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
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
【答案】 D
【详解】负极是铁发生氧化反应,A 项错误;正极是石墨,H+在正极发生还原反应,B 项错误;电池工作一段时间
后,右池中H+在石墨棒上被还原为H2,溶液的pH 增大,C 项错误;盐桥中的Cl-移向负极,电池工作一段时间
后,NaCl 溶液中c(Cl-)增大,D 项正确。
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
【答案】 D
【详解】甲不是原电池，故A 错误；甲中锌棒直接与稀H2SO4接触，发生化学腐蚀，乙中构成了原电池，
负极失去电子速率加快，因此正极放出氢气的速率增大，故B 错误;甲装置没有构成原电池，所以溶液中的
离子不会发生定向移动，故C 错误;盐桥的优点能平衡电荷，提高电池的效率，D 正确
故答案为D
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↑
【答案】B
【解析】②中Mg 不与NaOH 溶液反应，而Al 能和NaOH 溶液反应失去电子，故Al 是负极；③中Fe 在浓
硝酸中钝化，Cu 和浓HNO3 反应失去电子作负极，A、C 错；②中电池总反应式为2Al＋2NaOH＋
6H2O===2Na[Al(OH)4]＋3H2↑，负极反应式为Al＋4OH－－3e－===[Al(OH)4]－，二者相减得到正极反应式为
2H2O＋2e－===2OH－＋H2↑，B 正确；④中Cu 是正极，电极反应式为O2＋2H2O＋4e－===4OH－，D 错。
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
____________________________________________。
【答案】（1）a H 2−2e
−
¿ O2+ 4 e
−+ 4 H
+
¿
（2）正 CO2＋2e－＋2H＋===HCOOH
【详解】（1）由题图中电子流向可知，a极为负极，通入H 2，b极为正极，通入O2 。电解
质溶液为酸性溶液，负极反应式为H 2−2e
−
¿ ，正极反应式为
O2+ 4 e
−+ 4 H
+
¿。
(2)从图示可以看出，左侧H2O 转变成O2，O 元素被氧化，电极a 为负极，电极反应式为2H2O－4e－===4H
＋＋O2↑，H＋通过质子交换膜进入右侧发生反应，右侧通入的CO2转变成HCOOH，C 元素被还原，电极b
为正极，电极反应式为CO2＋2e－＋2H＋===HCOOH。
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
【答案】C
【解析】把四个实验从左到右分别编号为①②③④，则由实验①可知，a 作原电池负极，b 作原电池正极，
金属活动性：a>b；由实验②可知，b 极有气体产生，c 极无变化，则活动性：b>c；由实验③可知，d 极溶
解，则d 作原电池负极，c 作正极，活动性：d>c；由实验④可知，电流从a 极流向d 极，则d 极为原电池
负极，a 极为原电池正极，活动性：d>a，综上所述可知活动性：d>a>b>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
【答案】B
【解析】设计双液原电池时,电解液与所接触的电极不能发生氧化还原反应,因此B 项符合题意。
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＋
【答案】D
【解析】铁作负极，电极反应式为：Fe－2e－===Fe2＋，放电时变成Fe2＋进入溶液，A 正确；空气氧化Fe2
＋，生成Fe3＋，Fe3＋水解产生氢氧化铁胶体，有混凝作用，B 正确；氢氧化铁胶体具有吸附性，可吸附污染
物中的微粒，C 正确；石墨为正极，发生还原反应，应该得电子，电极反应式为：2NO＋6e －＋
4H2O===N2↑＋8OH－，D 错误。
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
【答案】D
【分析】根据电池总反应方程式可知：Zn 为负极，发生氧化反应，电极反应式为：Zn-2e-+2OH-=ZnO+H2O，
MnO2为正极，发生还原反应，电极反应式为：MnO2+e-+H2O=MnOOH+OH-。电池工作时，阳离子向正极定
向移动，阴离子向负极定向移动。
【详解】A．根据反应总方程式可知，电池工作时，锌为负极，则Zn电极电势低，A 错误；
B．根据电池反应方程式可知：电池工作时，Mn 元素化合价降低，得到电子被还原，所以MnO2发生还原
反应，B 错误；
C．电池工作时，OH-会向正电荷较多的负极定向移动，即OH-通过隔膜向负极移动，C 错误；
D．根据Zn+2MnO2+ H2O =ZnO+2MnOOH，故每生成l mol MnOOH，消耗0.5mol 锌，
即65g/mol×0.5mol=32.5g，D 正确；
故合理选项是D。
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
【答案】D
【解析】放电时,a 极上得到电子,为正极,发生还原反应,b 极上失去电子,为负极,发生氧化反应,A 项错误;放电
时,a 极为正极,b 极为负极,充电时,a 极接电源正极,b 极接电源负极,B 项错误;放电时,a 极为正极,b 极为负极,a
极电势比b 极电势高,C 项错误;充电时,a 极为阳极,根据串联电路中,电流处处相等,外电路每通过1 mol e-,固
体电解质中有1 mol F-移向a 极,D 项正确。
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
【答案】B
【解析】从方程式可以看出，充电时阴极的电极反应为：C＋xe－＋xNa＋===NaxC，Na＋从阳极脱嵌，经电
解质嵌入阴极，A 正确；金属钠与水能反应，故电解质不能为水溶液，B 错误；放电时：正极为Na3－
x(VOPO4)2F 得电子，电极反应式为：Na3－x(VOPO4)2F＋xe－＋xNa＋===Na3(VOPO4)2F，C 正确；负极反应为：
NaxC－xe－===C＋xNa＋， 质量减少23 g 时电路中转移电子数为1 mol，阳极电极式为：2H2O－4e－===4H＋
＋O2↑，阳极产生氧气0.25 mol，标况下的体积为5.6 L，D 正确。
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
【答案】D
【详解】燃料电池中,通入氧气的电极为正极,在碱性条件下的电极反应为O2+4e-+2H2O
4OH-;通入燃料肼
的电极为负极,电极反应为N2H4-4e-+4OH-
N2+4H2O,该电池的总反应为N2H4+O2
N2+2H2O。任何电池
都不可能将化学能完全转化为电能,A 项错误;放电时负极反应消耗OH-且生成H2O,负极区溶液pH 减小,B 项
错误;负极的电极反应为N2H4-4e-+4OH-
N2+4H2O,C 项错误;由正、负极的电极反应可知,负极区消耗的
NaOH 与正极区生成的NaOH 物质的量相等,D 项正确。
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
【答案】D
【解析】由图可知，HCOO－发生氧化反应生成HCO，Fe3＋发生还原反应生成Fe2＋，则左侧电极是负极，
电极反应为HCOO－＋2OH－－2e－===HCO＋H2O，A 错误；左侧通入HCOOH、KOH 溶液，右侧生成
K2SO4，K＋要透过隔膜向右侧迁移，故隔膜为阳离子交换膜，右侧储液池中发生反应：4Fe2＋＋O2＋4H＋
===4Fe3＋＋2H2O，反应中消耗H2SO4，因此储液池中需补充的物质M 为H2SO4，B 错误；题目中未指明消
耗的氧气是否处于标准状况，不能计算，C 错误；电路中转移1 mol 电子时，生成0.5 mol K2SO4，其质量
为0.5 mol×174 g/mol＝87 g，D 正确。
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( )
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
【答案】A
【解析】充电前，左右两池浓度相同，该电池两电极不存在电势差，A 错误；放电时，电子由溶液浓度较
小的一极流向浓度较大的一极，则X 是负极、Y 是正极，右池中的NO 通过离子交换膜移向左池，B 正确；
充电时，当外电路通过0.1 mol 电子时，X 电极生成0.1 mol Ag，Y 电极消耗0.1 mol Ag，所以两电极的质
量差为21.6 g，C 正确；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，充电后左池浓度小于
右池，所以放电时，电极Y 为电池的正极，D 正确。
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
【答案】C
【详解】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；
pH 与电池的电动势E 存在关系：pH＝，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；
pH 与电池的电动势E 存在关系：pH＝，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；pH 计工作时，利用原电池原理，则化学能转化为电能，D 错误。
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
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
【答案】D
【分析】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O2，最终得到H2O2，H2
在a 电极发生氧化反应，则a 极是负极，b 极是正极，据此分析解答。
【详解】A．电极a 是负极，发生氧化反应，A 错误；
B．该装置用于制取H2O2
，电极a 生成H+，阳离子向正极移动，透过A 膜，电极b 生成HO2
−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；
C．电极b 通入O2，发生还原反应，电极反应为：O2+ H2O+2e
−= HO2
−+OH
−，C 错误；
D．由题图可知，电池工作时，HO2
−、OH-和H+作用生成H2O2
，发生反应为：HO2
−+OH
−+2H
+= H2O2+ H2O，
D 正确；
故选D。
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
【答案】B
【解析】金属钠为活泼金属，作负极，镍电极为正极，正极上得到电子，发生还原反应，故A 正确；根据
原理图可知，M 电极的电极反应为2Na＋＋NO＋2e－===Na2O＋NO，然后又发生2Na2O＋O2===2Na2O2和2NO
＋O2===2NO，故B 错误；由原理图可知，Na2O 属于该过程中的中间产物，故C 正确；固体电解质能够防止
钠直接与氧气反应，能起到隔绝空气的作用，故D 正确。
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（ ）
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
【答案】C
【解析】
【分析】据图可知放电过程中C6H5OH 转化为CO2被氧化，所以M 电极为负极，Cr2O
转化为Cr(OH)3被还
原，所以N 电极为正极。
【详解】A．M 电极失电子发生氧化反应，为电池的负极，故A 错误；
B．高温条件下微生物失活，电池的效率降低，故B 错误；
C．放电过程中，苯酚发生氧化反应、作负极，结合电子守恒和电荷守恒可知电极反应式为C6H5OH-28e-
+11H2O=6CO2↑+28H+，该装置
目的是对废水进行有效处理，所以废水中不应含有大量氢离子，则负极生
成的氢离子要迁移到中间室，所以a 为阳离交换膜；正极反应为反应式为：Cr2O
+6e-+7H2O=2
Cr(OH)3↓+8OH-，氢氧根要迁移到中间室，所以b 为阴离子交换膜；迁移到中间室的氢离子和氢氧根反应生
成水使NaCl 溶液浓度降低，故C 正确；
D．N 电极为正极，Cr2O
得电子被还原为Cr(OH)3，结合电子守恒和电荷守恒可知电极反应式为Cr2O
+6e-+7H2O=2 Cr(OH)3↓+8OH-，故D 错误；
故答案为C。
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
【答案】A
【详解】H2NCH2CH2NH2 在a 电极上失电子发生氧化反应,电极反应为H2NCH2CH2NH2-16e-+4H2O
2CO2↑+N2↑+16H+,A 项正确;原电池中,阳离子向正极移动,阴离子向负极移动,故电池工作时质子(H+)通过质子
交换膜由负极区向正极区移动,B 项正确;a 电极为负极,b 电极为正极,故a 电极上的电势比b 电极上的电势
低,C 项正确;电池工作时,氧气在正极b 上得电子发生还原反应,电极反应为O2+4e-+4H+
2H2O,H+的浓度减
小,故b 电极附近溶液的pH 增大,D 项错误。
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:
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)
【答案】C
【详解】(C6H10O5)n在电极b 上失电子,转化为CO2和H+,故电极b 为负极,电极a 为正极,正极的电势高于负极,
故电势大小为电极a>电极b,A 项正确;根据已知信息可知,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结合生成H2O,光生空穴会与电极b 产生的电子结合,B 项正确;(C6H10O5)n在电极b 上失电子
生成CO2和H+,根据得失电子守恒、电荷守恒和原子守恒,电极b 的电极反应为(C6H10O5)n-24ne-+7nH2O
6nCO2↑+24nH+,C 项错误;根据电极反应,每转移24n mol 电子,右侧溶液中生成24n mol H+,同时会有24n mol
H+通过阳离子交换膜移向左侧溶液,故右侧溶液的pH 保持不变,D 项正确。
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
【答案】C
【详解】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，充电时金属锂电极为阴极，光催化电极
为阳极；则放电时金属锂电极为负极，光催化电极为正极，据此作答。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；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；放电时，金属锂电极为负极，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；放电时总反应为2Li＋O2===Li2O2，正极反
应为O2＋2Li＋＋2e－===Li2O2，D 正确。
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
【答案】C
【解析】由图可知Mg 电极作负极，电极反应式为Mg－2e－＋2OH－===Mg(OH)2，可知当外电路中流过2
mol 电子时，产生1 mol Mg(OH)2，负极材料增重2 mol OH－的质量即34 g，多孔活性炭材料电极作正极，
电极反应式为O2＋4e－＋2H2O===4OH－，原电池装置中电子由负极经负载流向正极，故电子由镁电极流向
多孔活性炭材料电极，Mg(OH)2经过灼烧可得MgO，再经过还原得到Mg，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
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
【答案】D
【解析】该电池采用的三维多孔海绵状Zn 具有较大的表面积，可以高效沉积ZnO，且所沉积的ZnO 分散
度高，A 正确；根据题干中总反应可知该电池充电时，Ni(OH)2在阳极发生氧化反应生成NiOOH，其电极
反应式为Ni(OH)2(s)＋OH－(aq)－e－===NiOOH(s)＋H2O(l)，B 正确；放电时Zn 在负极发生氧化反应生成
ZnO，电极反应式为Zn(s)＋2OH－(aq)－2e－===ZnO(s)＋H2O(l)，C 正确；电池放电过程中，OH－等阴离子
通过隔膜从正极区移向负极区，D 错误。
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
【答案】D
【解析】由装置示意图可知，放电时负极反应为Zn－2e－＋4OH－===Zn(OH)，A 项正确；放电时CO2转化
为HCOOH，C 元素化合价降低2，则1 mol CO2转化为HCOOH 时，转移电子为2 mol，B 项正确；由装置
示意图可知充电时阳极产生O2，阴极产生Zn，C 项正确；充电时阳极上发生反应：2H2O－4e－===4H＋＋
O2↑，OH－浓度降低，D 项错误。
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
【答案】D
【解析】由题意知，放电时负极反应为Li－e－===Li＋，正极反应为(2－x)O2＋4Li＋＋4e－===2Li2O2－x(x＝0
或1)，电池总反应为(1－)O2＋2Li===Li2O2－x。充电时的电池总反应与放电时的电池总反应互为逆反应，故
充电时电池总反应为Li2O2－x===2Li＋(1－)O2，D 项正确；该电池放电时，金属锂为负极，多孔碳材料为正
极，A 项错误；该电池放电时，外电路电子由锂电极流向多孔碳材料电极，B 项错误；该电池放电时，电
解质溶液中Li＋向多孔碳材料区迁移，充电时电解质溶液中的Li＋向锂电极区迁移，C 项错误。
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
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
【答案】B
【解析】该电池放电时，是原电池工作原理，充电时，是电解池工作原理，无论是放电还是充电均发生了
氧化还原反应，故A 错误；放电时，负极上钠锡合金(Na15Sn4)失电子发生氧化反应生成钠离子和锡，故B
正确；充电时，是电解池工作原理，Na＋会向阴极移动，会脱离过渡金属氧化物层，故C 错误；充电时，b
极接电源的负极，a 极接电源的正极，故D 错误。
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
【答案】A
【详解】 充电时n 接电源的负极，作电解池的阴极，Zn2＋通过阳离子交换膜向阴极定向迁移，故由左侧
流向右侧，A 正确；放电时，负极Zn 溶解生成Zn2＋，Zn2＋通过阳离子交换膜向正极定向迁移，故负极区
溶液质量不变，B 错误；充电时阴极的电极反应式为Zn2＋＋2e－===Zn，C 错误；若将阳离子交换膜换成阴
离子交换膜，放电时正、负极不会改变，D 错误。
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
【答案】C
【详解】由题意可知，铝为负极，发生氧化反应，A 项错误；原电池工作时，阳离子向正极移动，阴离子
向负极移动，B 项错误；氧气在正极得电子，发生还原反应，C 项正确；原电池中，电流由正极流向负极，
即由铂网经外电路流向铝板，D 项错误。
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－
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
【答案】A
【详解】由图可知，CO2的固定反应式为：2Li2CO3－4e－===4Li＋＋2CO2↑＋O2↑，CO2固定策略反应式和储
能系统过程Ⅱ的反应式可知，CO2 最终转化为固体物质C，Li－CO2 电池放电时总反应为4Li＋
3CO2===2Li2CO3＋C。A. CO2的固定中的电极反应式为：2Li2CO3－4e－===4Li＋＋2CO2↑＋O2↑，转移4 mol
e－生成3 mol 气体，则每生成1.5 mol 气体，可转移2 mol e－，故A 错误；B.由图，CO2通过储能系统和
CO2固定策略可转化为固体产物C，故B 正确；C.CO2通过储能系统和CO2固定策略转化为固体产物C，则
这种电化学转化方式不仅减少CO2的排放，还可将CO2作为可再生能源载体，故C 正确；D.储能系统中，
Li 失电子变成Li＋，Li－e－===Li＋，结合4Li＋＋3CO2＋4e－===2Li2CO3＋C，Li－CO2电池放电时总反应为
4Li＋3CO2===2Li2CO3＋C，故D 正确。
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
【答案】C
【详解】装置①中现象说明浓硝酸具有强氧化性，能将Fe 钝化，但形成的致密氧化膜的成分复杂，不能仅
用Fe2O3表示，A 错误；装置②中插入Cu 并连接导线后，由于Fe 表面已钝化，此时Cu 为负极，Fe 为正极，
Fe 表面的氧化物得电子发生还原反应而溶解，待氧化膜完全溶解后，Fe 为负极，Cu 为正极，然后Fe 表面
再次发生钝化，如此往复多次，B 错误；当Fe 为负极时，Fe 发生钝化，钝化过程中会产生红棕色气泡，C
正确；Cu 表面与浓硝酸发生氧化还原反应：Cu＋4HNO3(浓)===Cu(NO3)2＋2NO2↑＋2H2O，此外，当Cu 作
正极时，Cu 表面发生的电极反应为NO＋2H＋＋e－===NO2↑＋H2O，当Cu 作负极时，Cu 表面发生的电极反
应为Cu－2e－===Cu2＋，D 错误。
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
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
【解析】
【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；
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。
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
【答案】C
【解析】
【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。
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
【答案】D
【解析】
【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。
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
【答案】C
【解析】
【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。
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
【答案】C
【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。
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：
【答案】C
【解析】
【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
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。
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
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
【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。
