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考点18 原电池 化学电源
【基础过关】
1．下列选项描述的过程能实现化学能转化为电能的是( )
A. 电池充电
B.光合作用
C.手机电池工作
D.太阳能板充电
【答案】C
【解析】A 项，电池充电，是将电能转化为化学能，故A 错误；B 项，光合作用是太阳能转变化为化
学能，故B 错误；C 项，手机电池工作是化学能转化为电能，故C 正确；D 项，太阳能板充电是光能转化
为电能，并向蓄电池充电，将电能转化为化学能储存起来，故D 错误。
2．(2023·浙江省诸暨市高三适应性考试)可充放电锂硫电池与传统锂电池相比，在能量密度、工作温
度、电压稳定方面都有一定的优势。一种锂硫电池正极材料为被碳材料包装起来的硫单质，放电时Li 与S8
化合成Li2S 固体，下列说法不正确的是( )
A．负极失电子，发生氧化反应
B．充电时，Li+向碳材料电极移动
C．正极的电极反应：S8+16Li++16 e-=8Li2S
D．该电池通常不选择水系电解液
【答案】B
【解析】可充放电锂硫电池放电时，Li 为负极，Li 失去电子被氧化，正极材料为被碳材料包装起来的
硫单质，硫单质得到电子被还原，充电时为电解池，阴极上锂离子得电子被还原，阳极上Li2S 失去电子被
氧化。A 项， 放电时为原电池，负极失电子，发生氧化反应，A 正确；B 项，充电时为电解池，Li+向阴极
Li 移动，放电时为原电池，Li+向碳材料电极移动，B 不正确；C 项，放电时正极发生还原反应，结合题干
信息可知，电极反应：S8+16Li++16 e-=8Li2S，C 正确；D 项，Li 能与水反应，则该电池通常不选择水系电
解液，D 正确；故选B。
3．(2023·辽宁省锦州市高三统考)我国科学家设计的“海泥电池”，既可用于深海水下仪器的电源补
给，又有利于海洋环境污染治理，其中微生物代谢产物显酸性，电池工作原理如图所示。下列说法错误的
是( )
1
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A．A 电极的电势高于B 电极
B．质子从海底沉积层通过交接面向海水层移动
C．负极的电极反应式为CH2O-4e-+H2O=CO2+4H+
D．海水和海泥作为电解质的一部分，富含盐分，导电性高，有利于输出电能
【答案】C
【解析】由图可知，A 极物质由氧气转化为水，化合价降低，所以A 极是正极，B 极是负极。A 项，
A 极是正极，B 极是负极，正极的电势高于负极电势，所以A 电极的电势高于B 电极，故A 正确；B 项，
A 极是正极，B 极是负极，质子带正电荷，放电时向正极移动，所以质子从海底沉积层通过交接面向海水
层移动，故B 正确；C 项，CH2O 在微生物作用下与硫酸根离子反应生成CO2和HS-，并不是在负极的电极
反应，负极上HS-失去电子发生氧化反应生成硫单质，电极反应式为：HS--2e-=S↓+H+，故C 错误；D 项，
海水和海泥作为电解质一部分，富含盐分，可增强水的导电性，有利于电池电能的输出，故D 正确；故选
C。
4．一种高达94.2%能效的可充电铝胺电池工作原理如图所示，用Ph 表示苯基，三苯基胺(Ph3N)失去
一个电子后形成的Ph3N∙+结构较为稳定。下列说法不正确的是( )
A．与锂电池比，铝电池比能量略低，但铝含量丰富价格低廉
B．放电时，负极的电极反应式为Al-3e-+7AlCl4
-=4Al2Cl7
-
2
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C．充电时，AlCl4
-向铝电极移动
D．理论上每生成1mol Ph3N，外电路通过1mol 电子
【答案】C
【解析】A 项，铝电池比能量略低，且含量丰富价格低廉，A 项错误；B 项，放电时，负极上Al 失电
子和AlCl4
-反应生成Al2Cl7
-，电极反应式为Al-3e-+7AlCl4
-=4Al2Cl7
-，B 项正确；C 项，充电时Ph3N 失电子
生成Ph3N+ ， Ph3N 阳极、Al 为阴极，阴离子向阳极移动，所以AlCl4
-向阳极Ph3N 移动，C 项错误；D 项，
充电时Ph3N 失电子生成Ph3N+，则生成1 个Ph3N 转移1 个电子，所以理论上每生成1molPh3N，外电路通
过1mol 电子，D 项正确。故选C。
5．(2023·浙江省四校联盟选考模拟)下光催化钠离子二次电池的应用研究取得重大进展，该电池工作
原理如下图所示。下列有关说法不正确的是( )
A．充电时，电子从光催化电极流出通过导线流向石墨电极
B．放电时，每消耗1molNaI3，离子交换膜左室电解质溶液质量减少46 g
C．充电时，
通过离子交换膜进入右室
D．放电时，石墨电极的电极反应式为4S2--6e-= S4
2-
【答案】B
【解析】由图可知，放电时，石墨电极为负极，S2-失去电子发生氧化反应生成在负极S4
2-，电极反应
式为4S2—-6e—= S4
2-，光催化电极为正极，I3
-离子在正极得到电子发生还原反应生成碘离子，电极反应式为
I3
-+2e—=3I—，为维持电荷守恒，左侧钠离子透过阳离子离子交换膜移向右侧；充电时，与直流电源负极相
连的石墨电极为阴极，光催化电极为阳极。A 项，充电时，与直流电源负极相连的石墨电极为阴极，光催
化电极为阳极，则电子从光催化电极流出，通过导线流向石墨电极，故A 正确；B 项，放电时，石墨电极
为负极，光催化电极为正极，为维持电荷守恒，左侧钠离子透过离子交换膜移向右侧，每消耗1molNaI3时，
2mol 钠离子从左室迁移到右室，则离子交换膜左室电解质溶液质量减少46g，故B 正确；C 项，放电时，
为维持电荷守恒，左侧钠离子透过阳离子离子交换膜移向右侧，则充电时，钠离子透过阳离子离子交换膜
移向左侧，故C 错误；D 项，放电时，石墨电极为负极，S2-失去电子发生氧化反应生成在负极S4
2-，电极
反应式为4S2--6e-= S4
2-，故D 正确；故选C。
6．如图，甲、乙是两个完全相同的光伏并网发电模拟装置，利用它们对煤浆进行脱硫处理。下列叙
3
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述中错误的是( )
A．光伏并网发电装置中b 为正极
B．石墨1 电极上消耗1molMn2+，甲、乙中各转移0.5mol 电子
C．脱硫反应原理为：15Mn3++FeS2+8H2O=15Mn2++Fe3++2SO4
2-+16H+
D．处理60gFeS2，石墨2 电极上消耗7.5molH+
【答案】B
【解析】由图可知，石墨1 电极上Mn 元素价态升高失电子，故石墨1 为阳极，电极反应式为Mn2+-e-
=Mn3+，Mn3+与FeS2反应实现脱硫，反应为15Mn3++FeS2+8H2O═15Mn2++Fe3++2 SO4
2-+16H+，石墨2 为阴极，
电极反应式为2H++2e-=H2↑。A 项，石墨1 为阳极极，则b 极为电源的正极，A 正确；B 项，石墨1 为阳极，
电极反应式为Mn2+-e-=Mn3+，消耗1molMn2+，电路中转移1mol 电子，B 错误；C 项，阳极生成的Mn3+与
FeS2反应实现脱硫，反应为15Mn3++FeS2+8H2O═15Mn2++Fe3++2 SO4
2-+16H+，C 正确；D 项，处理
60gFeS2，消耗阳极生成的Mn3+的物质的量为
×15=7.5mol，转移电子7.5mol，石墨2 为阴极，电
极反应式为2H++2e-=H2↑，石墨2 上消耗7.5molH+，D 正确；故选B。
7．(2023· 浙江省精诚联盟高三三模)内部重整式高温燃料电池具有良好的商业化前景，其基本工作原
理(以CH4为原料，熔融碳酸盐为电解质)如图所示。下列说法正确的是( )
4
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A．b 极为正极，发生还原反应
B．电子流向：a 极→导线→b 极→电解质→a 极
C．a 极电极反应为CH4- 8e- +4CO3
2-=5CO2+2H2O
D．该电池所用的隔膜一定属于阳离子交换膜
【答案】A
【解析】由装置可知a 电极上CO 和H2失电子生成CO2和H2O，则a 极为负极，b 极为正极，b 电极上
O2得电子结合CO2生成CO3
2-，CH4和水反应生成CO 和H2。A 项，由以上分析可知b 极为正极，得电子发
生还原反应，故A 正确；B 项，电子不经过电解质，故B 错误；C 项， a 极反应物不是甲烷，故C 错误；
D 项，熔融碳酸盐为电解质，故隔膜允许碳酸根离子通过，为阴离子交换膜，故D 错误；故选A。
8．(2023·山东省济南市高三期中)基于硫化学的金属硫电池是有望替代当前锂离子电池技术，满足人
类社会快速增长的能源需求，该电池的结构及原理如图所示。下列有关叙述正确的是( )
A．该电池可采用含K+的水溶液或有机物为电解质溶液
B．放电时，电子的移动方向：电极a→电极b→隔膜→电极a
C．充电时，正极区可能发生的反应有xK2S3-(2x-6)e-=3Sx
2-+2xK+
D．充电时，电路中转移
时，负极质量减少78g
【答案】C
【解析】该装置的电化学装置，根据原电池工作原理，K 电极为负极，b 电极为正极。A 项， 该装置
为电化学装置，金属钾作负极，金属钾是活泼金属，能与水发生反应，因此电解质溶液不能是水溶液，故
A 错误；B 项，放电属于电化学，根据原电池工作原理，电子从负极经外电路流向正极，即电子从电极a→
灯泡→电极b，电池内部没有电子通过，故B 错误；C 项，充电电池充电时，电池正极接电源正极，电池
负极接电源负极，充电时，电池正极上失去电子，化合价升高，根据装置图可知，正极反应式为xK2S3-
(2x-6)e-=3Sx
2-+2xK+，故C 正确；D 项，充电时，负极(阴极)反应式为K++e-=K，电路中转移2mole-，生成
2molK，负极质量增重2mol×39g/mol=78g，故D 错误；故选C。
9．(2023·河北省邯郸市部分学校高三联考)香港城市大学化学工作者首次提出了Al-N2电池(如图)，该
电池使用N2为原料，以离子液体(Al2Cl7
--AlCl4
-)为电解质，既实现了能量的存储，又实现了AlN 的生产，
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和碱反应能产生NH3，可进一步生产氮肥。下列说法错误的是( )
A．Al 极为负极，发生氧化反应
B．电池总反应为2Al+N2=2
C．石墨烯电极反应式为8Al2Cl7
-+N2+6e- =2AlN+14AlCl4
-
D．生成标准状况下33.6LNH3，电池中转移3mol 电子
【答案】D
【解析】A 项， 根据图中原电池的结构，Al 极为负极，Al 极电极反应式为2Al+14AlCl4
--6e-=8Al2Cl7
-，
发生氧化反应，故A 正确；B 项，石墨烯电极为正极，正极反应式为8Al2Cl7
-+N2+6e- =2AlN+14AlCl4
-，Al 极
电极反应式为2Al+14AlCl4
--6e-=8Al2Cl7
-，所以电池总反应为2Al+N2=2AlN，故B 正确； C 项，石墨烯电极
为正极，正极发生还原反应，正极反应式为8Al2Cl7
-+N2+6e- =2AlN+14AlCl4
-，故C 正确；D 项，标准状况下
33.6LNH3的物质的量为1.5mol，AlN 和碱反应产生NH3的反应离子方程式为AlN+OH-+H2O=AlO2
-+NH3↑，
生成1.5mol 氨气消耗1.5molAlN，根据2Al+N2=2AlN，电池中转移了4.5mol 电子，故D 错误；故选D。
10．(2023·浙江省杭州市高三下期中)有研究表明，以CO2与辛胺CH3(CH2)7NH2为原料高选择性的合成
甲酸和辛腈CH3(CH2)7CN，工作原理如图，下列说法不正确的是( )
A．Ni2P 电极与电源正极相连
B．In/ In2O3-x电极上可能有副产物H2生成
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C．在In/ In2O3-x电极上发生的反应为：CO2+H2O+2e-=HCOO-+OH-
D．标准状况下33.6LCO2参与反应时Ni2P 电极有1.5mol 辛腈生成
【答案】D
【解析】由图示知，该装置为电解池，In/ In2O3-x电极发生反应CO2转化为HCOO-，电极方程式为：
CO2+H2O+2e-=HCOO-+OH-；Ni2P 电极CH3(CH2)7NH2转化为CH3(CH2)7CN，电极方程式为：CH3(CH2)7NH2-
4e-+4OH-=CH3(CH2)7CN+ 4H2O。A 项，由图示知，该装置为电解池，In/ In2O3-x电极发生反应CO2转化为
HCOO-，C 元素化合价由+4 价降到+2 价，得电子被还原，故In/ In2O3-x电极为阴极，则NiP 为阳极与电源
正极相连，故A 正确；B 项，In/ In2O3-x电极为阴极，溶液中H+可能在阴极放电产生副产物H2，故B 正确；
C 项，In/ In2O3-x电极发生反应CO2转化为HCOO-，C 元素化合价由+4 价降到+2 价，根据得失电子守恒和
电荷守恒配平电极方程式为：CO2+H2O+2e-=HCOO-+OH-，故C 正确；D 项，标准状况下33.6L CO2的物质
的量为1.5mol，In/ In2O3-x电极方程式为：CO2+H2O+2e-=HCOO-+OH-，失去3mol 电子；Ni2P 电极电极方程
式为：CH3(CH2)7NH2-4e-+4OH-=CH3(CH2)7CN+ 4H2O，得到3mol 电子时，生成0.75molCH3(CH2)7CN，故D
错误；故选D。
11．(2023·浙江省重点中学拔尖学生培养联盟适应性考试)直接H2O2-H2O2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：H2O2+2e- +2H+=2H2O
C．电池总反应为：2H2O2=2H2O+O2↑
D．当电路中转移0.1mol 电子时，通过阳离子交换膜的
为3.9g
【答案】C
【解析】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Ⅱ为正极，负
极：H2O2-2e-+2OH-=O2↑+2H2O，正极: H2O2+2e- +2H+=2H2O。A 项，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 项，电极Ⅱ为正极，电极反应式为：H2O2+2e- +2H+=2H2O，B
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正确；C 项，该电池放电过程中，负极区的OH-来自KOH，正极区的 H+来自H2SO4，K+通过阳离子交换膜
进入正极区与硫酸根结合生成K2SO4，因此电池总反应为：2H2O2+2KOH+H2SO4=K2SO4+4H2O+O2↑，C 错误；
D 项，当电路中转移0.1mol 电子时，通过阳离子交换膜的K+为0.1mol，即3.9g，D 正确； 故选C。
12．一种锂电池的工作原理如图所示，正极反应被可以在正极区和氧化罐间循环流通，氧化罐中加入
的(NH4)2S2O8可以将Fe2+氧化、自身被还原为SO4
2-。下列关于该电池的说法正确的是( )
A．电池放电时将电能转化为化学能
B．放电时Li+由正极区移向负极区
C．放电时的负极反应为
D．氧化SO4
2-罐中反应的离子方程式为2Fe2++ S2O8
2-=2Fe3++2 SO4
2-
【答案】D
【解析】A 项，原电池是将化学能转化为电能的装置， 放电时将化学能转化为电能，A 错误；B 项，
放电时原电池内部阳离子向正极移动，B 错误；C 项，放电时的负极失去电子发生氧化反应，电极反应式
为：Li-e-=Li+，C 错误；D 项，氧化罐中加入的(NH4)2S2O8可以将Fe2+氧化为Fe3+，自身被还原为SO4
2-，反
应的离子方程式为：2Fe2++ S2O8
2-=2Fe3++2 SO4
2-，D 正确；故选D。
13．(2023·河南省创新发展联盟高三联考)新能源汽车在我国蓬勃发展，新能源汽车所用电池多采用三
元锂电池，某三元锂电池放电时工作原理如图所示。下列说法错误的是( )
8
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A．充电时，M 极有电子流入，发生还原反应
B．锂电池的优点是质量小，电容量大，可重复使用
C．用该电池电解精炼铜，当电池中迁移
时，理论上可获得
纯铜
D．充电时，N 极的电极反应式为
【答案】C
【解析】原电池中阳离子向正极移动，由图中锂离子运动方向可知，M 为负极、N 为正极。A 项，
充电时，M 极连接外接电源的负极，M 为阴极，阴极有电子流入，发生还原反应，A 正确； B 项，锂电
池的能量比较高，优点是质量小，电容量大，可重复使用，B 正确；C 项，根据电子守恒可知，
，当电池中迁移
时，理论上可获得32g 纯铜，C 错误； D 项，充电时，N 极为
阳极，发生氧化反应，电极反应式为
，D 正确；故选C。
14．(2023·河北省衡水市模拟)近日，某团队分步进行8 电子转移的电化学硝酸盐还原反应实现高效合
成氨，装置如图所示。原理是：按照[2+6]-电子路径进行还原(先将硝酸盐还原成亚硝酸盐，再将亚硝酸盐
还原成氨)，可大幅度地降低8 电子还原过程的能垒，提高其反应活性。
9
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下列叙述正确的是( )
A．N 极为负极，发生了还原反应
B．NH3 、NO2
-的VSEPR 模型名称分别为三角锥形、直线形
C．生成NO2
-的电极反应式为NO3
-+H2O+2e- =NO2
-+2OH-
D．由NO3
-生成34g NH3时至少转移12mol 电子
【答案】C
【解析】A 项，该装置为原电池，N 极上Zn 转化为Zn(OH)4
2-失电子发生了氧化反应，为负极，A 错
误；B 项，NH3含有一对孤电子对，价层电子对数为4，VSEPR 模型名称为正四面体、NO2
-价层电子对数
为3，VSEPR 模型名称分别平面三角形，B 错误；C 项，生成NO2
-的电极反应式为NO3
-+H2O+2e- =NO2
-
+2OH-，C 正确；D 项，N 的化合价由+5→+3→-3，由NO3
-生成34g NH3 (2mol)时至少转移16mol 电子，D
错误；故选C。
15．(2023·安徽省马鞍山市二模)磷酸铁锂电池在充放电过程中表现出了良好的循环稳定性，具有较长
的使用寿命，放电时的反应为： LixC6+Li1-xFePO4= 6C+LiFePO4。图1 为某磷酸铁锂电池的切面，图2 为
LiFePO4晶胞充放电时Li+脱出和嵌入的示意图。其中O 围绕Fe 和P 分别形成正八面体和正四面体，它们
通过共顶点、共棱形成空间链结构。下列说法错误的是( )
A．放电时，负极反应： LixC6- xe- = xLi++6C
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B．(a)过程中1mol 晶胞转移的电子数为
NA
C．(b)代表放电过程， Li+脱离石墨，经电解质嵌入正极
D．充电时的阳极反应： LiFePO4- xe-= Li1-xFePO4+xLi+
【答案】B
【解析】从总反应分析， LixC6变为C 和Li+为氧化反应，该极为原电池的负极。而Li1-xFePO4变为
LiFePO4发生还原反应，它为原电池的正极。A 项，放电的负极为 LixC6- xe- = xLi++6C，A 项正确；B 项，
a 过程由于Fe2+化合价升高为Fe3+，为了平衡电荷Li+脱嵌减少。从图看晶胞中减少了棱上1 个和面心的一
个Li+总共减少
，所以1mol 晶体中转移
NA电子，B 项错误；C 项，放电时，该材料在正极发生
还原反应，即Fe 由+2 变为+3 为b 过程，Li+嵌入正极，C 项正确；D 项，充电时的总反应为 6C+LiFePO4=
LixC6+Li1-xFePO4，阳极发生氧化反应为 LiFePO4- xe-= Li1-xFePO4+xLi+，D 项正确；故选B。
16．(2023·辽宁省抚顺市普通高中高三模拟)液流电池因其具有可深度充放电、可模块化调控、不受地
理环境限制等优点，已成为大规模储能领域中备受重视的储能器件。其中锌/溴液流电池作为新能源储能技
术的代表，功率性能极佳且造价低廉。三单体串联锌/溴液流电池工作原理如图所示：
下列说法正确的是( )
A．放电时，N 极为负极
B．放电时，左侧贮液器中ZnBr2的浓度不断减小
C．隔膜允许阳离子通过，也允许阴离子通过
D．充电时，M 极的电极反应式为Zn2+-2e-═Zn
【答案】C
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【解析】根据题中电池装置示意图，锌溴液流电池总反应为：Zn+Br2═ZnBr2，其中N 为正极，发生还
原反应，电极反应方程式为Br2+2e-=2Br-，M 为负极，发生氧化反应，电极反应方程式为Zn-2e-=Zn2+，正
极放电生成的溴离子通过离子交换膜进入左侧，充电过程中，发生反应ZnBr2
Zn+Br2。A 项，放电时，
N 为正极，A 错误；B 项，放电时，溶液中有Zn2+与Br-生成，通过循环回路，左侧储液器中ZnBr2的浓度
增大，B 错误；C 项，中间沉积锌位置的作用为提供电解液，故其隔膜既可以允许阳离子通过，也允许阴
离子通过，C 正确；D 项，依据二次电池工作原理，放电时，M 为负极，充电时，M 极为阴极，发生还原
反应，电极反应式为Zn2++2e-═Zn，D 错误； 故选C。
17．(2023·浙江省Z20 名校联盟高三第三次联考)钠离子电池具有低成本、高安全性和优异电化学属性，
其充放电过程是Na+在正负极同时镶嵌与脱嵌。下列说法正确的是
A．充电时A 极上发生氧化反应
B．充电时内电路电流方向从A 极到B 极
C．放电时电路中转移1mol e-，理论上负极质量增加23g
D．若正极材料为NaFe[Fe(CN)6]，则放电时的电极反应为：NaFe[Fe(CN)6]+ xNa+ xe-=Na1+xFe[Fe(CN)6]
【答案】D
【解析】由图可知，放电时，A 为负极，B 为正极，充电时，A 为阴极，B 为阳极。A 项，由分析可
知，充电时A 极与电源负极相连，作阴极，故A 电极上发生还原反应，A 错误；B 项，充电时A 为阴极，
B 为阳极，故充电时内电路电流方向从阳极B 极到阴极A 极，B 错误；C 项，放电时，Na+由负极区移向
正极区，故电路中转移1mol e-，理论上负极将脱嵌1molNa+，即质量减少23g，C 错误；D 项，放电时正
极发生还原反应，若正极材料为NaFe[Fe(CN)6]，则放电时的电极反应为：NaFe[Fe(CN)6]+ xNa+ xe-
=Na1+xFe[Fe(CN)6]，D 正确；故选D。
18．(2023·浙江省东阳市高三5 月模拟考试)我国科研团队提出一种新型阴离子电极材料—Cu3(PO4)2的
水系双离子电池，该电池以
和Cu3(PO4)2为电极，其工作原理如图所示。下列有关叙述不正确的
是( )
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A．充电时，电极a 应接电源的正极
B．放电时，若电极a 得到6.4g Cu 和1.44g Cu2O，则电路中转移0.22mol 电子
C．充电时，电极b 的电极反应式为
D．第2 次放电时，溶液碱性逐渐增强
【答案】C
【解析】由图可知，放电时a 电极上Cu3(PO4)2得到电子发生还原反应最终生成铜，为正极，则b 为负
极。A 项，放电时电极a 为正极，则充电时电极a 为阳极，应接电源的正极，故A 正确；B 项，放电时，
电子转移情况为Cu~2e-、Cu2O~2e-，若电极a 得到6.4g Cu(为0.1mol)和1.44g Cu2O(为0.01mol)，则电路中
转移0.1mol ×2+0.01mol ×2=0.22mol 电子，B 正确；C 项，充电时，电极b 为阴极，
得到电子
发生还原反应生成
，电极反应式为
，故C 错误；D 项，第2
次放电时，Cu2O 得到电子发生还原反应生成铜和氢氧根离子，Cu2O+H2O+2e-=2Cu+2OH-，溶液碱性逐渐
增强，故D 正确；故选C。
19．(2023·辽宁省大连市一模)我国科研人员将单独脱除SO2的反应与制备H2O2的反应相结合，实现协
同转化。
已知：反应①单独制备H2O2：2H2O+O2=2H2O2，不能自发进行；
反应②单独脱除SO2：4OH-+2SO2+O2=2SO4
2-+2H2O，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H2O 解离为OH-和H+，并向两极迁移)。下列分析
错误的是( )
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A．反应②释放的能量可以用于反应①
B．产生H2O2的电极反应：O2+2H++2e- =H2O2
C．当生成0.1 mol H2O2时，负极区溶液质量增重9.8 g
D．协同转化总反应：SO2+2H2O+O2=H2O2+H2SO4
【答案】D
【解析】根据电子流向可知，左边电极为负极，电极反应式为SO2+4OH--2e-=SO4
2-+2H2O，右边电极为
正极，电极反应式为O2+2H++2e-=H2O2。A 项，反应②能自发进行，反应放出能量，反应①不能自发进行，
需要吸收能量，反应②释放的能量可以用于反应①，故A 正确；B 项，O2在右侧电极得到电子生成H2O2，
电极方程式为：O2+2H++2e- =H2O2，故B 正确；C 项，当正极生成0.1 mol H2O2时，得到0.2mol 电子，左边
电极为负极，电极反应式为SO2+4OH--2e-=SO4
2-+2H2O，当得到0.2mol 电子时，吸收0.1mol SO2，同时双极
膜电离出0.2molOH-进入负极，负极区溶液质量增重0.1mol 64g/mol+0.2mol 17g/mol=9.8 g，故C 正确；
D 项，负极电极反应式为SO2+4OH--2e-=SO4
2-+2H2O，正极电极反应为O2+2H++2e-=H2O2，协同转化总反应
为：SO2+2NaOH+O2=H2O2+Na2SO4，故D 错误；故选D。
20．(2023·山东省济南市一模)电芬顿工艺被认为是一种很有应用前景的高级氧化技术，可用于降解去
除废水中的持久性有机污染物，其工作原理如图a 所示，工作
时，Fe2+、H2O2电极产生量(m mol·L-1)
与电流强度关系如图b 所示：
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下列说法错误的是( )
A．电流流动方向：
电极→电解质→HMC-3 电极
B．Fe3+是该电芬顿工艺的催化剂
C．根据图b 可判断合适的电流强度范围为40mA 左右
D．若处理9.4 g 苯酚，理论上消耗标准状况下15.6815.68LO2
【答案】D
【解析】HMC-3 电极上氧气、铁离子发生还原反应，为阴极，则Pt 电极为阳。A 项，由分析可知，
HMC-3 电极为阴极，则Pt 电极为阳极，电流流动方向：Pt 电极→电解质→HMC-3 电极，A 正确；B 项，
Fe3+转化为亚铁离子，亚铁离子和过氧化氢生成羟基自由基和铁离子，铁离子在反应前后没有改变，是该
电芬顿工艺的催化剂，B 正确；C 项，过量的过氧化氢会氧化亚铁离子，导致生成的羟基自由基减少，使
得降解去除废水中的持久性有机污染物的效率下降，故据图b 可判断合适的电流强度范围为40mA 左右，
C 正确；D 项，反应中氧气转化为过氧化氢，苯酚转化为二氧化碳，根据电子守恒可知，C6H5OH~28 e-
~14O2，若处理9.4 g 苯酚(为0.1mol)，理论上消耗标准状况下1.4mol 氧气，体积为31.36L，D 错误；故选
D。
21．(2023·陕西省西安市二模)燃料敏化太阳能电池因其工艺简单、性能稳定等特点深受科学家的青睐。
一种钌基配合物作为光敏剂(S)的太阳能电池的工作原理如图所示，其中一个电极可表示为TiO2/S，电极反
应为TiO2/S* →TiO2/S++e-。下列有关说法错误的是( )
A．该电池工作时，光能直接转化为电能
B．电池的正极反应为I3
-+2e- →3I-
C．电解质溶液中可发生反应TiO2/S++3I-→TiO2/S+ I3
-
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D．电池的电解质溶液中I-和I3
-的浓度不会减少
【答案】C
【解析】根据电极反应为TiO2/S* →TiO2/S++e-，可知该电极为负极，则Pt-导电玻璃为正极，电解质为
I3
-和I-的混合物，I3
-在正极上得到电子被还原，正极反应为I3
-+2e-=3I-。A 项，由图可知，该电池工作时，
光能直接转化为电能，A 正确；B 项，据分析可知，电池的正极反应为I3
-+2e- →3I-，B 正确；C 项，该反
应电荷不守恒，电解质溶液中可发生反应为2TiO2/S++3I-→2TiO2/S+ I3
-，C 错误；D 项，由图可知，I3
-和I-在
不停的循环，则电池的电解质溶液中I-和I3
-的浓度不会减少，D 正确；故选C。
22．(2023·广东省茂名市高三二模)一款可充放电固态卤离子穿梭电池工作时原理如图所示，Ⅰ室、Ⅱ
室、Ⅲ室均为HGPE 凝胶聚合物电解质，下列说法正确的是( )
A．放电时，b 为正极，发生还原反应
B．放电时，a 电极反应为：
C．交换膜1、2 分别为氯离交换膜和阳离子交换膜
D．充电时，每转移1mol 电子，b 电极增重35.5g
【答案】B
【解析】如图，Ⅲ室中b 极为锂电极，为放电时的负极，发生反应：
，
通过交换膜
2 移向Ⅲ室，交换膜2 为阴离子交换膜，a 极为放电时的正极，发生反应：
，
通过
交换膜1 向Ⅱ室。A 项，b 极为锂电极，为放电时的负极，发生氧化反应：
，A 错误；B 项，
a 极为放电时的正极，发生反应：
，B 正确；C 项，交换膜1 和交换膜2 均为氯离子交
换膜，C 错误；D 项，充电时，b 发生反应：
，
，质量减少，每转移1mol 电子，
b 电极减少35.5g，D 错误；故选B。
【能力提升】
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23．(2023·福建省德化一中、永安一中、漳平一中三中协作体高三联考)如图，科学家基于Cl2易溶于
CCl4的性质，发展了一种无需离子交换膜的新型氯流电池，可作储能设备，总方程式为：NaTi
2(PO4)3+2NaCl
Na3Ti 2(PO4)3+Cl2。下列说法正确的是( )
A．放电时NaCl 溶液的
减小
B．放电时Cl-透过多孔活性炭电极向CCl4中迁移
C．充电时的阴极反应为NaTi 2(PO4)3+2Na++2e-
Na3Ti 2(PO4)3
D．充电时，电路中每转移2mol e-，理论上从CCl4中释放1molCl2
【答案】C
【解析】由总反应可知多孔活性炭电极为电池的正极，钛电极为电池的负极。A 项， 放电时总反应式
为：Na3Ti 2(PO4)3+Cl2= NaTi 2(PO4)3+2NaCl，则放电时NaCl 溶液的 pH 不变，A 错误；B 项，放电时，阴
离子移向负极，即Cl-透过多孔活性炭电极移向NaCl 溶液中，B 错误；C 项，根据总反应式可知，充电时
的阴极反应为NaTi 2(PO4)3+2Na++2e-
Na3Ti 2(PO4)3，C 正确；D 项，充电时，阳极反应式为：2
Cl--2e－=Cl2↑，电路中每转移2mol e-，理论上生成1molCl2进入到CCl4中，D 错误；故选C。
24．(2023· 浙江省稽阳联谊学校高三联考)镁锂双盐电池是结合镁离子电池和锂离子电池而设计的新型
二次离子电池。其工作原理如图所示，已知放电时，b 极转化关系为：VS2→LixVS2下列说法不正确的是(
)
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A．充电或放电时，a 极电势均高于b 极
B．放电过程中电子经导线由a 极向b 极移动
C．充电时阳极的电极反应式为LixVS2−xe−=VS2+Li+
D．该电池工作时，若通过电路转移电子的物质的量为0.2mol，则负极质量变化2.4g
【答案】A
【解析】A 项，由题可知，放电时b 为正极，充电时b 为阳极，充电或放电时，b 极电势均高于a 极，
A 项错误；B 项，放电时，b 为正极，则电子经导线由a 极向b 极移动，B 项正确；C 项，已知放电时，b
极转化关系为VS2→LixVS2，则充电时b 为阳极，转化关系为LixVS2→VS2，电极反应式为
LixVS2−xe−=VS2+Li+，C 项正确；D 项，放电时，负极反应为Mg-2e－=Mg2＋，则转移电子为0.2mol 时，负
极质量变化2.4g，D 项正确。故选A。
25．(2023·吉林省长春市高三联考)钠硒电池是一类以单质硒或含硒化合物为正极、金属钠为负极的新
型电池，具有能量密度大、导电率高、成本低等优点。以Cu2-xSe 填充碳纳米管作为正极材料的一种钠硒
电池工作原理如图所示，充放电过程中正极材料立方晶胞内未标出因放电产生的0 价Cu 原子。下列说法
错误的是( )
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A．每个Cu2-xSe 晶胞中Cu2+个数为4x
B．在Na2Se 晶胞结构中，Se2-占据的位置是项点和面心
C．充分放电时，正极的电极反应式为Cu2-xSe + 2Na++2e-=Na2Se+(2-x)Cu
D．充电时外电路中转移lmol 电子，两极质量变化差为23g
【答案】D
【解析】由题意可知，Cu2-xSe 填充碳纳米管作为正极材料，钠较为活泼，钠为负极材料；A 项，根据
“均摊法”， 每个Cu2-xSe 晶胞中含
个Se，则晶胞内铜离子、亚铜离子和为4×(2-x)个，设
铜离子、亚铜离子分别为a、b，则a+b=4×(2-x)，由化合价代数和为零可知，2a+b=4×2，解得a=4x，故A
正确；B 项，由晶胞图示可知，在Na2Se 晶胞结构中，Se2-占据的位置是项点和面心，故B 正确；C 项，充
分放电时，正极Cu2-xSe 得到电子发生还原反应生成零价铜，电极反应式为Cu2-xSe + 2Na++2e-=Na2Se+(2-
x)Cu，故C 正确；D 项，充电时外电路中转移lmol 电子，阳极释放出1mol 钠离子，质量减小23g，阴极生
成1mol 钠，质量增加23g，两极质量变化差为46g，故D 错误；故选D。
26．光催化微生物燃料电池的工作原理如图所示：
已知：电极a 在光激发条件下会产生电子(e-)-空穴(h+)。下列说法错误的是( )
A．电极电势：电极a>电极b
B．光激发时，光生电子会与O2结合，光生空穴会与电极b 产生的电子结合
C．电极b 发生的电极反应式为
D．电池工作一段时间后，右侧溶液pH 保持不变(不考虑CO2的溶解)
【答案】C
【解析】A 项，根据题图信息判断，(C6H10O5)n在电极b 上失电子，转化为CO2，则电极b 为负极，电
极a 为正极，原电池中，正极的电极电势高于负极的电极电势，则电极电势：电极a>电极b，A 正确；B
项，根据题图信息判断，电极a 在光激发条件下会产生电子(e-)、空穴(h+)，光生电子会与O2结合，光生空
穴会与电极b 产生的电子结合，B 正确；C 项，根据得失电子守恒判断，电极b 发生的电极反应式为
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，C 错误；D 项，根据电极反应判断，每转移24nmol 电子时，
右侧溶液中生成24nmolH+，同时会有24nmolH+通过阳离子交换膜移向左侧溶液，则右侧溶液的pH 保持不
变，D 正确；故选C。
27．我国力争于2030 年前做到碳达峰，2060 年前实现碳中和。
(1)在稀硫酸中利用电催化可将CO2同时转化为多种燃料，其原理如图甲所示。
①阳极的电极反应式为___________。
②铜电极上产生CH4的电极反应式为___________，若铜电极上只生成5.6gCO，则铜极区溶液质量变
化了___________g。
③若铜极上只生成0.3molCH3CHO 和0.4mol HCOOH，则电路中转移___________mol 电子。
(2)我国科学家报道了机理如图乙所示的电化学过程。
①Ni 电极为___________，其电极反应式为___________。
②理论上，每有1molCO2与O2-结合，电路中转移电子数为___________。
【答案】(1)AB
(2)2H2O－4e-＝4H+＋O2 CO2＋8e-＋8H+＝CH4＋2H2O 3.6 3.8
(3)阴极 CO3
2-＋4e-＝C＋3O2- 4NA
【解析】(1)①阳极为铂电极，电极反应式为2H2O－4e-＝4H+＋O2。②铜电极为阴极，实现的是二氧化
碳变甲烷或一氧化碳、甲酸、乙醛等，其中生成甲烷的，电极反应式为CO2＋8e-＋8H+＝CH4＋2H2O，若
铜电极上只生成5.6gCO，电极反应为CO2＋2e-＋2H+＝CO＋H2O，当有1mol 一氧化碳生成，则铜极去溶
液的质量变化为44+2-28=18 克，则当生成5.6 克一氧化碳，即0.2mol 一氧化碳时，铜极区溶液质量变化了
3.6g。③若铜极上每生成1molCH3CHO，转移10mol 电子，每生成1mol HCOOH，转移2mol 电子，则只生
成0.3molCH3CHO 和0.4mol HCOOH，则电路中转移3+0.8=3.8mol 电子。(2)①Ni 电极碳酸根离子生成碳和
氧气，为阴极，其电极反应式为CO3
2-＋4e-C＋3O2-。②理论上，每有1molCO2与O2-结合生成1mol 碳酸根
离子，则意味着电路中有4mol 电子转移，故电路中转移电子数为4NA。
28．人们应用原电池原理制作了多种电池以满足不同的需要。电池发挥着越来越重要的作用，如在
宇宙飞船、人造卫星、电脑、照相机等，都离不开各式各样的电池，同时废弃的电池随便丢弃也会对环境
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造成污染。请根据题中提供的信息，回答下列问题：
(1)研究人员最近发明了一种“水”电池，这种电池能利用淡水与海水之间含盐量的差别进行发电，
在海水中电池反应可表示为：5MnO2+2Ag+2NaCl=Na2Mn5O10+2AgCl
①该电池的负极反应式是______________；
②在电池中，Na+不断移动到“水”电池的_______极(填“正”或“负”)；
③外电路每通过4mol 电子时，生成Na2Mn5O10的物质的量是______________。
(2)中国科学院应用化学研究所在甲醇(CH3OH 是一种可燃物)燃料电池技术方面获得新突破。甲醇燃
料电池的工作原理如右图所示。
①该电池工作时，b 口通入的物质为______________。
②该电池负极的电极反应式______________。
③工作一段时间后，当6.4g 甲醇完全反应生成CO2时，有___________NA个电子转移。
(3)Ag2O2是银锌碱性电池的正极活性物质，当银锌碱性电池的电解质溶液为KOH 溶液，电池放电时
正极的Ag2O2转化为Ag，负极的Zn 转化为K2Zn(OH)4，写出该电池反应方程式：_______________。
【答案】(1)①Ag—e—+Cl—=AgCl ②正(1 分) ③2mol
(2)①CH3OH ②CH3OH—6e—+H2O=CO2+6H+ ③1.2
(3)Ag2O2+2Zn+4KOH+2H2O==2K2Zn(OH)4+2Ag
【解析】(1)①根据电池总反应：5MnO2+2Ag+2NaCl=Na2Mn5O10+2AgCl，可判断出Ag 应为原电池的
负极，负极发生反应的电极方程式为：Ag+Cl--e-=AgCl。②在原电池中阴离子向负极移动，阳离子向正极
移动，所以钠离子向正极移动。③根据方程式中5MnO2生成1Na2Mn5O10，化合价共降低了2 价，所以每生
成1molNa2Mn5O10 转移2mol 电子，则外电路每通过4mol 电子时，生成Na2Mn5O10 的物质的量是2mol。
(2)①据氢离子移动方向知，右侧电极为正极，左侧电极为负极，负极上通入燃料甲醇。②正极上氧气得电
子和氢离子反应生成水，电极反应式为：3O2+12H++12e-=6H2O，负极上甲醇失电子和水反应生成二氧化碳
和氢离子，电极反应式为CH3OH-6e-+H2O=CO2+6H+。③根据2CH3OH-12e-+2H2O=2CO2+12H+知，甲醇和转
移电子之间的关系式得，当6.4g 甲醇完全反应生成CO2时，转移电子的物质的量=
=1.2mol，则转
移电子个数为1.2NA。(3)电池放电时正极的Ag2O2转化为Ag，负极的Zn 转化为K2Zn(OH)4，正极电极反应
式为Ag2O2+4e-+2H2O═2Ag+4OH-，负极电极反应式为2Zn-4e-+8OH-═2Zn(OH)4
2-，反应还应有KOH 参加，
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反应的总方程式为：Ag2O2+2Zn+4KOH+2H2O═2K2Zn(OH)4+2Ag。
29．有机物的电化学合成是一种环境友好的化学合成方法，图1 和图2 中的电极相连时可实现电化学
原理制取对氨基苯甲酸。
(1)图2 为碱性肼燃料电池，c 电极与 (填 “a”或“b”)相连，c 电极发生的电极反应式为 。
(2)图1、图2 相连时a 电极为 (填“正““负”“阴“或“阳”)极。生成
的离
子方程式为 。
(3)通过离子交换膜的离子是 ；当电路中转移0.6 mol 电子时消耗标准状况下O2体积为 ，
电解池左室质量变化 g。
【答案】(1) b N2H4-4e- +4OH-=N2 +4H2O
(2)阳
+6H++6I-=
+3I2+2H2O
(3) H+ 3.36L 减少5.4
【解析】(1)图1 为电解池，b 电极上碘单质得电子生成碘离子，故b 电极为阴极，d 电极为阳极，图2
为肼燃料电池，c 电极为负极，d 电极为正极，原电池的负极与电解池的阴极相连，故c 电极与b 相连，c
电极上肼发生氧化反应生成氮气，电极反应式为N2H4-4e- +4OH-=N2 +4H2O。(2)由(1)分析知，图1、图2
相连时a 电极为阳极，由图可知，碘离子将
还原为
，则生成
的离子方程式为
+6H++6I- =
+3I2+2H2O。(3)图1 中，
a 电极为阳极，电极反应为
，离子交换膜右侧发生反应
+6H++6I- =
+3I2+2H2O，故通过离子交换膜的离子是H+；d 电极上每消耗1mol O2转移4mol 电子，
故当电路中转移0.6 mol 电子时消耗标准状况下O2为0.15mol，体积为22.4L/mol×0.15mol =3.36L；电解池
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左室发生反应
，氧气逸出，氢离子通过离子交换膜移向右侧，故转移4mol 电子时，
减少的质量为2mol 水的质量为36g，现转移0.6 mol 电子，质最减少为0.3mol 水 的质量
为18g/mol×0.3mol=5.4g。
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