文档文本内容
专题26 原电池 化学电源
考点
十年考情（2016-2025）
命题趋势
考点01 原电池
原理及其应用
2025：江苏、黑吉辽蒙卷、湖北
2024：北京、江苏、新课标卷
2023：海南、广东、辽宁
2022：湖南、全国甲卷
2021：重庆、河北
2019：浙江
2018：浙江
2017：全国III 卷
2016：全国II 卷
注重考查学科核心知识 ：本专题
重点考查原电池的构成、工
作原理及应用，各类电池正
负极的判断、电极反应式和
总反应方程式的书写、电子
或电流的方向及溶液pH 的
变化等核心知识。
强调知识的灵活运用与综合分
析 ：随着全球能源逐渐枯
竭，研发，推广新型能源迫
在眉睫，因此，新型化学电
池成为科学家研究的重点方
向之一，也成为高考的高频
考点。命题背景新、设问角
度新、解答方式新。虽然电
池的种类多样，但主要考查
内容离不开原电池的基本工
作原理，着重考查考生对原
理的迁移应用能力。由于该
考点02 新型化
学
电源
2025：四川、重庆、安徽、浙江、云南
2024：河北、全国甲卷、安徽、广西、福建、江
西
2023：河北、全国乙卷、新课标卷
2022：广东、全国乙卷、福建、辽宁、浙江
2021：福建、辽宁、浙江、广东、湖南
2020：天津、山东、全国III 卷、全国I 卷
2019：天津、全国III 卷
2018：全国III 卷、全国II 卷
2016：全国III 卷、浙江、四川
考点03 燃料电
池
2025：广东
2024：全国甲卷、湖南
2021：山东
2020：江苏
2019：新课标Ⅰ卷
2017：上海
类试题题材广、信息新、陌
生度大，因此许多考生感觉
1．（2025·江苏·高考真题）以稀
为电解质溶液的光解水装置如图所示，总反应为
。下列说法正确的是
A．电极a 上发生氧化反应生成
B．
通过质子交换膜从右室移向左室
C．光解前后，
溶液的
不变
D．外电路每通过
电子，电极b 上产生
【答案】A
【分析】光解过程中，电极a 上电子流出，发生氧化反应，a 为负极，电极反应式为：
；电极b 上电子流入，发生还原反应，b 为正极，电极反应式为：
。
【详解】A．根据分析，电极a 为负极，发生氧化反应，电极反应式为：
，生成物
有O2，A 正确；
B．原电池中阳离子向正极移动，电极a 上生成
，电极b 上消耗
，
通过质子交换膜从左室移向右
室，B 错误；
C．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，在光解总反应是电解水，
知识点01 原电池原理及其应用
溶液中
减少，
溶液浓度增大，pH 减小，C 错误；
D．生成
，转移2mol 电子，外电路通过0.01mol 电子时，电极b 上生成
，D 错误；
答案选A。
2．（2025·黑吉辽蒙卷·高考真题）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
【答案】D
【分析】放电过程中a、b 极均增重，这说明a 电极是负极，电极反应式为
，b 电极是正极，电极反应式为NaTi2(PO4)3+2e－
+2Na+=Na3Ti2(PO4)3，据此解答。
【详解】A．放电时b 电极是正极，阳离子向正极移动，所以
向b 极迁移，A 正确；
B．负极消耗氯离子，正极消耗钠离子，所以该电池可用于海水脱盐，B 正确；
C．a 电极是负极，电极反应式为
，C 正确；
D．若以Ag/AgCl 电极代替a 极，此时Ag 失去电子，结合氯离子生成氯化银，所以电池不会失去储氯能力，
D 错误；
答案选D。
3．（2025·湖北·高考真题）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
【答案】C
【详解】A．充电时，Li+在阴极得电子生成Li 嵌入负极材料，[SO2CF3]-在阳极失去电子生成气体离去，A 正
确；
B．[SO2CF3]-在阳极失去电子，反应为2[SO2CF3]--2e-=2SO2+ CF3-CF3，生成气体中含有氟代烃CF3-CF3，B 正确；
C．充电补锂时正极反应为2[SO2CF3]--2e-=2SO2+ CF3-CF3，不涉及正极材料反应，铁元素价态不变，C 错误；
D．[SO2CF3]-反应后离去，维持电池原结构，D 正确；
答案选C。
4．（2024·北京·高考真题）酸性锌锰干电池的构造示意图如下。关于该电池及其工作原理，下列说法正确
的是
A．石墨作电池的负极材料
B．电池工作时，
向负极方向移动
C．
发生氧化反应
D．锌筒发生的电极反应为
【答案】D
【详解】A．酸性锌锰干电池，锌筒为负极，石墨电极为正极，故A 错误；
B．原电池工作时，阳离子向正极(石墨电极)方向移动，故B 错误；
C．
发生得电子的还原反应，故C 错误；
D．锌筒为负极，负极发生失电子的氧化反应
，故D 正确；
故选D。
5．（2024·江苏·高考真题）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
【答案】C
【分析】Zn 为负极，电极反应式为：
，MnO2为正极，电极反应式为：
。
【详解】A．电池工作时，
为正极，得到电子，发生还原反应，故A 错误；
B．电池工作时，
通过隔膜向负极移动，故B 错误；
C．环境温度过低，化学反应速率下降，不利于电池放电，故C 正确；
D．由电极反应式
可知，反应中每生成
，转移电子数为
，故D 错误；
故选C。
6．（2024·新课标卷·高考真题）一种可植入体内的微型电池工作原理如图所示，通过CuO 催化消耗血糖发
电，从而控制血糖浓度。当传感器检测到血糖浓度高于标准，电池启动。血糖浓度下降至标准，电池停止
工作。(血糖浓度以葡萄糖浓度计)
电池工作时，下列叙述错误的是
A．电池总反应为
B．b 电极上CuO 通过Cu(
)
Ⅱ和Cu(
)
Ⅰ相互转变起催化作用
C．消耗18mg 葡萄糖，理论上a 电极有0.4mmol 电子流入
D．两电极间血液中的
在电场驱动下的迁移方向为b→a
【答案】C
【分析】由题中信息可知，b 电极为负极，发生反应
，然后再发生
；a 电极为正极，发生反应
，在这个过程中发生
的总反应为
。
【详解】A．由题中信息可知，当电池开始工作时，a 电极为电池正极，血液中的
在a 电极上得电子生
成
，电极反应式为
；b 电极为电池负极，
在b 电极上失电子转化成
CuO，电极反应式为
，然后葡萄糖被CuO 氧化为葡萄糖酸，CuO 被还原为
，则电池总反应为
，A 正确；
B．b 电极上CuO 将葡萄糖被CuO 氧化为葡萄糖酸后被还原为
，
在b 电极上失电子转化成CuO，
在这个过程中CuO 的质量和化学性质保持不变，因此，CuO 通过Cu(
)
Ⅱ和Cu(
)
Ⅰ相互转变起催化作用，B
正确；
C．根据反应
可知，
参加反应时转移2 mol 电子，
的
物质的量为0.1 mmol，则消耗18 mg 葡萄糖时，理论上a 电极有0.2 mmol 电子流入，C 错误；
D．原电池中阳离子从负极移向正极迁移，故
迁移方向为b→a，D 正确。
综上所述，本题选C。
7．（2023·海南·高考真题）利用金属Al、海水及其中的溶解氧可组成电池，如图所示。下列说法正确的是
A．b 电极为电池正极
B．电池工作时，海水中的
向a 电极移动
C．电池工作时，紧邻a 电极区域的海水呈强碱性
D．每消耗1kgAl，电池最多向外提供37mol 电子的电量
【答案】A
【分析】铝为活泼金属，发生氧化反应为负极，则石墨为正极；
【详解】A．由分析可知，b 电极为电池正极，A 正确；
B．电池工作时，阳离子向正极移动，故海水中的
向b 电极移动，B 错误；
C．电池工作时，a 电极反应为铝失去电子生成铝离子
，铝离子水解显酸性，C 错误；
D．由C 分析可知，每消耗1kgAl（为
），电池最多向外提供
mol 电子的电量，D
错误；
故选A。
8．（2023·广东·高考真题）负载有
和
的活性炭，可选择性去除
实现废酸的纯化，其工作原理如
图。下列说法正确的是
A．
作原电池正极
B．电子由
经活性炭流向
C．
表面发生的电极反应：
D．每消耗标准状况下
的
，最多去除
【答案】B
【分析】
在Pt 得电子发生还原反应，Pt 为正极，Ag 失去电子与溶液中的Cl-反应，Ag 为负极。
【详解】A．由分析可知，Ag 失去电子与溶液中的Cl-反应生成AgCl，Ag 为负极，A 错误；
B．电子由负极
经活性炭流向正极
，B 正确；
C．溶液为酸性，故
表面发生的电极反应为
，C 错误；
D．每消耗标准状况下
的
，转移电子2mol，而
失去2mol 电子，故最多去除
，D
错误。
故选B。
9．（2023·辽宁·高考真题）某低成本储能电池原理如下图所示。下列说法正确的是
A．放电时负极质量减小
B．储能过程中电能转变为化学能
C．放电时右侧
通过质子交换膜移向左侧
D．充电总反应：
【答案】B
【分析】该储能电池放电时，Pb 为负极，失电子结合硫酸根离子生成PbSO4，则多孔碳电极为正极，正极
上Fe3+得电子转化为Fe2+，充电时，多孔碳电极为阳极，Fe2+失电子生成Fe3+，PbSO4电极为阴极，PbSO4得
电子生成Pb 和硫酸。
【详解】A．放电时负极上Pb 失电子结合硫酸根离子生成PbSO4附着在负极上，负极质量增大，A 错误；
B．储能过程中，该装置为电解池，将电能转化为化学能，B 正确；
C．放电时，右侧为正极，电解质溶液中的阳离子向正极移动，左侧的H+通过质子交换膜移向右侧，C 错误；
D．充电时，总反应为PbSO4+2Fe2+=Pb+
+2Fe3+，D 错误；
故答案选B。
10．（2022·湖南·高考真题）海水电池在海洋能源领域备受关注，一种锂-海水电池构造示意图如下。下列
说法错误的是
A．海水起电解质溶液作用
B．N 极仅发生的电极反应：
C．玻璃陶瓷具有传导离子和防水的功能
D．该锂-海水电池属于一次电池
【答案】B
【分析】锂海水电池的总反应为2Li+2H2O 2LiOH+H
═
2↑， M 极上Li 失去电子发生氧化反应，则M 电极为负
极，电极反应为Li-e-=Li+，N 极为正极，电极反应为2H2O+2e-=2OH-+H2↑，同时氧气也可以在N 极得电子，
电极反应为O2+4e-+2H2O=4OH-。
【详解】A．海水中含有丰富的电解质，如氯化钠、氯化镁等，可作为电解质溶液，故A 正确；
B．由上述分析可知，N 为正极，电极反应为2H2O+2e-=2OH-+H2↑，和反应O2+4e-+2H2O=4OH-，故B 错误；
C．Li 为活泼金属，易与水反应，玻璃陶瓷的作用是防止水和Li 反应，并能传导离子，故C 正确；
D．该电池不可充电，属于一次电池，故D 正确；
答案选B。
11．（2022·全国甲卷·高考真题）一种水性电解液Zn-MnO2离子选择双隔膜电池如图所示(KOH 溶液中，
Zn2+以Zn(OH)
存在)。电池放电时，下列叙述错误的是
A．Ⅱ区的K+通过隔膜向Ⅲ区迁移
B．Ⅰ区的SO
通过隔膜向Ⅱ区迁移
C． MnO2电极反应：MnO2+2e-+4H+=Mn2++2H2O
D．电池总反应：Zn+4OH-+MnO2+4H+=Zn(OH)
+Mn2++2H2O
【答案】A
【分析】根据图示的电池结构和题目所给信息可知，Ⅲ区Zn 为电池的负极，电极反应为Zn-2e-+4OH-
=Zn(OH)
，Ⅰ区MnO2为电池的正极，电极反应为MnO2+2e-+4H+=Mn2++2H2O；电池在工作过程中，由于两
个离子选择隔膜没有指明的阳离子隔膜还是阴离子隔膜，故两个离子隔膜均可以通过阴、阳离子，因此可
以得到Ⅰ区消耗H+，生成Mn2+，Ⅱ区的K+向Ⅰ区移动或Ⅰ区的SO
向Ⅱ区移动，Ⅲ区消耗OH-，生成
Zn(OH)
，Ⅱ区的SO
向Ⅲ区移动或Ⅲ区的K+向Ⅱ区移动。据此分析答题。
【详解】A．根据分析，Ⅱ区的K+只能向Ⅰ区移动，A 错误；
B．根据分析，Ⅰ区的SO
向Ⅱ区移动，B 正确；
C．MnO2电极的电极反应式为MnO2+2e-+4H+=Mn2++2H2O，C 正确；
D．电池的总反应为Zn+4OH-+MnO2+4H+=Zn(OH)
+Mn2++2H2O，D 正确；
故答案选A。
12．（2021·重庆·高考真题）CO2电化学传感器是将环境中CO2浓度转变为电信号的装置，工作原理如图所
示，其中YSZ 是固体电解质，当传感器在一定温度下工作时，在熔融Li2CO3和YSZ 之间的界面X 会生成固体
Li2O。下列说法错误的是
A．CO
迁移方向为界面X →电极b
B．电极a 上消耗的O2和电极b 上产生的CO2的物质的量之比为1：1
C．电极b 为负极，发生的电极反应为2CO
-4e-=O2↑+2CO2↑
D．电池总反应为Li2CO3=Li2O+CO2↑
【答案】B
【分析】根据图示可知在电极a 上O2得到电子变为O2-，所以a 电极为正极；在电极b 上熔融Li2CO3失去电
子变为CO2、O2，所以金属电极b 为负极，然后根据同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引的原则分析判
断。
【详解】A．根据图示可知：电极a 上O2得到电子变为O2-，所以a 电极为正极；在电极b 上熔融Li2CO3失
去电子变为CO2、O2，所以金属电极b 为负极。CO
会向负极区移动，故CO
迁移方向为界面X →电极b，
A 正确；
B．在电极a 上发生反应：O2+4e-=2O2-，在电极b 上发生反应：2CO
-4e-= O2↑+2CO2↑，在同一闭合回路中
电子转移数目相等，可知电极a 上消耗的O2和电极b 上产生的CO2的物质的量之比为1：2，B 错误；
C．电极b 为负极，失去电子发生氧化反应 ，则负极的电极反应为2CO
-4e-=O2↑+ 2CO2↑，C 正确；
D．负极上熔融的Li2CO3失去电子被氧化产生O2、CO2气体，反应式为Li2CO3(熔融)=2Li++
；2CO
-4e-
=O2↑+2CO2↑，正极上发生反应：O2+4e-=2O2-，根据在同一闭合回路中电子转移数目相等，将正、负极电
极式叠加，可得总反应方程式为：Li2CO3=Li2O+CO2↑，D 正确；
故合理选项是B。
13．（2021·河北·高考真题）K—O2电池结构如图，a 和b 为两个电极，其中之一为单质钾片。关于该电池，
下列说法错误的是
A．隔膜允许K+通过，不允许O2通过
B．放电时，电流由b 电极沿导线流向a 电极；充电时，b 电极为阳极
C．产生1Ah 电量时，生成KO2的质量与消耗O2的质量比值约为2.22
D．用此电池为铅酸蓄电池充电，消耗3.9g 钾时，铅酸蓄电池消耗0.9g 水
【答案】D
【分析】由图可知，a 电极为原电池的负极，单质钾片失去电子发生氧化反应生成钾离子，电极反应式为K
—e-=K+，b 电极为正极，在钾离子作用下，氧气在正极得到电子发生还原反应生成超氧化钾；据以上分析
解答。
【详解】A．金属性强的金属钾易与氧气反应，为防止钾与氧气反应，电池所选择隔膜应允许
通过，不
允许
通过，故A 正确；
B．由分析可知，放电时，a 为负极，b 为正极，电流由b 电极沿导线流向a 电极，充电时，b 电极应与直
流电源的正极相连，做电解池的为阳极，故B 正确；
C．产生1Ah 电量时电路中转移0.0373mol 电子，由分析可知，生成1mol 超氧化钾时，消耗1mol 氧气，两
者的质量比值为(1mol×71g/mol)：(1mol×32g/mol)≈2.22：1，故C 正确；
D．铅酸蓄电池充电时的总反应方程式为2PbSO4+2H2O＝PbO2+Pb+2H2SO4，反应消耗2mol 水，转移2mol 电
子，由得失电子数目守恒可知，耗
钾时，铅酸蓄电池消耗水的质量为
×18g/mol=1.8g，故D 错
误；
故选D。
14．（2019·浙江·高考真题）化学电源在日常生活和高科技领域中都有广泛应用。下列说法不正确的是
A．
Zn2+向Cu 电极方向移动，Cu 电极附近溶液中H+浓度增加
B．
正极的电极反应式为Ag2O＋2e−＋H2O=2Ag＋2OH−
C．
锌筒作负极，发生氧化反应，锌筒会变薄
D．
使用一段时间后，电解质溶液的酸性减弱，导电能力下降
【答案】A
【详解】A.Zn 较Cu 活泼，做负极，Zn 失电子变Zn2+，电子经导线转移到铜电极，铜电极负电荷变多，吸
引了溶液中的阳离子，因而Zn2+和H+迁移至铜电极，H+氧化性较强，得电子变H2，因而c(H+)减小，A 项错
误；
B. Ag2O 作正极，得到来自Zn 失去的电子，被还原成Ag，结合KOH 作电解液，故电极反应式为Ag2O+2e−
+H2O=2Ag+2OH−，B 项正确；
C.Zn 为较活泼电极，做负极，发生氧化反应，电极反应式为Zn-2e-=Zn2+，锌溶解，因而锌筒会变薄，C 项
正确；
D.铅蓄电池总反应式为PbO2 + Pb + 2H2SO4
2PbSO4 + 2H2O，可知放电一段时间后，H2SO4不断被消耗，因
而电解质溶液的酸性减弱，导电能力下降，D 项正确。
故答案选A。
15．（2019·浙江·高考真题）最近，科学家研发了“全氢电池”，其工作原理如图所示。下列说法不正确
的是
A．右边吸附层中发生了还原反应
B．负极的电极反应是H2－2e－＋2OH－=2H2O
C．电池的总反应是2H2＋O2=2H2O
D．电解质溶液中Na＋向右移动，
向左移动
【答案】C
【分析】由电子的流动方向可以得知左边为负极，发生氧化反应；右边为正极，发生还原反应。
【详解】由电子的流动方向可以得知左边为负极，发生氧化反应；右边为正极，发生还原反应，故选项
A、B 正确；电池的总反应没有O2参与，总反应方程式不存在氧气，故C 选项不正确；在原电池中，阳离
子向正极移动，阴离子向负极移动，故D 选项正确。答案选C。
A. 右边吸附层中发生了还原反应，A 正确；
B. 氢气在负极上发生氧化反应，电解质中有强碱，故负极的电极反应是H2－2e－＋2OH－=2H2O，B 正确；
C. 没有氧气参与反应，C 不正确；
D. 电解质溶液中Na＋向右边的正极移动，
向左边的负极移动，D 正确。
综上所述，本题选不正确的，故选C。
16．（2018·浙江·高考真题）锂(Li)—空气电池的工作原理如图所示下列说法不正确的是
A．金属锂作负极，发生氧化反应
B．Li+通过有机电解质向水溶液处移动
C．正极的电极反应：O2+4e—==2O2—
D．电池总反应：4Li+O2+2H2O==4LiOH
【答案】C
【详解】A 项，在锂空气电池中，金属锂失去电子，发生氧化反应，为负极，故A 项正确；
B 项，Li 在负极失去电子变成了Li+，会通过有机电解质向水溶液处（正极）移动，故B 项正确；
C 项，正极氧气得到了电子后与氢结合形成氢氧根，电极方程式为O2+4e-+2H2O=4OH-，故C 项错误；
D 项，负极的反应式为Li-e-= Li+，正极反应式为O2+4e-+2H2O=4OH-，电池的总反应则为
4Li+O2+2H2O==4LiOH，故D 项正确。
综上所述，本题的正确答案为C。
17．（2018·浙江·高考真题）金属(M)-空气电池的工作原理如图所示。下列说法不正确的是
A．金属M 作电池负极
B．电解质是熔融的MO
C．正极的电极反应
D．电池反应
【答案】B
【详解】根据图示，金属M 为负极，通入空气的电极为正极。
A. 金属M 作电池负极，故A 正确；
B. 根据图示，电解质是熔融的M(OH)2，故B 错误；
C. 正极发生还原反应，电极反应
，故C 正确；
D. 负极M 失去电子生成M2+，结合C 的分析，电池反应
，故D 正确；
答案选B。
18．（2017·全国III 卷·高考真题）全固态锂硫电池能量密度高、成本低，其工作原理如图所示，其中电极
a 常用掺有石墨烯的S8材料，电池反应为：16Li+xS8=8Li2Sx（2≤x≤8）。下列说法错误的是
A．电池工作时，正极可发生反应：2Li2S6+2Li++2e−=3Li2S4
B．电池工作时，外电路中流过0.02 mol 电子，负极材料减重0.14 g
C．石墨烯的作用主要是提高电极a 的导电性
D．电池充电时间越长，电池中Li2S2的量越多
【答案】D
【详解】A．原电池工作时，Li+向正极移动，则a 为正极，正极上发生还原反应，随放电的多少可能发生多
种反应，其中可能为2Li2S6+2Li++2e-=3Li2S4，故A 正确；B．原电池工作时，转移0.02mol 电子时，氧化Li 的
物质的量为0.02mol，质量为0.14g，故B 正确；C．石墨能导电，利用石墨烯作电极，可提高电极a 的导电
性，故C 正确；D．电池充电时间越长，转移电子数越多，生成的Li 和S8越多，即电池中Li2S2的量越少，
故D 错误；答案为D。
19．（2016·全国II 卷·高考真题）Mg-AgCl 电池是一种以海水为电解质溶液的水激活电池。下列叙述错误的
是
A．负极反应式为Mg-2e-=Mg2+
B．正极反应式为Ag++e-=Ag
C．电池放电时Cl-由正极向负极迁移
D．负极会发生副反应Mg+2H2O=Mg（OH）2+H2↑
【答案】B
【分析】Mg-AgCl 电池中，活泼金属Mg 是还原剂、AgCl 是氧化剂，金属Mg 作负极，正极反应为：
2AgCl+2e- 2C1
═
-+2Ag，负极反应式为：Mg-2e-=Mg2+，据此分析。
【详解】Mg-AgCl 电池中，活泼金属Mg 是还原剂、AgCl 是氧化剂，金属Mg 作负极，正极反应为：
2AgCl+2e- 2C1
═
-+2Ag，负极反应式为：Mg-2e-=Mg2+，
A、负极反应式为：Mg-2e-=Mg2+，故A 正确；
B、正极反应为：2AgCl+2e- 2C1
═
-+2Ag，故B 错误；
C、原电池中阴离子移向负极，则Cl-在正极产生由正极向负极迁移，故C 正确；
D、镁是活泼金属与水反应，即Mg+2H2O=Mg（OH）2+H2↑，故D 正确。
答案选B。
20．（2025·四川·高考真题）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
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
【答案】A
【分析】放电时，负极铝失去电子和氢氧根离子结合生成四羟基合铝酸根，
，
正极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剂表面的
逐步还原
为
，正极区发生反应为
(注意此反应不是电极反应)，充电时，金属铝为
阴极，
电极为阳极，据此解答。
【详解】A．放电时，负极铝失去电子和氢氧根离子结合生成四羟基合铝酸根：
，当转移3mol 电子时，消耗
，同时正极区会有
通过
离子交换膜进行补充，
净消耗1mol，故负极区游离的
数目会减少，故A 错误；
B．氢原子将吸附在电催化剂表面的
逐步还原为
，还原
为
，由化合价变化可知，
得到8mol 电子，所以理论上需要
氢原子，故B 正确；
知识点02 新型化学电源
C．充电时，阴离子向阳极移动，所以充电时，
从阴极区穿过
离子交换膜进入阳极区，故C 正确；
D．充电时，电池阴极反应式为
，阳极反应式为
，
总反应为
，故D 正确；
答案选A。
21．（2025·重庆·高考真题）下图为AgCl-Sb 二次电池的放电过程示意图如图所示。
下列叙述正确的是
A．放电时，M 极为正极
B．放电时，N 极上反应为
C．充电时，消耗4 mol Ag 的同时将消耗
D．充电时，M 极上反应为
【答案】D
【分析】由图可知，放电时，N 电极上
发生得电子的还原反应，为正极，电极反应为：
，M 电极为负极，电极反应为
，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。
【详解】A．由分析可知，放电时，M 电极为负极，A 错误；
B．由分析可知，放电时，N 电极反应为：
，B 错误；
C．由分析可知，建立电子转移关系式：
，由此可知，消耗4molAg，同时消耗
，C 错误；
D．充电时，M 极为阴极，电极反应与原电池相反：
，D 正确；
故选D。
22．（2025·安徽·高考真题）研究人员开发出一种锂-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
通过。下列说法正确的是
A．放电时电解质溶液质量减小
B．放电时电池总反应为
C．充电时
移向惰性电极
D．充电时每转移
电子，
降低
【答案】C
【分析】金属锂易失去电子，则放电时，惰性电极为负极，气体扩散电极为正极，电池在使用前需先充电，
目的是将
解离为
和
，则充电时，惰性电极为阴极，电极的反应为：
，阳极
为气体扩散电极，电极反应：
，放电时，惰性电极为负极，电极反应为：
，气体扩散电极为正极，电极反应为
，据此解答。
【详解】A．放电时，
会通过固体电解质进入电解质溶液，同时正极会生成
进入储氢容器，当转移
2mol 电子时，电解质溶液质量增加
，即电解质溶液质量会增大，A 错
误；
B．放电时，由分析中的正、负电极反应可知，总反应为
，B 错误；
C．充电时，
向阴极移动，则
向惰性电极移动，C 正确；
D．充电时每转移
电子，会有
与
结合生成
，但不知道电解液体积，无法计算
降低了多少，D 错误；
故选C。
23．（2025·浙江·高考真题）一种可充放电
电池的结构示意图如图所示。该电池放电时，产物为
和
，随温度升高Q(消耗
转移的电子数)增大。下列说法不正确的是
A．熔融盐中
的物质的量分数影响充放电速率
B．充放电时，
优先于
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
D．充电时，锂电极接电源负极
【答案】C
【分析】
电池放电时，锂电极为负极，发生反应：
，多孔功能电极为正极，低温时发生
反应：
，随温度升高Q 增大，正极区
转化为
；充电时，锂电极为阴极，得到电子，多
孔功能电极为阳极，
或
失去电子。
【详解】A．由分析可知，电池总反应方程式为：
或
，充放电时
有
参与或生成，因此熔融盐中
的物质的量分数影响充放电速率，A 正确；
B．
比
的半径小，因此
优先于
通过固态电解质膜，B 正确；
C．放电时，正极得到电子，
中氧原子为-1 价，
中氧原子为-2 价，因此随温度升高Q 增大，正极区
转化为
，C 错误；
D．充电时，锂电极为阴极，连接电源负极，D 正确；
答案选C。
24．（2025·云南·高考真题）
是优良的固态电解质材料，
取代部分
后产生空位，
可提升
传导性能。取代后材料的晶胞结构示意图(
未画出)及其作为电解质的电池装置如下。下列说
法错误的是
A．每个晶胞中
个数为12
B．该晶胞在yz 平面的投影为
C．
取代后，该电解质的化学式为
D．若只有
发生迁移，外电路转移的电子数与通过截面MNPQ 的
数目相等
【答案】C
【详解】A．由晶胞结构可知，Sc 原子分布在晶胞的8 个棱心和4 个面心，由均摊法算出其原子个数为
，由晶体的化学式
可知，O 原子的个数是Sc 的4 倍，因此，每个晶胞中O2-
个数为12，A 正确；
B．由晶胞结构可知，该晶胞在yz 平面的投影就是其前视图
，B 正确；
C．Ce4+ 取代La3+后，Li+数目减小并产生空位，因此，根据化合价的代数和为0 可知，取代后该电解质的化
学式为
，C 错误；
D．Li+与电子所带的电荷数目相同，只是电性不同，原电池中内电路和外电路通过的电量相等，因此，若
只有Li+发生迁移，外电路转移的电子数与通过截面MNPQ 的Li+数目相等，D 正确；
综上所述，本题选C。
（2024·河北·高考真题）我国科技工作者设计了如图所示的可充电
电池，以
为电解质，
电解液中加入1，3-丙二胺(
)以捕获
，使放电时
还原产物为
。该设计克服了
导
电性差和释放
能力差的障碍，同时改善了
的溶剂化环境，提高了电池充放电循环性能。
回答下列问题。
25．下列说法错误的是
A．放电时，电池总反应为
B．充电时，多孔碳纳米管电极与电源正极连接
C．充电时，电子由
电极流向阳极，
向阴极迁移
D．放电时，每转移
电子，理论上可转化
26．对上述电池放电时
的捕获和转化过程开展了进一步研究，电极上
转化的三种可能反应路径及
相对能量变化如图(*表示吸附态)。
下列说法错误的是
A．
捕获
的反应为
B．路径2 是优先路径，速控步骤反应式为
C．路径1、3 经历不同的反应步骤但产物相同；路径2、3 起始物相同但产物不同
D．三个路径速控步骤均涉及
转化，路径2、3 的速控步骤均伴有
再生
【答案】25．C 26．D
【分析】放电时CO2转化为MgC2O4，碳元素化合价由+4 价降低为+3 价，发生还原反应，所以放电时，多
孔碳纳米管电极为正极、
电极为负极，则充电时多孔碳纳米管电极为阳极、
电极为阴极：
定位：二次电池，放电时阳离子向正极移动，充电时阳离子向阴极移动。
电极
过程
电极反应式
电极
放电
充电
多孔碳纳米管电极
放电
充电
25．A．根据以上分析，放电时正极反应式为
、负极反应式为
，将
放电时正、负电极反应式相加，可得放电时电池总反应：
，A 正确；
B．充电时，多孔碳纳米管电极上发生失电子的氧化反应，则多孔碳纳米管在充电时是阳极，与电源正极
连接，B 正确；
C．充电时，
电极为阴极，电子从电源负极经外电路流向
电极，同时
向阴极迁移，C 错误；
D．根据放电时的电极反应式
可知，每转移
电子，有
参与反应，
因此每转移
电子，理论上可转化
，D 正确；
故选C。
26．
A．根据题给反应路径图可知，
(1，3-丙二胺)捕获
的产物为
，因此
捕获
的反应为
，A 正确；
B．由反应进程－相对能量图可知，路径2 的最大能垒最小，因此与路径1 和路径3 相比，路径2 是优先路
径，且路径2 的最大能垒为
的步骤，据反应路径2 的图示可知，该步骤有
参与反应，因此速控步骤反应式为
，B 正确；
C．根据反应路径图可知，路径1、3 的中间产物不同，即经历了不同的反应步骤，但产物均为
，
而路径2、3 的起始物均为
，产物分别为
和
，C 正确；
D．根据反应路径与相对能量的图像可知，三个路径的速控步骤中
都参与了反应，且由B 项分析可知，
路径2 的速控步骤伴有
再生，但路径3 的速控步骤为
得电子转化为
和
，没有
的
生成，D 错误；
故选D。
27．（2024·全国甲卷·高考真题）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
【答案】C
【分析】Zn 具有比较强的还原性，
具有比较强的氧化性，自发的氧化还原反应发生在Zn 与MnO2之
间，所以
电极为正极，Zn 电极为负极，则充电时
电极为阳极、Zn 电极为阴极。
【详解】A．充电时该装置为电解池，电解池中阳离子向阴极迁移，即
向阴极方向迁移，A 不正确；
B．放电时，负极的电极反应为
，则充电时阴极反应为Zn2++2e-=Zn，即充电时Zn 元素化合价
应降低，而选项中Zn 元素化合价升高，B 不正确；
C．放电时
电极为正极，正极上检测到
和少量
，则正极上主要发生的电极反应是
，C 正确；
D．放电时，Zn 电极质量减少0.65g（物质的量为0.010mol），电路中转移0.020mol 电子，由正极的主要
反应
可知，若正极上只有
生成，则生成
的物质的量为
0.020mol，但是正极上还有
生成，因此，
的物质的量小于0.020mol，D 不正确；
综上所述，本题选C。
28．（2024·安徽·高考真题）我国学者研发出一种新型水系锌电池，其示意图如下。该电池分别以
(局部结构如标注框内所示)形成的稳定超分子材料和
为电极，以
和
混合液为电解质
溶液。下列说法错误的是
A．标注框内所示结构中存在共价键和配位键
B．电池总反应为：
C．充电时，阴极被还原的
主要来自
D．放电时，消耗
，理论上转移
电子
【答案】C
【分析】由图中信息可知，该新型水系锌电池的负极是锌、正极是超分子材料；负极的电极反应式为
，则充电时，该电极为阴极，电极反应式为
；正极上发生
，则充
电时，该电极为阳极，电极反应式为
。
【详解】A．标注框内所示结构属于配合物，配位体中存在碳碳单键、碳碳双键、碳氮单键、碳氮双键和
碳氢键等多种共价键，还有由
提供孤电子对、
提供空轨道形成的配位键，A 正确；
B．由以上分析可知，该电池总反应为
，B 正确；
C．充电时，阴极电极反应式为
，被还原的Zn2+主要来自电解质溶液，C 错误；
D．放电时，负极的电极反应式为
，因此消耗0.65 g Zn（物质的量为0.01mol），理论上转移
0.02 mol 电子，D 正确；
综上所述，本题选C。
29．（2024·广西·高考真题）某新型钠离子二次电池(如图)用溶解了NaPF6的二甲氧基乙烷作电解质溶液。
放电时嵌入PbSe 中的Na 变成Na+后脱嵌。下列说法错误的是
A．外电路通过1mol 电子时，理论上两电极质量变化的差值为23g
B．充电时，阳极电极反应为：
C．放电一段时间后，电解质溶液中的Na+浓度基本保持不变
D．电解质溶液不能用NaPF6的水溶液替换
【答案】A
【分析】放电时嵌入PbSe 中的Na 变成Na+后脱嵌，则右侧电极为负极，Na 失电子生成Na+；Na+透过允许
Na+通过的隔膜从右侧进入左侧，则左侧为正极。
【详解】A．外电路通过1mol 电子时，负极有1molNa 失电子生成Na+进入右侧溶液，溶液中有1molNa+从
右侧进入左侧，并与正极的Na3-xV2(PO4)3结合，则理论上两电极质量变化的差值为2mol×23g/mol=46g，A 错
误；
B．充电时，左侧电极为阳极，Na3V2(PO4)3失电子生成Na3-xV2(PO4)3，则阳极电极反应为：
，B 正确 ；
C．放电一段时间后，负极产生的Na+的物质的量与负极区通过隔膜进入左极区的Na+的物质的量相同，进
入左极区的Na+与参加左侧正极反应的Na+的物质的量相同，所以电解质溶液中的Na+浓度基本保持不变，C
正确 ；
D．Na 能与水反应，所以电解质溶液不能用NaPF6的水溶液替换，D 正确 ；
故选 A。
30．（2024·福建·高考真题）一种兼具合成功能的新型锂电池工作原理如图。电解质为含
有机溶液。放
电过程中产生
，充电过程中电解LiCl 产生
。下列说法正确的是
A．交换膜为阴离子交换膜
B．电解质溶液可替换为LiCl 水溶液
C．理论上每生成
，需消耗2molLi
D．放电时总反应：
【答案】D
【分析】放电过程中产生
，由图可知，放电过程中氮气得到电子发生还原反应生成Li3N，
Li3N 又转化为
和LiCl，则左侧电极为正极，右侧电极为负极；
【详解】A．放电过程中负极锂失去电子形成锂离子，锂离子通过阳离子交换膜进入左侧生成
，A 错误；
B．锂为活泼金属，会和水反应，故电解质溶液不能为水溶液，B 错误；
C．充电过程中电解LiCl 失去电子发生氧化反应产生
：
，锂离子在阴极得到电子发生还
原生成锂单质：
，则每生成
，同时生成2mol Li；放电过程中，消耗6mol Li，同时生
成4mol LiCl，则整个充放电过程来看，理论上每生成
，需消耗1mol Li，C 错误；
D．由分析，放电过程中，正极氮气得到电子发生还原反应生成Li3N，Li3N 又转化为
和LiCl，
负极锂失去电子发生氧化反应生成锂离子，总反应为
，D 正
确；
故选D。
31．（2024·江西·高考真题）我国学者发明了一种新型多功能甲醛﹣硝酸盐电池，可同时处理废水中的甲
醛和硝酸根离子(如图)。下列说法正确的是
A．CuAg 电极反应为2HCHO+2H2O
4e
﹣
﹣2HCOO
═
﹣+H2↑+2OH﹣
B．CuRu 电极反应为
6H2O+8e﹣NH
═
3↑+9OH﹣
C．放电过程中，OH﹣通过质子交换膜从左室传递到右室
D．处理废水过程中溶液pH 不变，无需补加KOH
【答案】B
【分析】由原电池中电子移动方向可知，CuAg 为负极，HCHO 失去电子生成HCOO-和H2，电极方程式为：
2HCHO+4OH-
2e
﹣
﹣2HCOO
═
﹣+H2↑+2H2O，CuRu 为正极，
得到电子生成NH3，电极方程式为：
6H2O+8e﹣NH
═
3↑+9OH﹣，以此解答。
【详解】A．由分析可知，CuAg 为负极，HCHO 失去电子生成HCOO-和H2，根据得失电子守恒和电荷守恒
配平电极方程式为：2HCHO+4OH-
2e
﹣
﹣2HCOO
═
﹣+H2↑+2H2O，A 错误；
B．由分析可知，CuRu 为正极，
得到电子生成NH3，根据得失电子守恒和电荷守恒配平电极方程式为：
6H2O+8e﹣NH
═
3↑+9OH﹣，B 正确；
C．质子交换膜只允许H+通过，C 错误；
D．由分析可知，负极电极方程式为：2HCHO+4OH-
2e
﹣
﹣2HCOO
═
﹣+H2↑+2H2O，正极电极方程式为：
6H2O+8e﹣NH
═
3↑+9OH﹣，总反应为8HCHO+
7OH-=NH3
+8HCOO-+4 H2↑+2H2O，处理废水过程
中消耗OH-，溶液pH 减小，需补加 KOH，D 错误；
故选B。
32．（2023·河北·高考真题）我国科学家发明了一种以
和
为电极材料的新型电
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
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
【答案】B
【分析】
放电时，电极材料
转化为
，电极反应
-2ne-=
+2nK+，是原电池的负极，阳离子增多需要通过阳离子交换膜进入②区；二氧化锰
得到电子变成锰离子，是原电池的正极，电极反应：
，阳离子减少，多余
的阴离子需要通过阴离子交换膜进入②区，故③为碱性溶液是
电极，①为酸性溶液
是二氧化锰电极。
【详解】A．充电时，b 电极上得到电子，发生还原反应，A 正确；
B．充电时，外电源的正极连接a 电极相连，电极失去电子，电极反应为
，
B 错误；
C．放电时，①区溶液中多余的
向②区迁移，C 正确；
D．放电时，a 电极的电极反应式为
，D 正确；
故选：B。
33．（2023·全国乙卷·高考真题）室温钠-硫电池被认为是一种成本低、比能量高的能源存储系统。一种室
温钠-硫电池的结构如图所示。将钠箔置于聚苯并咪唑膜上作为一个电极，表面喷涂有硫黄粉末的炭化纤维
素纸作为另一电极。工作时，在硫电极发生反应：
S8+e-→
S
，
S
+e-→S
，2Na++
S
+2(1-
)e-
→Na2Sx
下列叙述错误的是
A．充电时Na+从钠电极向硫电极迁移
B．放电时外电路电子流动的方向是a→b
C．放电时正极反应为：2Na++
S8+2e-→Na2Sx
D．炭化纤维素纸的作用是增强硫电极导电性能
【答案】A
【分析】由题意可知放电时硫电极得电子，硫电极为原电池正极，钠电极为原电池负极。
【详解】A．充电时为电解池装置，阳离子移向阴极，即钠电极，故充电时，Na+由硫电极迁移至钠电极，
A 错误；
B．放电时Na 在a 电极失去电子，失去的电子经外电路流向b 电极，硫黄粉在b 电极上得电子与a 电极释
放出的Na+结合得到Na2Sx，电子在外电路的流向为a→b，B 正确；
C．由题给的一系列方程式相加可以得到放电时正极的反应式为2Na++
S8+2e-→Na2Sx，C 正确；
D．炭化纤维素纸中含有大量的炭，炭具有良好的导电性，可以增强硫电极的导电性能，D 正确；
故答案选A。
34．（2023·新课标卷·高考真题）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：
【答案】C
【分析】由题中信息可知，该电池中Zn 为负极、
为正极，电池的总反应为
。
【详解】A．由题信息可知，放电时，
可插入
层间形成
，
发生了还原反应，
则放电时
为正极，A 说法正确；
B．Zn 为负极，放电时Zn 失去电子变为
，阳离子向正极迁移，则放电时
由负极向正极迁移，B 说
法正确；
C．电池在放电时的总反应为
，则其在充电时的总反应为
，C 说法不正确；
D．充电阳极上
被氧化为
，则阳极的电极反应为
，D 说法正确；
综上所述，本题选C。
35．（2022·广东·高考真题）科学家基于
易溶于
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(如图)。充电时电极a 的反应为：
。下列说
法正确的是
A．充电时电极b 是阴极
B．放电时
溶液的
减小
C．放电时
溶液的浓度增大
D．每生成
，电极a 质量理论上增加
【答案】C
【详解】A．由充电时电极a 的反应可知，充电时电极a 发生还原反应，所以电极a 是阴极，则电极b 是阳
极，故A 错误；
B．放电时电极反应和充电时相反，则由放电时电极a 的反应为
可
知，NaCl 溶液的pH 不变，故B 错误；
C．放电时负极反应为
，正极反应为
，反应后
Na+和Cl-浓度都增大，则放电时NaCl 溶液的浓度增大，故C 正确；
D．充电时阳极反应为
，阴极反应为
，由得失电
子守恒可知，每生成1molCl2，电极a 质量理论上增加23g/mol 2mol=46g，故D 错误；
答案选C。
36．（2022·全国乙卷·高考真题）
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
电池(如图所示)。光照时，光催化电极产生电子
和空穴
，驱动阴
极反应
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
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
【答案】C
【分析】充电时光照光催化电极产生电子和空穴，驱动阴极反应（Li++e-=Li）和阳极反应（Li2O2+2h+=2Li+
+O2），则充电时总反应为Li2O2=2Li+O2，结合图示，充电时金属Li 电极为阴极，光催化电极为阳极；则放
电时金属Li 电极为负极，光催化电极为正极；据此作答。
【详解】A．光照时，光催化电极产生电子和空穴，驱动阴极反应和阳极反应对电池进行充电，结合阴极
反应和阳极反应，充电时电池的总反应为Li2O2=2Li+O2，A 正确；
B．充电时，光照光催化电极产生电子和空穴，阴极反应与电子有关，阳极反应与空穴有关，故充电效率
与光照产生的电子和空穴量有关，B 正确；
C．放电时，金属Li 电极为负极，光催化电极为正极，Li+从负极穿过离子交换膜向正极迁移，C 错误；
D．放电时总反应为2Li+O2=Li2O2，正极反应为O2+2Li++2e-=Li2O2，D 正确；
答案选C。
37．（2022·福建·高考真题）一种化学“自充电”的锌-有机物电池，电解质为
和
水溶
液。将电池暴露于空气中，某电极无需外接电源即能实现化学自充电，该电极充放电原理如下图所示。下
列说法正确的是
A．化学自充电时，
增大
B．化学自充电时，电能转化为化学能
C．化学自充电时，锌电极反应式：
D．放电时，外电路通过
电子，正极材料损耗
【答案】A
【详解】A．由图可知，化学自充电时，消耗O2，该反应为O2+2H2O+4e-=4OH-，
增大，故A 正确；
B．化学自充电时，无需外接电源即能实现化学自充电，该过程不是电能转化为化学能，故B 错误；
C．由图可知，化学自充电时，锌电极作阴极，该电极的电极反应式为O2+2H2O+4e-=4OH-，故C 错误；
D．放电时，1mol
转化为
，消耗2nmol
K+，外电路通过
电子时，正极物质增加0.02mol K+，增加的质量为0.02mol×39g/mol =0.78g，故D
错误；
故选A。
38．（2022·辽宁·高考真题）某储能电池原理如图。下列说法正确的是
A．放电时负极反应：
B．放电时
透过多孔活性炭电极向
中迁移
C．放电时每转移
电子，理论上
吸收
D．充电过程中，
溶液浓度增大
【答案】A
【分析】放电时负极反应：
，正极反应：Cl2+2e-=2Cl-，消耗氯气，
放电时，阴离子移向负极，充电时阳极：2Cl--2e-=Cl2，由此解析。
【详解】A． 放电时负极失电子，发生氧化反应，电极反应：
，故
A 正确；
B． 放电时，阴离子移向负极，放电时
透过多孔活性炭电极向NaCl 中迁移，故B 错误；
C． 放电时每转移
电子，正极：Cl2+2e-=2Cl-，理论上
释放
，故C 错误；
D． 充电过程中，阳极：2Cl--2e-=Cl2，消耗氯离子，
溶液浓度减小，故D 错误；
故选A。
39．（2022·浙江·高考真题）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=(E-常数)/0.059。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-(0.1mol·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
【答案】C
【详解】A． 如果玻璃薄膜球内电极的电势低，则该电极为负极、负极发生氧化反应而不是还原反应，A
错误；
B．已知：pH 与电池的电动势E 存在关系：pH=(E-常数)/0.059，则玻璃膜内外氢离子浓度的差异会引起电
动势的变化，B 错误；
C．pH 与电池的电动势E 存在关系：pH=(E-常数)/0.059，则分别测定含已知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，C 正确；
D． pH 计工作时，利用原电池原理，则化学能转化为电能，D 错误；
答案选C。
40．（2021·福建·高考真题）催化剂
(
)
Ⅱ的应用，使
电池的研究取得了新的进展。
电池结构和该催化剂作用下正极反应可能的历程如下图所示。
下列说法错误的是
A．
电池可使用有机电解液
B．充电时，
由正极向负极迁移
C．放电时，正极反应为
D．
、
、
和C 都是正极反应的中间产物
【答案】D
【详解】A．Li 是活泼金属能与水发生反应，因此不能采用水溶液作为电解质，应使用有机电解液，故A 正
确；
B．充电时原电池的负极与电源负极相连作阴极，原电池的正极与电源正极相连作阳极，阳离子由阳极向
阴极移动，则
由正极（电池中标注“＋”，实际阳极）向负极（电池中标注“－”，实际阴极）迁移，
故B 正确；
C．由装置可知，该原电池的正极为二氧化碳得电子生成C 单质，电极反应式为：
，故C 正确；
D．由正极的反应历程图示可知，C 为最终的产物，不是中间产物，故D 错误；
故选：D。
41．（2021·辽宁·高考真题）如图，某液态金属储能电池放电时产生金属化合物
。下列说法正确的是
A．放电时，M 电极反应为
B．放电时，
由M 电极向N 电极移动
C．充电时，M 电极的质量减小
D．充电时，N 电极反应为
【答案】B
【分析】由题干信息可知，放电时，M 极由于Li 比Ni 更活泼，也比N 极上的Sb、Bi、Sn 更活泼，故M 极
作负极，电极反应为：Li-e-=Li+，N 极为正极，电极反应为：3Li++3e-+Bi=Li3Bi，据此分析解题。
【详解】A．由分析可知，放电时，M 电极反应为Li-e-=Li+，A 错误；
B．由分析可知，放电时，M 极为负极，N 极为正极，故
由M 电极向N 电极移动，B 正确；
C．由二次电池的原理可知，充电时和放电时同一电极上发生的反应互为逆过程，M 电极的电极反应为：
Li++e-= Li，故电极质量增大，C 错误；
D．由二次电池的原理可知，充电时和放电时同一电极上发生的反应互为逆过程，充电时，N 电极反应为
，D 错误；
故答案为：B。
42．（2021·浙江·高考真题）某全固态薄膜锂离子电池截面结构如图所示，电极A 为非晶硅薄膜，充电时
得电子成为Li 嵌入该薄膜材料中；电极B 为
薄膜；集流体起导电作用。下列说法不正确的是
A．充电时，集流体A 与外接电源的负极相连
B．放电时，外电路通过
电子时，
薄膜电解质损失
C．放电时，电极B 为正极，反应可表示为
D．电池总反应可表示为
【答案】B
【分析】由题中信息可知，该电池充电时
得电子成为Li 嵌入电极A 中，可知电极A 在充电时作阴极，
故其在放电时作电池的负极，而电极B 是电池的正极。
【详解】A．由图可知，集流体A 与电极A 相连，充电时电极A 作阴极，故充电时集流体A 与外接电源的
负极相连，A 说法正确；
B．放电时，外电路通过a mol 电子时，内电路中有a mol
通过LiPON 薄膜电解质从负极迁移到正极，
但是LiPON 薄膜电解质没有损失
，B 说法不正确；
C．放电时，电极B 为正极，发生还原反应，反应可表示为
，C 说法正确；
D．电池放电时，嵌入在非晶硅薄膜中的锂失去电子变成
，正极上
得到电子和
变为
，故电池总反应可表示为
，D 说法正确。
综上所述，相关说法不正确的是B，本题选B。
43．（2021·广东·高考真题）火星大气中含有大量
，一种有
参加反应的新型全固态电池有望为火
星探测器供电。该电池以金属钠为负极，碳纳米管为正极，放电时
A．负极上发生还原反应
B．
在正极上得电子
C．阳离子由正极移向负极
D．将电能转化为化学能
【答案】B
【详解】根据题干信息可知，放电时总反应为4Na+3CO2=2Na2CO3+C。
A．放电时负极上Na 发生氧化反应失去电子生成Na+，故A 错误；
B．放电时正极为CO2得到电子生成C，故B 正确；
C．放电时阳离子移向还原电极，即阳离子由负极移向正极，故C 错误；
D．放电时装置为原电池，能量转化关系为化学能转化为电能和化学能等，故D 错误；
综上所述，符合题意的为B 项，故答案为B。
44．（2021·湖南·高考真题）锌溴液流电池是一种先进的水溶液电解质电池，广泛应用于再生能源储能和
智能电网的备用电源等。三单体串联锌溴液流电池工作原理如图所：
下列说法错误的是
A．放电时，N 极为正极
B．放电时，左侧贮液器中
的浓度不断减小
C．充电时，M 极的电极反应式为
D．隔膜允许阳离子通过，也允许阴离子通过
【答案】B
【分析】由图可知，放电时，N 电极为电池的正极，溴在正极上得到电子发生还原反应生成溴离子，电极
反应式为Br2+2e-=2Br-，M 电极为负极，锌失去电子发生氧化反应生成锌离子，电极反应式为Zn—2e-
=Zn2+，溴离子进入左侧，左侧溴化锌溶液的浓度增加；充电时，M 电极与直流电源的负极相连，做电解池
的阴极，N 电极与直流电源的正极相连，做阳极。
【详解】A．由分析可知，放电时，N 电极为电池的正极，故A 正确；
B．由分析可知，放电时，溶液中有Zn2+与Br-生成，通过循环回路，左侧储液器中溴化锌的浓度增大，故B
错误；
C．由分析可知，充电时，M 电极与直流电源的负极相连，做电解池的阴极，锌离子在阴极上得到电子发
生还原反应生成锌，电极反应式为Zn2++2e-=Zn，故C 正确；
D．由分析可知，放电或充电时，交换膜允许锌离子和溴离子通过，维持两侧溴化锌溶液的浓度保持不变，
故D 正确；
故选B。
45．（2021·浙江·高考真题）镍镉电池是二次电池，其工作原理示意图如下(L 为小灯泡，K1、K2为开关，
a、b 为直流电源的两极)。
下列说法不正确的是
A．断开K2、合上K1，镍镉电池能量转化形式：化学能→电能
B．断开K1、合上K2，电极A 为阴极，发生还原反应
C．电极B 发生氧化反应过程中，溶液中KOH 浓度不变
D．镍镉二次电池的总反应式：Cd+ 2NiOOH+2H2O
Cd(OH)2+2Ni(OH)2
【答案】C
【分析】根据图示，电极A 充电时为阴极，则放电时电极A 为负极，负极上Cd 失电子发生氧化反应生成
Cd(OH)2，负极反应式为Cd-2e-+2OH-=Cd(OH)2，电极B 充电时为阳极，则放电时电极B 为正极，正极上
NiOOH 得电子发生还原反应生成Ni(OH)2，正极反应式为2NiOOH+2e-+2H2O=2Ni(OH)2+2OH-，放电时总反应
为Cd+2NiOOH+2H2O=Cd(OH)2+2Ni(OH)2，据此分析作答。
【详解】A．断开K2、合上K1，为放电过程，镍镉电池能量转化形式：化学能→电能，A 正确；
B．断开K1、合上K2，为充电过程，电极A 与直流电源的负极相连，电极A 为阴极，发生还原反应，电极
反应式为Cd(OH)2+2e-=Cd+2OH-，B 正确；
C．电极B 发生氧化反应的电极反应式为2Ni(OH)2-2e-+2OH-=2NiOOH+2H2O，则电极A 发生还原反应的电极
反应式为Cd(OH)2+2e-=Cd+2OH-，此时为充电过程，总反应为Cd(OH)2+2Ni(OH)2
Cd+2NiOOH+2H2O，溶液
中KOH 浓度减小，C 错误；
D．根据分析，放电时总反应为Cd+2NiOOH+2H2O=Cd(OH)2+2Ni(OH)2，则镍镉二次电池总反应式为
Cd+2NiOOH+2H2O
Cd(OH)2+2Ni(OH)2，D 正确；
答案选C。
46．（2020·天津·高考真题）熔融钠-硫电池性能优良，是具有应用前景的储能电池。下图中的电池反应为
(x=5~3，难溶于熔融硫)，下列说法错误的是
A．Na2S4的电子式为
B．放电时正极反应为
C．Na 和Na2Sx 分别为电池的负极和正极
D．该电池是以
为隔膜的二次电池
【答案】C
【分析】根据电池反应：
可知，放电时，钠作负极，发生氧化反应，电极反应为：Na-e-=
Na+，硫作正极，发生还原反应，电极反应为
，据此分析。
【详解】A．Na2S4属于离子化合物，4 个硫原子间形成三对共用电子对，电子式为
，故A 正确；
B．放电时发生的是原电池反应，正极发生还原反应，电极反应为：
，故B 正确；
C．放电时，Na 为电池的负极，正极为硫单质，故C 错误；
D．放电时，该电池是以钠作负极，硫作正极的原电池，充电时，是电解池，
为隔膜，起到电
解质溶液的作用，该电池为二次电池，故D 正确；
答案选C。
47．（2020·山东·高考真题）微生物脱盐电池是一种高效、经济的能源装置，利用微生物处理有机废水获
得电能，同时可实现海水淡化。现以NaCl 溶液模拟海水，采用惰性电极，用下图装置处理有机废水(以含
CH3COO-的溶液为例)。下列说法错误的是
A．负极反应为
B．隔膜1 为阳离子交换膜，隔膜2 为阴离子交换膜
C．当电路中转移1mol 电子时，模拟海水理论上除盐58.5g
D．电池工作一段时间后，正、负极产生气体的物质的量之比为2:1
【答案】B
【分析】据图可知a 极上CH3COOˉ 转化为CO2和H+，C 元素被氧化，所以a 极为该原电池的负极，则b 极为
正极。
【详解】A．a 极为负极，CH3COOˉ 失电子被氧化成CO2和H+，结合电荷守恒可得电极反应式为
CH3COOˉ+2H2O-8eˉ=2CO2↑+7H+，故A 正确；
B．为了实现海水的淡化，模拟海水中的氯离子需要移向负极，即a 极，则隔膜1 为阴离子交换膜，钠离子
需要移向正极，即b 极，则隔膜2 为阳离子交换膜，故B 错误；
C．当电路中转移1mol 电子时，根据电荷守恒可知，海水中会有1molClˉ 移向负极，同时有1molNa+移向正
极，即除去1molNaCl，质量为58.5g，故C 正确；
D．b 极为正极，水溶液为酸性，所以氢离子得电子产生氢气，电极反应式为2H++2eˉ=H2↑，所以当转移
8mol 电子时，正极产生4mol 气体，根据负极反应式可知负极产生2mol 气体，物质的量之比为4:2=2:1，
故D 正确；
故答案为B。
48．（2020·全国III 卷·高考真题）一种高性能的碱性硼化钒(VB2)—空气电池如下图所示，其中在VB2电极
发生反应：
该电池工作时，下列说法错误的是
A．负载通过0.04 mol 电子时，有0.224 L(标准状况)O2参与反应
B．正极区溶液的pH 降低、负极区溶液的pH 升高
C．电池总反应为
D．电流由复合碳电极经负载、VB2电极、KOH 溶液回到复合碳电极
【答案】B
【分析】根据图示的电池结构，左侧VB2发生失电子的反应生成
和
，反应的电极方程式如题干
所示，右侧空气中的氧气发生得电子的反应生成OH-，反应的电极方程式为O2+4e-+2H2O=4OH-，电池的总
反应方程式为4VB2+11O2+20OH-+6H2O=8
+4
，据此分析。
【详解】A．当负极通过0.04mol 电子时，正极也通过0.04mol 电子，根据正极的电极方程式，通过
0.04mol 电子消耗0.01mol 氧气，在标况下为0.224L，A 正确；
B．反应过程中正极生成大量的OH-使正极区pH 升高，负极消耗OH-使负极区OH-浓度减小pH 降低，B 错误；
C．根据分析，电池的总反应为4VB2+11O2+20OH-+6H2O=8
+4
，C 正确；
D．电池中，电子由VB2电极经负载流向复合碳电极，电流流向与电子流向相反，则电流流向为复合碳电极
→负载→VB2电极→KOH 溶液→复合碳电极，D 正确；
故选B。
【点睛】本题在解答时应注意正极的电极方程式的书写，电解质溶液为碱性，则空气中的氧气得电子生成
氢氧根；在判断电池中电流流向时，电流流向与电子流向相反。
49．（2020·全国I 卷·高考真题）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
B．放电时，1 mol CO2转化为HCOOH，转移的电子数为2 mol
C．充电时，电池总反应为
D．充电时，阳极室溶液中OH−浓度升高
【答案】D
【分析】由题可知，放电时，CO2转化为HCOOH，即CO2发生还原反应，故放电时右侧电极为正极，左侧
电极为负极，Zn 发生氧化反应生成
；充电时，右侧为阳极，H2O 发生氧化反应生成O2，左侧为阴
极，
发生还原反应生成Zn，以此分析解答。
【详解】A．放电时，负极上Zn 发生氧化反应，电极反应式为：
，故A 正确，不选；
B．放电时，CO2转化为HCOOH，C 元素化合价降低2，则1molCO2转化为HCOOH 时，转移电子数为
2mol，故B 正确，不选；
C．充电时，阳极上H2O 转化为O2，负极上
转化为Zn，电池总反应为：
，故C 正确，不选；
D．充电时，阳极的电极反应式为：
，溶液中H+浓度增大，溶液中c(H+)•c(OH-)=KW，
温度不变时，KW不变，因此溶液中OH-浓度降低，故D 错误，符合题意；
答案选D。
50．（2019·天津·高考真题）我国科学家研制了一种新型的高比能量锌-碘溴液流电池，其工作原理示意图
如下。图中贮液器可储存电解质溶液，提高电池的容量。下列叙述不正确的是
A．放电时，a 电极反应为
B．放电时，溶液中离子的数目增大
C．充电时，b 电极每增重
，溶液中有
被氧化
D．充电时，a 电极接外电源负极
【答案】D
【分析】放电时，Zn 是负极，负极反应式为Zn-2e－═Zn2＋，正极反应式为I2Br－+2e－=2I－+Br－，充电时，阳
极反应式为Br－+2I－-2e－=I2Br－、阴极反应式为Zn2＋+2e－=Zn，只有阳离子能穿过交换膜，阴离子不能穿过
交换膜，据此分析解答。
【详解】A、放电时，a 电极为正极，碘得电子变成碘离子，正极反应式为I2Br－+2e－=2I－+Br－，故A 正确；
B、放电时，正极反应式为I2Br－+2e－=2I－+Br－，溶液中离子数目增大，故B 正确；
C、充电时，b 电极反应式为Zn2＋+2e－=Zn，每增加0.65g，转移0.02mol 电子，阳极反应式为Br－+2I－-2e－
=I2Br－，有0.02molI－失电子被氧化，故C 正确；
D、充电时，a 是阳极，应与外电源的正极相连，故D 错误；
故选D。
【点睛】本题考查化学电源新型电池，会根据电极上发生的反应判断正负极是解本题关键，会正确书写电
极反应式，易错选项是B，正极反应式为I2Br－+2e－=2I－+Br－，溶液中离子数目增大。
51．（2019·全国III 卷·高考真题）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，设计了采用强碱性电解质的3D−Zn—NiOOH 二次电池，结构如下图所
示。电池反应为Zn(s)+2NiOOH(s)+H2O(l)
ZnO(s)+2Ni(OH)2(s)。以下说法不正确的是
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
【答案】D
【详解】A、三维多孔海绵状Zn 具有较高的表面积，吸附能力强，所沉积的ZnO 分散度高，A 正确；
B、充电相当于是电解池，阳极发生失去电子的氧化反应，根据总反应式可知阳极是Ni(OH)2失去电子转化
为NiOOH，电极反应式为Ni(OH)2(s)＋OH－(aq)－e－＝NiOOH(s)＋H2O(l)，B 正确；
C、放电时相当于是原电池，负极发生失去电子的氧化反应，根据总反应式可知负极反应式为Zn(s)＋2OH－
(aq)－2e－＝ZnO(s)＋H2O(l)，C 正确；
D、原电池中阳离子向正极移动，阴离子向负极移动，则放电过程中OH－通过隔膜从正极区移向负极区，D
错误。
答案选D。
52．（2018·全国III 卷·高考真题）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
【答案】D
【详解】A．放电时，O2与Li+在多孔碳电极处反应，说明电池内，Li+向多孔碳电极移动，因为阳离子移向
正极，所以多孔碳电极为正极，A 错误；
B．因为多孔碳电极为正极，外电路电子应该由锂电极流向多孔碳电极（由负极流向正极），B 错误；
C．充电和放电时电池中离子的移动方向应该相反，放电时，Li+向多孔碳电极移动，充电时向锂电极移动，
C 错误；
D．根据图示和上述分析，电池的正极反应是O2与Li+得电子转化为Li2O2-X，电池的负极反应是单质Li 失电
子转化为Li+，所以总反应为：2Li + （1—
）O2 ＝ Li2O2-X，充电的反应与放电的反应相反，所以为Li2O2-X
＝ 2Li +（1—
）O2，选项D 正确；
答案选D。
53．（2018·全国II 卷·高考真题）我国科学家研发了一种室温下“可呼吸”的Na－CO2二次电池。将
NaClO4溶于有机溶剂作为电解液，钠和负载碳纳米管的镍网分别作为电极材料，电池的总反应为：3CO2＋
4Na
2Na2CO3＋C。下列说法错误的是
A．放电时，ClO4－向负极移动
B．充电时释放CO2，放电时吸收CO2
C．放电时，正极反应为：3CO2＋4e－=2CO3
2－＋C
D．充电时，正极反应为：Na＋＋e－=Na
【答案】D
【分析】原电池中负极发生失去电子的氧化反应，正极发生得到电子的还原反应，阳离子向正极移动，阴
离子向负极移动，充电可以看作是放电的逆反应，据此解答。
【详解】A. 放电时是原电池，阴离子ClO4－向负极移动，A 正确；
B. 电池的总反应为3CO2+4Na
2Na2CO3+C，因此充电时释放CO2，放电时吸收CO2，B 正确；
C. 放电时是原电池，正极是二氧化碳得到电子转化为碳，反应为：3CO2+4e−＝2CO3
2－+C，C 正确；
D. 充电时是电解，正极与电源的正极相连，作阳极，发生失去电子的氧化反应，反应为2CO3
2－+C－4e−＝
3CO2，D 错误。答案选D。
【点睛】本题以我国科学家发表在化学顶级刊物上的“一种室温下可呼吸的钠、二氧化碳二次电池”为载
体考查了原电池和电解池的工作原理，掌握原电池和电解池的工作原理是解答的关键，注意充电与放电关
系的理解。本题很好的弘扬了社会主义核心价值观个人层面的爱国精神，落实了立德树人的教育根本任务。
54．（2016·四川·高考真题）某电动汽车配载一种可充放电的锂离子电池。放电时电池的总反应为：Li1-
xCoO2+LixC6=LiCoO2+ C6(x<1)。下列关于该电池的说法不正确的是
A．放电时，Li+在电解质中由负极向正极迁移
B．放电时，负极的电极反应式为LixC6-xe-= xLi++ C6
C．充电时，若转移1mole-，石墨C6电极将增重7xg
D．充电时，阳极的电极反应式为LiCoO2-xe-=Li1-xCoO2+xLi+
【答案】C
【详解】A．放电时，负极LixC6失去电子得到Li+，在原电池中，阳离子移向正极，则Li+在电解质中由负极
向正极迁移，故A 正确；
B．放电时，负极LixC6失去电子产生Li+，电极反应式为LixC6-xe- xLi
═
++C6，故B 正确；
C．充电时，石墨(C6)电极变成LixC6，电极反应式为：xLi++C6+xe- Li
═
xC6，则石墨(C6)电极增重的质量就是锂离
子的质量，根据关系式：
xLi+～～～xe-
1mol 1mol
可知若转移1mole-，就增重1molLi+，即7g，故C 错误；
D．正极上Co 元素化合价降低，放电时，电池的正极反应为：Li1-xCoO2+xLi++xe- LiCoO
═
2，充电是放电的逆反
应，故D 正确；故选C。
【点晴】明确电池反应中元素的化合价变化及原电池的工作原理是解题关键，放电时的反应为Li1-
xCoO2+LixC6 LiCoO
═
2+C6，Co 元素的化合价降低，Co 得到电子，则Li1-xCoO2为正极，LixC6为负极，Li 元素的化
合价升高变成Li+，结合原电池中负极发生氧化反应，正极发生还原反应，充电是放电的逆过程，据此解答。
55．（2016·全国III 卷·高考真题）锌–空气燃料电池可用作电动车动力电源，电池的电解质溶液为KOH 溶
液，反应为2Zn+O2+4OH–+2H2O===2Zn(OH)4
2-。下列说法正确的是
A．充电时，电解质溶液中K+向阳极移动
B．充电时，电解质溶液中c(OH－) 逐渐减小
C．放电时，负极反应为：Zn+4OH–-2e–= Zn(OH)4
2－
D．放电时，电路中通过2mol 电子，消耗氧气22.4L（标准状况）
【答案】C
【详解】A．充电时，阳离子向阴极移动，即K＋向阴极移动，A 项错误；
B．放电时总反应为2Zn+O2+4OH–+ 2H2O=2Zn(OH)4
2-，则充电时生成氢氧化钾，溶液中的氢氧根离子浓度增
大，B 项错误；
C．放电时，锌在负极失去电子，电极反应为Zn+4OH–-2e–=Zn(OH)4
2-，C 项正确；
D．标准状况下22.4L 氧气的物质的量为1 摩尔，电路中转移4 摩尔电子，D 项错误；
答案选C。
【点睛】电极反应式的书写是电化学中必考的一项内容，一般先写出还原剂（氧化剂）和氧化产物（还原
产物），然后标出电子转移的数目，最后根据原子守恒和电荷守恒完成缺项部分和配平反应方程式，作为
原电池，正极反应式为：O2＋2H2O＋4e－=4OH－，负极电极反应式为：Zn+4OH–-2e–=Zn(OH)4
2-；充电是电解
池，阳离子在阴极上放电，阴离子在阳极上放电，即阳离子向阴极移动，阴离子向阳极移动，对可充电池
来说，充电时原电池的正极接电源正极，原电池的负极接电源的负极，不能接反，否则发生危险或电极互
换，电极反应式是原电池电极反应式的逆过程；涉及到气体体积，首先看一下有没有标准状况，如果有，
进行计算，如果没有必然是错误选项。
56．（2016·浙江·高考真题）金属（M）–空气电池（如图）具有原料易得、能量密度高等优点，有望成
为新能源汽车和移动设备的电源。该类电池放电的总反应方程式为：4M+nO2+2nH2O=4M(OH) n。已知：电
池的“理论比能量”指单位质量的电极材料理论上能释放出的最大电能。下列说法不正确的是
A．采用多孔电极的目的是提高电极与电解质溶液的接触面积，并有利于氧气扩散至电极表面
B．比较Mg、Al、Zn 三种金属–空气电池，Al–空气电池的理论比能量最高
C．M–空气电池放电过程的正极反应式：4Mn++nO2+2nH2O+4ne–=4M(OH)n
D．在M–空气电池中，为防止负极区沉积Mg(OH)2，宜采用中性电解质及阳离子交换膜
【答案】C
【详解】A．反应物接触面积越大，反应速率越快，所以采用多孔电极的目的是提高电极与电解质溶液的
接触面积，并有利于氧气扩散至电极表面，从而提高反应速率，故A 正确；
B．电池的“理论比能量”指单位质量的电极材料理论上能释放出的最大电能，则单位质量的电极材料失
去电子的物质的量越多则得到的电能越多，假设质量都是1g 时，这三种金属转移电子物质的量分别为
×2=
mol、
×3=
mol、
×2=
mol，所以Al−空气电池的理论比能量最高，故B
正确；
C．正极上氧气得电子和水反应生成OH−，因为是阴离子交换膜，所以阳离子不能进入正极区域，则正极反
应式为O2+2H2O+4e−=4OH−，故C 错误；
D．负极上Mg 失电子生成Mg2+，为防止负极区沉积Mg(OH)2，则阴极区溶液不能含有大量OH−，所以宜采
用中性电解质及阳离子交换膜，故D 正确；
故选C。
57．（2025·广东·高考真题）某理论研究认为：燃料电池(图b)的电极Ⅰ和Ⅱ上所发生反应的催化机理示意
图分别如图a 和图c，其中
获得第一个电子的过程最慢。由此可知，理论上
知识点03 燃料电池
A．负极反应的催化剂是ⅰ
B．图a 中，ⅰ到ⅱ过程的活化能一定最低
C．电池工作过程中，负极室的溶液质量保持不变
D．相同时间内，电极Ⅰ和电极Ⅱ上的催化循环完成次数相同
【答案】C
【分析】该燃料电池为氢氧燃料电池，由图可知该原电池的电解质溶液为酸性，氢气发生氧化反应，做负
极，电极方程式为：
；氧气发生还原反应，做正极，电极方程式为：
。
【详解】A．由分析可知，氧气发生还原反应，做正极，正极反应的催化剂是ⅰ，A 错误；
B．图a 中，ⅰ到ⅱ过程为
获得第一个电子的过程，根据题中信息，
获得第一个电子的过程最慢，则
ⅰ到ⅱ过程的活化能一定最高，B 错误；
C．氢气发生氧化反应，做负极，电极方程式为：
，同时，反应负极每失去1 个电子，就会
有一个H+通过质子交换膜进入正极室，故电池工作过程中，负极室的溶液质量保持不变，C 正确；
D．由图a、c 可知，氧气催化循环一次需要转移4 个电子，氢气催化循环一次需要转移2 个电子，相同时
间内，电极Ⅰ和电极Ⅱ上的催化循环完成次数不相同，D 错误；
故选C。
58．（2024·全国甲卷·高考真题）人类对能源的利用经历了柴薪、煤炭和石油时期，现正向新能源方向高
质量发展。下列有关能源的叙述错误的是
A．木材与煤均含有碳元素
B．石油裂化可生产汽油
C．燃料电池将热能转化为电能
D．太阳能光解水可制氢
【答案】C
【详解】A．木材的主要成分为纤维素，纤维素中含碳、氢、氧三种元素，煤是古代植物埋藏在地下经历
了复杂的变化逐渐形成的固体，是有机物和无机物组成的复杂混合物，主要含碳元素，A 正确；
B．石油裂化是将相对分子质量较大、沸点较高的烃断裂为相对分子质量较小、沸点较低的烃的过程，汽
油的相对分子质量较小，可以通过石油裂化的方式得到，B 正确；
C．燃料电池是将燃料的化学能变成电能的装置，不是将热能转化为电能，C 错误；
D．在催化剂作用下，利用太阳能光解水可以生成氢气和氧气，D 正确；
故答案选C。
59．（2024·湖南·高考真题）近年来，我国新能源产业得到了蓬勃发展，下列说法错误的是
A．理想的新能源应具有资源丰富、可再生、对环境无污染等特点
B．氢氧燃料电池具有能量转化率高、清洁等优点
C．锂离子电池放电时锂离子从负极脱嵌，充电时锂离子从正极脱嵌
D．太阳能电池是一种将化学能转化为电能的装置
【答案】D
【详解】A．理想的新能源应具有可再生、无污染等特点，故A 正确；
B．氢氧燃料电池利用原电池将化学能转化为电能，对氢气与氧气反应的能量进行利用，减小了直接燃烧
的热量散失，产物无污染，故具有能量转化率高、清洁等优点，B 正确；
C．脱嵌是锂从电极材料中出来的过程，放电时，负极材料产生锂离子，则锂离子在负极脱嵌，则充电时，
锂离子在阳极脱嵌，C 正确；
D．太阳能电池是一种将太阳能转化为电能的装置，D 错误；
本题选D。
60．（2021·山东·高考真题）以KOH 溶液为离子导体，分别组成CH3OH—O2、N2H4—O2、(CH3)2NNH2—O2清
洁燃料电池，下列说法正确的是
A．放电过程中，K+均向负极移动
B．放电过程中，KOH 物质的量均减小
C．消耗等质量燃料，(CH3)2NNH2—O2燃料电池的理论放电量最大
D．消耗1molO2时，理论上N2H4—O2燃料电池气体产物的体积在标准状况下为11.2L
【答案】C
【分析】碱性环境下，甲醇燃料电池总反应为：2CH3OH+3O2+4KOH=2K2CO3+6H2O；N2H4-O2清洁燃料电池总
反应为：N2H4+O2=N2+2H2O；偏二甲肼[(CH3)2NNH2]中C 和N 的化合价均为-2 价，H 元素化合价为+1 价，所
以根据氧化还原反应原理可推知其燃料电池的总反应为：(CH3)2NNH2+4O2+4KOH=2K2CO3+N2+6H2O，据此结
合原电池的工作原理分析解答。
【详解】A．放电过程为原电池工作原理，所以钾离子均向正极移动，A 错误；
B．根据上述分析可知，N2H4-O2清洁燃料电池的产物为氮气和水，其总反应中未消耗KOH，所以KOH 的物
质的量不变，其他两种燃料电池根据总反应可知，KOH 的物质的量减小，B 错误；
C．理论放电量与燃料的物质的量和转移电子数有关，设消耗燃料的质量均为mg，则甲醇、N2H4和
(CH3)2NNH2放电量（物质的量表达式）分别是：
、
、
，通过比较可知
(CH3)2NNH2理论放电量最大，C 正确；
D．根据转移电子数守恒和总反应式可知，消耗1molO2生成的氮气的物质的量为1mol，在标准状况下为
22.4L，D 错误；
故选C。
61．(2019·新课标Ⅰ卷·高考真题)利用生物燃料电池原理研究室温下氨的合成，电池工作时MV2+/MV+在电
极与酶之间传递电子，示意图如下所示。下列说法错误的是
A． 相比现有工业合成氨，该方法条件温和，同时还可提供电能
B． 阴极区，
氢化酶作用下发生反应H2+2MV2+=2H++2MV+
C． 正极区，固氮酶
催化剂，N2发生还原反应生成NH3
D． 电池工作时质子通过交换膜由负极区向正极区移动
【答案】B
【解析】由生物燃料电池的示意图可知，左室电极为燃料电池的负极，MV+在负极失电子发生氧化反应生
成MV2+，电极反应式为MV+—e—= MV2+，放电生成的MV2+在氢化酶的作用下与H2反应生成H+和MV+，
反应的方程式为H2+2MV2+=2H++2MV+；右室电极为燃料电池的正极，MV2+在正极得电子发生还原反应生
成MV+，电极反应式为MV2++e—= MV+，放电生成的MV+与N2在固氮酶的作用下反应生成NH3和MV2+，
反应的方程式为N2+6H++6MV+=6MV2++NH3，电池工作时，氢离子通过交换膜由负极向正极移动。A 项，
相比现有工业合成氨，该方法选用酶作催化剂，条件温和，同时利用MV+和MV2+的相互转化，化学能转
化为电能，故可提供电能，故A 正确；B 项，左室为负极区，MV+在负极失电子发生氧化反应生成MV2+，
电极反应式为MV+—e—= MV2+，放电生成的MV2+在氢化酶的作用下与H2反应生成H+和MV+，反应的方程
式为H2+2MV2+=2H++2MV+，故B 错误；C 项，右室为正极区，MV2+在正极得电子发生还原反应生成
MV+，电极反应式为MV2++e—= MV+，放电生成的MV+与N2在固氮酶的作用下反应生成NH3和MV2+，故C
正确；D 项，电池工作时，氢离子(即质子)通过交换膜由负极向正极移动，故D 正确。故选B。
62．（2017·上海·高考真题）能量转化率大；氧化剂和还原剂可以不断从外部输入；电极产物可以不断输
出；且能代替汽油作为汽车的动力，能持续使用的新型电池为
A．锂电池
B．燃料电池
C．干电池
D．铅蓄电池
【答案】B
【详解】A. 锂电池中的氧化剂和还原剂不能从外部输入，电极产物不能不断输出，选项A 错误；
B. 燃料电池的能量转化率大；氧化剂和还原剂可以不断从外部输入；电极产物可以不断输出；且能代替汽
油作为汽车的动力，选项B 正确；
C. 干电池的氧化剂和还原剂不能从外部输入，电极产物不能不断输出，选项C 错误；
D. 铅蓄电池的氧化剂和还原剂不能从外部输入，电极产物不能不断输出，选项D 错误；
答案选B。
63．(2020·江苏·高考真题节选)(2) HCOOH 燃料电池。研究 HCOOH 燃料电池性能的装置如图-2 所示，两
电极区间用允许K+、H+通过的半透膜隔开。
①电池负极电极反应式为_____________；放电过程中需补充的物质A 为_________(填化学式)。
②图-2 所示的 HCOOH 燃料电池放电的本质是通过 HCOOH 与O2的反应，将化学能转化为电能，其
反应的离子方程式为_______________。
【答案】(2)①HCOOˉ+2OHˉ－2eˉ= HCO3
-+H2O H2SO4
②2HCOOH+O2+2OHˉ = 2 HCO3
-+2H2O 或2HCOOˉ+O2= 2 HCO3
-
【解析】(2)①左侧为负极，碱性环境中HCOOˉ 失电子被氧化为HCO3
-，根据电荷守恒和元素守恒可得电
极反应式为HCOOˉ+2OHˉ－2eˉ= HCO3
-+H2O；电池放电过程中，钾离子移向正极，即右侧，根据图示可知
右侧的阴离子为硫酸根，而随着硫酸钾不断被排除，硫酸根逐渐减少，铁离子和亚铁离子进行循环，所以
需要补充硫酸根，为增强氧气的氧化性，溶液最好显酸性，则物质A 为H2SO4；②根据装置图可知电池放
电的本质是HCOOH 在碱性环境中被氧气氧化为HCO3
-，根据电子守恒和电荷守恒可得离子方程式为
2HCOOH+O2+2OHˉ = 2 HCO3
-+2H2O 或2HCOOˉ+O2= 2 HCO3
-。
