化反应，电极反应为2s厂-2e-===S/,B正

确；连接电源时为电解池，电极B反应为40H一一4e-=O2f+2H2。，电极A

反应为发一+2e-===2Sl~,不产生NaOH,C错误；放电时，正极发生还原

反应，反应为O2+2H2O+4e-—4OH,正极区氢氧根离子向左侧移动，膜b为

阴离子交换膜；负极区钠离子向右侧移动，膜a为阳离子交换膜，D错误。

II.(2025.泰州中学一模)盐酸羟胺(NH3OHC1)是一种常见的还原剂和显像剂,

其化学性质类似N