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第02 讲 原电池、化学电源
目录
01 课标达标练
题型01 原电池的构成及工作原理
题型02 原电池电极反应式的书写
题型03 电解原理的应用
题型04 一次电池
题型05 二次电池
题型06 燃料电池
题型06 浓差电池
题型08 固体电解质电池
题型09 微生物燃料电池
题型10 太阳能转化电池
02 核心突破练
03 真题溯源练
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01 原电池的构成及工作原理
1.某原电池装置如图所示。下列有关叙述正确的是( )
A.Fe 作正极,发生氧化反应
B.负极反应:2H++2e-
H2↑
C.电池工作一段时间后,两烧杯中溶液的pH 均不变
D.电池工作一段时间后,NaCl 溶液中c(Cl-)增大
2. 下列与甲、乙两套装置有关的说法正确的是( )
A．甲、乙装置中，锌棒均作负极，发生氧化反应
B．甲中锌棒直接与稀H2SO4接触，故甲生成气泡的速率更快
C．甲、乙装置的电解质溶液中，阳离子均向碳棒定向迁移
D．乙中盐桥设计的优点是迅速平衡电荷，提高电池效率
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02 电极反应式的书写
3. 分析如图所示的四个原电池装置，其中结论正确的是( )
A.①②中Mg 作负极，③④中Fe 作负极
B.②中Mg 作正极，电极反应式为2H2O＋2e－===2OH－＋H2↑
C.③中Fe 作负极，电极反应式为Fe－2e－===Fe2＋
D.④中Cu 作正极，电极反应式为2H＋＋2e－===H2↑
4．（1）某氢氧燃料电池装置如图所示。回答下列问题：
该装置中，H 2从___（填“a”或“b ”）极通入。请写出电极反应式：负极__________________；
正极________________________。
（2）将燃煤产生的二氧化碳回收利用，可达到低碳排放的目的。下图是通过人工光合作用，以CO2 和
H2O 为原料制备HCOOH 和O2 的原理示意图。电极b 作________ 极，表面发生的电极反应为
____________________________________________。
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03 电解原理的应用
5. 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：
实验
装置
部分
实验
现象
a 极质量减少；b
极质量增加
b 极有气体产
生；c 极无变化
d 极溶解；c 极
有气体产生
电流从a 极流向
d 极
由此可判断这四种金属的活动性顺序是( )
A．a>b>c>d
B．b>c>d>a
C．d>a>b>c
D．a>b>d>c
6. 下列根据化学反应设计的原电池(选用相同的盐桥)合理的是 ( )
选项正极(金属/电解质溶液)
负极(金属/电解质溶液)
A
Zn/ZnSO4溶液
Fe/H2SO4溶液
B
Fe/FeCl2溶液
Zn/ZnSO4溶液
C
Zn/H2SO4溶液
Fe/FeCl2溶液
D
Fe/ZnSO4溶液
Zn/FeCl2溶液
04 一次电池
7. (2024·河南濮阳·模拟)如图是微电池反应器处理废水的构造原理装置。下列说法错误的是( )
A．铁作负极，放电时变成Fe2＋进入溶液
B．空气氧化Fe2＋，进一步产生的胶体有混凝作用
C．污染物中的微粒可被氢氧化铁胶体吸附而去除
D．废水中，NO 在石墨上发生反应NO－2e－＋H2O===NO＋2H＋
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8. （2025•达州市•一模）碱性锌锰干电池的总反应为：Zn+2MnO2+ H2O =ZnO+2MnOOH，电池构造示意
图如图所示。下列有关说法正确的是
A．Zn电极电势高
B．电池工作时，MnO2被氧化
C．电池工作时，OH
−通过隔膜向正极移动
D．反应中每生成1molMnOOH，消耗32.5gZn
05 二次电池
9. 氟离子电池是目前新型电池的一个重要研究方向。某全固态电解质的氟离子电池工作时的示意图如图所
示,下列说法正确的是( )
A.放电时,a 极发生氧化反应,b 极发生还原反应
B.充电时,a 极接电源负极,b 极接电源正极
C.放电时,a 极电势比b 极电势低
D.充电时,外电路每通过1 mol e-,固体电解质中有1 mol F-移向a 极
10. 聚阴离子型正极材料在钠离子电池中极有应用前景。一种钠离子电池用硬碳材料(NaxC)作负极，利用
钠离子在正负极上的嵌、脱过程实现充放电，该电池的工作原理为放电Na3 －x(VOPO4)2F ＋
NaxCNa3(VOPO4)2F＋C。下列说法错误的是( )
A．充电时，Na＋从阳极脱嵌，经电解质嵌入阴极
B．电解质可以是含Na＋的导电有机聚合物或水溶液
C．放电时，正极的电极反应为Na3－x(VOPO4)2F＋xe－＋xNa＋===Na3(VOPO4)2F
D．用该电池电解硫酸钠溶液，负极质量减少23 g，阳极产生标况下气体5.6 L
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06 燃料电池
11. 肼可以用作燃料电池的燃料,一种肼燃料电池的工作原理如图所示,电池工作过程中会有少量N2H4在电极
表面发生自分解反应生成NH3、N2、H2逸出。下列关于N2H4-O2燃料电池的说法正确的是
( )
A.电池工作时化学能完全转化为电能
B.放电过程中,负极区溶液pH 增大
C.负极的电极反应为N2H4-4e-
N2+4H+
D.电池工作时,负极区消耗的NaOH 与正极区生成的NaOH 物质的量相等
12. 我国科学家在研究HCOOH 燃料电池方面有重大进展，装置如图所示，两电极区间用离子交换膜隔开。
下列说法正确的是( )
A．正极电极反应为HCOO－＋2OH－－2e－===HCO＋H2O
B．隔膜为阳离子交换膜，储液池中需补充的物质M 为H2O
C．放电时，1 mol HCOOH 转化为KHCO3时，消耗11.2 L 氧气
D．当电路中转移1 mol 电子时，理论上生成87 g K2SO4
07 浓差电池
13. 由相同金属电极及其不同浓度的盐溶液组成的电池，称浓差电池，电子由溶液浓度较小的一极经外电
路流向浓度较大的一极。如图所示装置中，X 电极与Y 电极初始质量相等。进行实验时，先闭合K2，断开
K1，一段时间后，再断开K2，闭合K1，即可形成浓差电池，电流表指针偏转。下列说法不正确的是( )
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A．充电前，该电池两电极存在电势差
B．放电时，右池中的NO 通过离子交换膜移向左池
C．充电时，当外电路通过0.1 mol 电子时，两电极的质量差为21.6 g
D．放电时，电极Y 为电池的正极
14
【原电池原理测量溶液pH】 pH 计是一种采用原电池原理测量溶液pH 的仪器。如图所示，
以玻璃电极(在特制玻璃薄膜球内放置已知浓度的HCl 溶液，并插入Ag-AgCl 电极)和另一Ag-AgCl 电极插
入待测溶液中组成电池，pH 与电池的电动势E 存在关系：pH＝。下列说法正确的是( )
A．如果玻璃薄膜球内电极的电势低，则该电极反应式为：AgCl(s)＋e－===Ag(s)＋Cl－(0.1 mol·L－1)
B．玻璃膜内外氢离子浓度的差异不会引起电动势的变化
C．分别测定含已知pH 的标准溶液和未知溶液的电池的电动势，可得出未知溶液的pH
D．pH 计工作时，电能转化为化学能
07 固体电解质电池
15. （2025•四川八市联考•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H2O2
(已知：H2O2+OH
−⇌HO2
−+ H2O，电极上都覆盖有催化剂)。下列说法正确的是
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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：O2+ 4e
−+2H2O = 4 OH
−
D．电解质中发生的反应为：HO2
−+OH
−+2H
+= H2O2+ H2O
16．
【化学电源与反应机理相结合】以硝酸盐为离子导体的Na-O2电池装置与其某一电极M 附
近的反应机理如图所示。下列说法错误的是( )
A．镍电极上发生还原反应
B．M 的电极反应为4Na＋＋O2＋2NO＋2e－===4NaNO2
C．Na2O 是该过程中的中间产物
D．固体电解质能起到隔绝空气的作用
09 微生物燃料电池
17．（2025•四川泸县五中•二模）我国某科研机构设计如图装置，利用K2Cr2O7实现含苯酚废水的有效处理，
一段时间后，中间室中NaCl 溶液的浓度减小。下列说法正确的是（ ）
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A. M 为该电池的正极
B. 该装置
高温下处理含苯酚废水效果更佳
C. a 为阳离子交换膜，b 为阴离子交换膜
D. N 电极反应式为：Cr2O
+6e-+8H+=2Cr(OH)3↓+H2O
18．微生物燃料电池能将污水中的乙二胺(H2NCH2CH2NH2)氧化成环境友好的物质,其工作原理示意图如图所
示,a、b 均为石墨电极。下列说法错误的是
( )
A.a 电极的电极反应为H2NCH2CH2NH2-16e-+4H2O
2CO2↑+N2↑+16H+
B.电池工作时质子通过质子交换膜由负极区向正极区移动
C.a 电极上的电势比b 电极上的电势低
D.电池工作时b 电极附近溶液的pH 保持不变
10 太阳能转化电池
19.某团队在光催化应用研究领域取得重大进展,光催化微生物燃料电池的工作原理如图所示:
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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 的电极反应:(C6H10O5)n-24e-+7nH2O
6nCO2↑+24nH+
D.电池工作一段时间后,右侧溶液pH 保持不变(不考虑CO2的溶解且溶液体积不变)
20.Li-O2电池比能量高，在汽车、航天等领域具有良好的应用前景。近年来科学家研究了一种光照充电Li-
O2电池(如图所示)。光照时，光催化电极产生电子(e－)和空穴(h＋)，驱动阴极反应(Li＋＋e－===Li)和阳极反
应(Li2O2＋2h＋===2Li＋＋O2↑)对电池进行充电。下列叙述错误的是( )
A.充电时，电池的总反应为Li2O2===2Li＋O2↑
B.充电效率与光照产生的电子和空穴量有关
C.放电时，Li＋从正极穿过离子交换膜向负极迁移
D.放电时，正极发生反应O2＋2Li＋＋2e－===Li2O2
1．某一次性电池原理如图。该电池放电时，有关分析错误的是( )
A．正极的电极反应式：O2＋4e－＋2H2O===4OH－
B．电子由镁电极流向多孔活性炭材料电极
C．理论上，外电路中流过2 mol 电子时，负极质量增加58 g
D．电池反应产物Mg(OH)2经过灼烧与还原可实现镁的循环利用
2．为提升电池循环效率和稳定性，科学家近期利用三维多孔海绵状Zn(3D－Zn)可以高效沉积ZnO 的特点
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设计了采用强碱性电解质的3D－Zn－NiOOH 二次电池，结构如图所示。电池反应为Zn(s)＋2NiOOH(s)＋
H2O(l)ZnO(s)＋2Ni(OH)2(s)。
下列说法错误的是( )
A．三维多孔海绵状Zn 具有较高的表面积，所沉积的ZnO 分散度高
B．充电时阳极反应为Ni(OH)2(s)＋OH－(aq)－e－===NiOOH(s)＋H2O(l)
C．放电时负极反应为Zn(s)＋2OH－(aq)－2e－===ZnO(s)＋H2O(l)
D．放电过程中OH－通过隔膜从负极区移向正极区
3．科学家近年发明了一种新型Zn-CO2水介质电池。电池示意图如图，电极为金属锌和选择性催化材料，
放电时，温室气体CO2被转化为储氢物质甲酸等，为解决环境和能源问题提供了一种新途径。
下列说法错误的是( )
A．放电时，负极反应为Zn－2e－＋4OH－===Zn(OH)
B．放电时，1 mol CO2转化为HCOOH，转移的电子为2 mol
C．充电时，电池总反应为2Zn(OH)===2Zn＋O2↑＋4OH－＋2H2O
D．充电时，阳极溶液中OH－浓度升高
4．一种可充电锂—空气电池如图所示。当电池放电时，O2与Li＋在多孔碳材料电极处生成Li2O2－x(x＝0 或
1)。下列说法正确的是( )
A．放电时，多孔碳材料电极为负极
B．放电时，外电路电子由多孔碳材料电极流向锂电极
C．充电时，电解质溶液中Li＋向多孔碳材料区迁移
D．充电时，电池总反应为Li2O2－x===2Li＋(1－)O2
5．
【固体电解质和浓差电池相结合】如图是常温钠离子全固态浓差电池工作示意图。正极材料
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为层状含钠过渡金属氧化物，负极为钠锡合金(Na15Sn4)。下列说法合理的是( )
A．该电池工作时不发生氧化还原反应
B．放电时，负极的反应为Na15Sn4－15e－===15Na＋＋4Sn
C．充电时，Na＋会被吸附进入过渡金属氧化物层
D．充电时，b 极接电源的正极，a 极接电源的负极
6. 锌溴液流电池用溴化锌溶液作电解质溶液，并在电池间不断循环。下列有关说法正确的是( )
A．充电时n 接电源的负极，Zn2＋通过阳离子交换膜由左侧流向右侧
B．放电时每转移1 mol 电子，负极区溶液质量减少65 g
C．充电时阴极的电极反应式为Br2＋2e－===2Br－
D．若将阳离子交换膜换成阴离子交换膜，放电时正、负极也随之改变
7. 我国首创的海洋电池以铝板、铂网作电极，海水为电解质溶液。空气中的氧气与铝反应产生电流，放
电时( )
A．铝电极上发生还原反应
B．阳离子移向负极
C．氧气在正极上得电子
D．电流由铝板经外电路流向铂网
8.
【CO2固定与电池相结合】一种电化学技术中固定CO2的反应途径如图所示，它实现了CO2
的固定和储能灵活应用。储能器件使用的Li－CO2电池的组成为钌基正极、饱和LiClO4和DMSO 电解液以
锂片为负极，CO2固定策略中总反应为CO2===C＋O2，下列说法错误的是( )
A．CO2的固定中，负极每生成1.5 mol 气体，可转移3 mol e－
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B．CO2通过储能系统和CO2固定策略可转化为固体产物C
C．该装置不仅减少了CO2的排放，还可将CO2作为可再生能源载体
D．储能系统中，Li－CO2电池放电时总反应为4Li＋3CO2===2Li2CO3＋C
9.
【实验探究与原电池相结合】用如图所示装置探究某浓度的浓硝酸与铁的反应。装置①中
Fe 表面产生了红棕色气泡，一段时间后停止；装置②为在装置①中插入Cu 并连接导线，一段时间后，Fe
表面产生红棕色气泡，而后停止；再过一段时间后又产生红棕色气泡，而后停止……如此往复多次，Cu 表
面始终有红棕色气泡。下列说法正确的是( )
A．装置①中现象说明浓硝酸具有强氧化性，能将Fe 钝化为Fe2O3
B．装置②中插入Cu 并连接导线后，体系形成了原电池，Cu 始终为负极
C．装置②中Fe 表面产生红棕色气泡时，Fe 为负极
D．Cu 表面发生的反应只有Cu＋4HNO3(浓)===Cu(NO3)2＋2NO2↑＋2H2O、NO＋2H＋＋e－===NO2↑＋H2O
1. （2025·四川卷）最近，我国科学工作者制备了一种
电催化剂，并将其与金属铝组装成可充电
电池，用于还原污水中的
为
，其工作原理如图所示。研究证明，电池放电时，水中的氢离子在
电催化剂表面获得电子成为氢原子，氢原子再将吸附在电催化表面的
逐步还原为
。
下列说法错误的是
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A. 放电时，负极区游离的
数目保持不变
B. 放电时、还原
为
，理论上需要
氢原子
C 充电时，
从阴极区穿过离子交换膜进入阳极区
D. 充电时，电池总反应为
2 （2025·湖北卷）某电池的正极材料为
，负极材料为嵌锂石墨。利用人工智能筛选出的补锂试
剂
，能使失活的电池再生并延长寿命，且保持电池原结构。将
注入电池后充电补锂，
过程中
转化为气体离去。下列有关充电补锂的说法错误的是
A.
在阳极失去电子
B. 生成气体中含有氟代烃
C. 过程中铁元素的价态降低
D.
反应并离去是该电池保持原结构的原因
3．（2025·黑吉辽卷）一种基于
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/AgCl 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
A. 放电时
向b 极迁移
B. 该电池可用于海水脱盐
C. a 极反应：
D. 若以Ag/AgCl 电极代替a 极，电池将失去储氯能力
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4. （2024·江苏卷）碱性锌锰电池的总反应为
，电池构造示意图
如图所示。下列有关说法正确的是
A. 电池工作时，
发生氧化反应
B. 电池工作时，
通过隔膜向正极移动
C. 环境温度过低，不利于电池放电
D. 反应中每生成
，转移电子数为
5. （2024·全国甲卷）科学家使用
研制了一种
可充电电池(如图所示)。电池工作一段时
间后，
电极上检测到
和少量
。下列叙述正确的是
A. 充电时，
向阳极方向迁移
B. 充电时，会发生反应
C. 放电时，正极反应有
D. 放电时，
电极质量减少
，
电极生成了
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6. （2023·新课标卷）一种以
和
为电极、
水溶液为电解质的电池，其示意图如下
所示。放电时，
可插入
层间形成
。下列说法错误的是
A. 放电时
为正极
B. 放电时
由负极向正极迁移
C. 充电总反应：
D. 充电阳极反应：
7. （2023·河北卷）我国科学家发明了一种以
和
为电极材料
新型电池，其内
部结构如下图所示，其中①区、②区、③区电解质溶液的酸碱性不同。放电时，电极材料
转化为
。下列说法错误的是
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A. 充电时，b 电极上发生还原反应
B. 充电时，外电源的正极连接b 电极
C. 放电时，①区溶液中的
向②区迁移
D. 放电时，a 电极的电极反应式为
17
