文档文本内容
第02 讲 原电池、化学电源
内容导航
01
命题透视·考情前瞻
对标素养，研判高考命题趋势
02
思维建模·脉络梳理
搭建知识框架，构建系统思维
03
考点精讲·靶向突破
拆解核心考点，归纳解题范式
考点一 原电池工作原理及应用
知识解构 知识点1 原电池定义及本质 ∣ 知识点2 原电池装置模型——构成条件
知识点3 原电池的工作原理 ∣ 知识点4 原电池原理的应用
考向破译 考向1 考查原电池工作原理 ∣ 考向2 考查原电池原理的应用
解题妙招 根据电池反应设计原电池的模板
考点二 化学电源
知识解构 知识点1 化学电源的优点和优劣判断标准 ∣ 知识点2 一次电池
知识点3 二次电池 ∣ 知识点4 燃料电池
考向破译 考向1 考查一次电池的工作原理及应用 ∣ 考向2 考查可充电电池的工作原理及应用
考向3 考查燃料电池的工作原理及应用 ∣ 考向4 考查多液电池的工作原理及应用
考向5 考查液流循环电池的工作原理及应用
解题妙招1 化学电源中电极反应式书写的一般方法
解题妙招2 解答可充电电池题目的思路
解题妙招3 解答燃料电池题目的几个关键点
04
真题溯源·考向感知
溯源真题逻辑，感知高考考向
命题透视·考情前瞻
——对标素养，研判高考命题趋势
考情梳理--三年真题 考向梳理
核心考点
2026 年
2025 年
2024 年
原电池工作原理及
应用
湖南卷T7，3 分
海南卷T1，2 分
海南卷T13，4 分
北京卷T14，3 分
江苏卷T8，3 分
新课标卷T12，6 分
江西卷T11，3 分
化学电源
云南卷T13，3 分
陕晋青宁卷T13，3 分
江西卷T9，3 分
四川卷T14，3 分
重庆卷T10，3 分
安徽卷T13，3 分
广东卷T16，4 分
广东卷T14，4 分
山东卷T12，4 分
江西卷T11，3 分
黑吉辽蒙卷T13，3 分
浙江1 月卷T12，3 分
北京卷T16
全国甲卷T6，3 分
广西卷T9，3 分
北京卷T3，3 分
江苏卷T8，3 分
安徽卷T11，3 分
河北卷T13，3 分
考向解读--洞悉趋势 精准预判
►命题解码：
1．从考查题型和内容上看，高考命题以选择题和非选择题呈现，考查内容主要有以下两个方面：
(1)以新型化学电源为背景，考查原电池的工作原理以及电极反应方程式的书写、离子移动方向等。
(2)与工农业生产相结合，考查电极产物的分析及检验等。
2．从命题思路上看，侧重以新型电源为载体考查原电池的工作原理。
(1)选择题：常以新型电源和生产生活、科学实验、物质制备等为背景，考查电极的判断、离子或电子
的移动方向、电子转移数目的判断和电极反应式的书写等。
(2)非选择题：与化学实验、化学平衡、离子平衡、元素及其化合物等知识相结合来综合考查，常考查
电极反应式的书写、探究原电池原理的应用。
3．根据高考命题的特点和规律，复习时要注意以下几个方面：
(1)构成原电池的基本元件有哪些；
(2)该电池有哪些特点；关注电极反应式或总反应式中出现“x”等代数形式。
(3)电极选择与电解液选择有何要求。
►复习目标：
1．理解原电池的构成、工作原理及应用，正确判断原电池的两极，能书写电极反应式和总反应方程
式。
2．了解常见化学电源的种类及其工作原理；了解燃料电池的应用。
3．能够了解新型化学电源的工作原理。
思维建模·脉络梳理
——搭建知识框架，构建系统思维
考点精讲·靶向突破
——拆解核心考点，归纳解题范式
考点一 原电池工作原理及应用
知●识●解●构
知识点1 原电池定义及本质
1．概念：原电池是把化学能转化为________的装置，
2．反应本质：自发进行的________________。
知识点2 原电池装置模型——构成条件
(1)一看反应：看是否有能自发进行的________________发生(一般是活泼性强的金属与电解质溶液反
应)。
(2)二看两电极：一般是________不同的两电极。
(3)三看是否形成闭合回路，形成闭合回路需三个条件：
①电解质溶液或________________；
②两电极________________接触；
③两电极插入________中。
得分速记
离子导体可以是电解质溶液、熔融电解质或固态离子导体，只能传导离子。
知识点3 原电池的工作原理
1．反应原理
(1)电子移动方向：锌失电子逐渐溶解变成Zn2＋进入溶液，________从负极经导线流入正极。
(2)离子移动方向：阴离子向________移动(如SO)，阳离子向________移动(如Zn2＋和H＋，溶液中H＋
在________上得电子形成氢气在铜片上冒出)。
(3)两极电极反应式
负极(锌极)________________。
正极(铜极)：________________。
总反应：________________。
2．单液原电池和双液原电池对比
比较项目
单液原电池
双液原电池
相同点
正负极，电极反应，总反应式，电极现象
不
同
点
能量
变化
化学能转化为________能和热能
化学能只转化为________能
反应
区域
两极反应在________区域
两极反应在________区域
3．双液原电池中盐桥的组成和作用
①盐桥中装有饱和的________________等溶液和琼胶制成的胶冻。
②盐桥中离子移向：盐桥含饱和KCl(KNO3)溶液，K＋移向________，Cl－(NO3－)移向________。
③盐桥的作用：
a.连接内电路，形成________；
b.平衡电荷，使原电池________产生电流。
c.减少________。
得分速记
以铜锌原电池为例构建原电池的认知模型
知识点4 原电池原理的应用
1 ．比较金属的活动性强弱：原电池中，负极一般是________________ 的金属，正极一般是
________________的金属(或非金属)。
2．加快化学反应速率：一个自发进行的氧化还原反应，创造多个________反应环境，使反应速率增
大。如在Zn 与稀硫酸反应时加入少量CuSO4溶液构成________，反应速率________。
得分速记
原电池加快反应速率的理解：在理解形成原电池可加快反应速率时，要注意对产物量的理解，Zn 与稀
硫酸反应时加入少量CuSO4溶液，锌足量时，不影响产生H2的物质的量，但稀硫酸足量时，产生H2的物
质的量要减少。
3．用于金属的防护：使被保护的金属制品作原电池________而得到保护。如要保护一个铁质的输水
管道或钢铁桥梁等，可用导线将其与一块锌块相连，使锌作原电池的________。
4．设计制作化学电源
①拆分反应：将氧化还原反应分成两个________。
②选择电极材料：将还原剂(一般为比较活泼的金属)作________极，活泼性比负极弱的金属或非金属
导体作________极。如果还原剂不是金属而是其它还原性物质，可选择惰性电极——________________作
负极。
③构成闭合回路：电解质溶液一般要能够与________发生反应，或者电解质溶液中溶解的其他物质能
与________发生反应(如溶解于溶液中的空气)。如果两个半反应分别在两个容器进行(中间连接盐桥)，则两
个容器中的电解质溶液应含有与电极材料________________的阳离子。
④画装置图：结合要求及反应特点，画出原电池装置图，标出电极材料名称、正负极、电解质溶液
等。
得分速记
画原电池装置图常见的四个失分点
(1)不注明电极材料名称或元素符号。
(2)不画出电解质溶液(或画出但不标注)。
(3)误把盐桥画成导线。
(4)不能连成闭合回路。
考●向●破●译
考向1 考查原电池工作原理
例1 已知Ag+的氧化性强于Co2+的氧化性，则关于下图所示原电池装置的说法中，正确的是( )
A．Co 电极是原电池的正极 B．盐桥中可填充KCl 饱和溶液与琼脂的混合物
C．该原电池的正极反应式为Ag++e-=Ag D．盐桥中的电解质阴离子向右侧烧杯移动
解题妙招
判断原电池正负极的6 种方法
【变式1】【变载体】如图所示，在盛有稀H2SO4的烧杯中放入用导线连接的电极X、Y，外电路中电
子流向如图所示，关于该装置的下列说法正确的是( )
A．外电路的电流方向为：X→外电路→Y
B．若两电极分别为Fe 和碳棒，则X 为碳棒，Y 为Fe
C．X 极上发生的是还原反应，Y 极上发生的是氧化反应
D．若两电极都是金属，则它们的活动性顺序为X>Y
【变式2】【变情境】下图Ⅰ、Ⅱ分别是甲、乙两组同学将反应“AsO＋2I－＋2H＋
AsO＋I2＋
H2O”设计成的原电池装置，其中C1、C2均为碳棒。甲组向图Ⅰ烧杯中逐滴加入适量浓盐酸；乙组向图ⅡB
烧杯中逐滴加入适量40% NaOH 溶液。
下列叙述中正确的是 ( )
A．甲组操作时，电流计(G)指针发生偏转 B．甲组操作时，溶液颜色变浅
C．乙组操作时，C2做正极 D．乙组操作时，C1上发生的电极反应为I2＋2e－===2I－
【变式3】【新考法—实验探究】某研究性学习小组根据反应2KMnO4＋10FeSO4＋8H2SO4===2MnSO4
＋5Fe2(SO4)3＋K2SO4＋8H2O 设计如下原电池，其中甲、乙两烧杯中各物质的物质的量浓度均为1 mol·L－
1，溶液的体积均为200 mL，盐桥中装有饱和K2SO4溶液。
回答下列问题：
(1)此原电池的正极是石墨__________(填“a”或“b”)，发生________反应。
(2)电池工作时，盐桥中的SO 移向________(填“甲”或“乙”)烧杯。
(3)两烧杯中的电极反应式分别为甲________________；乙______________。
(4)若不考虑溶液的体积变化，MnSO4浓度变为1.5 mol·L－1，则反应中转移的电子为________mol。
考向2 考查原电池原理的应用
例2 如图是某同学设计的一个简易的原电池装置，回答下列问题。
(1)若a 为镁、b 为CuCl2，则正极材料为____________，负极上的电极反应式为____________________。
(2)若a 为镁、b 为NaOH，则Mg 极上发生________反应(填“氧化”或“还
原”)，负极上的电极反应式为____________________。
(3)若a 为铜、b 为浓硝酸，则电流的方向为________，正极上的电极反应式为
________________________________________________________________________。
(4)上述事实表明，确定原电池中电极的类型时，不仅要考虑电极材料本身的性
质，还要考虑____________________。
解题妙招
根据电池反应设计原电池的模板
拆分反应
将氧化还原反应分成两个半反应(电极反应)
选择电极材料
将还原剂(一般为比较活泼金属)作负极，活泼性比负极弱的金属或非金属
导体作正极
构成闭合回路
如果两个半反应分别在两个容器中进行(中间连接盐桥)，则两个容器中的
电解质溶液应含有与电极材料相同的金属阳离子
画出装置图
结合要求及反应特点，画出原电池装置图，标出电极材料名称、正负极、
电解质溶液等
【变式1】【变载体】原电池的电极的正负不仅与电极材料的性质有关，也与电解质溶液有关。下列
说法中不正确的是( )
A．由Al、Cu、稀硫酸组成的原电池，其负极反应式为Al-3e-=Al3+
B．由Mg、Al、NaOH 溶液组成的原电池，其负极反应式为Al-3e-+4OH-=AlO2
-+2H2O
C．由Fe、Cu、FeCl3溶液组成的原电池，其负极反应式为Cu-2e-=Cu2+
D．由Al、Cu、浓硝酸组成的原电池，其负极反应式为Cu-2e-=Cu2+
【变式2】【变情境】有A、B、C、D 四块金属片，进行如下实验，据此判断四种金属的活动性顺序
是( )
①A、B 用导线相连后，同时浸入稀H2SO4溶液中，A 极为负极；
②C、D 用导线相连后，同时浸入稀H2SO4溶液中，电流由D→导线→C；
③A、C 相连后，同时浸入稀H2SO4溶液中，C 极产生大量气泡；
④B、D 相连后，同时浸入稀H2SO4溶液中，D 极发生氧化反应。
A．A＞C＞D＞B B．A＞B＞C＞D C．C＞A＞B＞D D．B＞D＞C＞A
【变式3】【变考法由A、B、C、D 四种金属按表中装置进行实验，下列叙述中正确的是
实验装置与现象
装置
甲
乙
丙
现象
A 不断溶解
C 的质量增加
A 上有气体产生
A．装置甲中的B 金属是原电池的负极
B．装置乙中的C 金属是原电池的阳极
C．装置丙中的D 金属是原电池的正极
D．四种金属的活泼性顺序是D>A>B>C
考点二 化学电源
知●识●解●构
知识点1 化学电源的优点和优劣判断标准
1．相对其他能源，电池的优点是能量转换效率较高，供能稳定可靠，形状、大小可根据需要设计，
使用方便等。
2．判断电池优劣的标准是电池单位质量或单位体积所能输出的比能量或比功率及可储存时间的长
短。
知识点2 一次电池
1．普通锌锰干电池
正极材料：MnO2
正极：2MnO2＋2NH＋2e－===________________。
负极材料：Zn
负极：Zn－2e－===________；
总反应：Zn＋2MnO2＋2NH4Cl===ZnCl2＋Mn2O3＋2NH3＋H2O；
2．碱性锌锰干电池
正极材料：MnO2
正极反应：2MnO2＋2H2O＋2e－===________________；
负极材料：Zn
负极反应：Zn＋2OH－－2e－===________；
总反应：Zn＋2MnO2＋2H2O===2MnOOH＋Zn(OH)2。
3．银锌电池
正极材料：Ag2O
正极反应：Ag2O＋H2O＋2e－===________________；
负极材料：Zn
负极反应：Zn＋2OH－－2e－===________________；
总反应：Zn＋Ag2O＋H2O===Zn(OH)2＋2Ag。
4．锂电池
Li－SOCl2电池可用于心脏起搏器。该电池的电极材料分别为锂和碳，电解液是LiAlCl4－SOCl2。
负极材料：锂
电极反应：8Li－8e－===________。
正极材料：SOCl2
正极反应：3SOCl2＋8e－===________________。
总反应：8Li＋3SOCl2===6LiCl＋Li2SO3＋2S。
知识点3 二次电池
1．特点及工作原理
(1)特点：放电后能充电复原继续使用，两个电极均参与电极反应，“放电”为________原理，“充
电”为________原理。
(2)铅蓄电池工作原理：
铅蓄电池是最常见的二次电池，负极材料是Pb，正极材料是PbO2。
铅酸蓄电池总反应：Pb＋PbO2＋2H2SO4
2PbSO4＋2H2O。
①放电时的反应
a．负极反应：Pb＋SO－2e－===________________；
b．正极反应：PbO2＋4H＋＋SO＋2e－===________________；
c．总反应：Pb＋PbO2＋2H2SO4===2PbSO4＋2H2O。
②充电时的反应
a．阴极反应：PbSO4＋2e－===________________；
b．阳极反应：PbSO4＋2H2O－2e－===________________；
c．总反应：2PbSO4＋2H2O===Pb＋PbO2＋2H2SO4。
(3)纳米硅基锂电池
一种新型二次电池，电池装置如图所示，电池反应式为xFeS2＋4LixSi
xFe＋2xLi2S＋4Si。
(1)电池放电时，Li＋由________极移向________极，电子________(填“能”或“不能”)通过聚合物隔
膜。
(2)电池充电时，a 极反应式为xFe＋2xLi2S－4xe－===________________。
2．图解二次电池的充放电
3．二次电池的充放电规律
(1)充电时电极的连接：充电的目的是使电池恢复其供电能力，因此负极应与电源的________相连以
________，可简记为负接________后作________极，正接________后作________极。
(2)工作时的电极反应式：同一电极上的电极反应式，在充电与放电时，形式上恰好是________；同一
电极周围的溶液，充电与放电时pH 的变化趋势也________。
得分速记
(1)可逆电池的充、放电不能理解为可逆反应。
(2)充电时电极的连接：正接正作阳极，负接负作阴极。
知识点4 燃料电池
1．氢氧燃料电池是目前最成熟的燃料电池，可分为酸性和碱性两种。
种类
酸性
碱性
负极反应式
________________
________________
正极反应式
________________
________________
电池总反应式
________________
备注
燃料电池的电极不参与反应，有很强的催化活性，起导电作用
2．甲烷燃料电池
①酸性介质(如H2SO4)或传导质子(H＋)固体介质
总反应式：CH4＋2O2===CO2＋2H2O。
负极反应式：CH4－8e－＋2H2O===________________。
正极反应式：2O2＋8e－＋8H＋===4H2O。
②碱性介质(如KOH)
总反应式：CH4＋2O2＋2OH－===CO＋3H2O。
负极反应式：CH4－8e－＋10OH－===________________。
正极反应式：2O2＋8e－＋4H2O===8OH－。
③熔融盐介质(如K2CO3)
总反应式：CH4＋2O2===CO2＋2H2O。
负极反应式：CH4－8e－＋4CO3
2-===________________。
正极反应式：2O2＋8e－＋4CO2===4CO3
2-。
④用能传导氧离子(熔融的金属氧化物作介质，高温下能传导O2-)的固体作介质
总反应式：CH4＋2O2===CO2＋2H2O。
负极反应式：CH4－8e－＋4O2-===________________。
正极反应式：2O2＋8e－===4O2-。
3．解答燃料电池题目的思维模型
4．解答燃料电池题目的几个关键点
①要注意介质是什么？是电解质溶液还是熔融盐或氧化物。
②通入负极的物质为________，通入正极的物质为________。
③通过介质中离子的移动方向，可判断电池的正负极，同时考虑该离子参与靠近一极的电极反应。
5．化学电源中电极反应式书写的一般方法
(1)明确两极的反应物；
(2)明确直接产物：根据负极氧化、正极还原，明确两极的直接产物；
(3)确定最终产物：根据介质环境和共存原则，找出参与的介质粒子，确定最终产物；
(4)配平：根据电荷守恒、原子守恒配平电极反应式。
得分速记
(1)燃料电池电极反应式书写
H
①
＋在碱性环境中不存在；②O2－在水溶液中不存在，在酸性环境中结合H＋，生成H2O，在中性或
碱性环境结合H2O，生成OH－；③若已知总反应式时，可先写出较易书写的一极的电极反应式，然后在电
子守恒的基础上，总反应式减去较易写出的一极的电极反应式，即得到较难写出的另一极的电极反应式。
(2)燃料电池的电极不参与反应，有很强的催化活性，起导电作用。
考●向●破●译
考向1 考查一次电池的工作原理及应用
例1(2026·广东佛山高三模拟)普通锌锰电池在生活中用量很大，其构造示意图如下。下列说法错误的
是( )
A．石墨棒作正极
B．NH4Cl 糊作电解质溶液
C．MnO2发生还原反应
D．该电池放电以后可以充电
解题妙招
化学电源中电极反应式书写的一般方法
(1)明确两极的反应物。
(2)明确直接产物：根据负极氧化、正极还原，明确两极的直接产物。
(3)确定最终产物：根据介质环境和共存原则，找出参与的介质粒子，确定最终产物。
(4)配平：根据电荷守恒、原子守恒配平电极反应式。
【变式1】【新考法】碱性锌锰电池的总反应为Zn＋2MnO2＋2H2O===2MnOOH＋Zn(OH)2。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，正极发生反应为
B．电池工作时，
向正极移动
C．隔膜可以防止电池短路
D．反应中每生成1molMnO(OH)，转移电子数为
【变式2】【变载体】锌银纽扣电池是生活中常见的一次电池，其构造示意图如下。下列说法不正确
的是( )
A．Zn 作电池的负极
B．电池工作时，OH-向正极移动
C．正极的电极反应：Ag2O＋H2O＋2e－=2Ag＋2OH－
D．金属外壳需具有良好的导电性和耐腐蚀性
【变式3】【变情景—日常生活与学科知识结合】普通锌锰干电池的简图如图所示，它是用锌皮制成
的锌筒作电极，中央插一根碳棒，碳棒顶端加一铜帽。在石墨碳棒周围填满二氧化锰和炭黑的混合物，并
用离子可以通过的长纤维纸包裹作隔膜，隔膜外是用氯化锌、氯化铵和淀粉等调成糊状作电解质溶液。该
电池工作时的总反应为Zn+2NH +2MnO2=Zn[(NH3)4]2++Mn2O3+H2O。下列关于锌锰干电池的说法中正确的
是( )
A．当该电池电压逐渐下降后，利用电解原理能重新充电复原
B．原电池工作时，电子从负极通过外电路流向正极
C．电池负极反应式为2MnO2+2NH +2e-=Mn2O3+2NH3+H2O
D．外电路中每通过0.1mol 电子，锌的质量理论上减小6.5g
考向2 考查可充电电池的工作原理及应用
例2(2026·甘肃白银三模)一种Al-LiFePO4高容量固态电池的结构如图所示，锂离子可自由通过锂离子
导体膜。下列说法错误的是( )
A．充电时，A 极为阴极，发生还原反应
B．放电时，Li+从左侧通过导体膜向右侧移动，被B 极吸附
C．放电时，左室中电解质的质量会增大
D．为了提高电池效率，可用盐酸做电解液
解题妙招
解答可充电电池题目的思路
【变式1】【变情境—新型电池】(2026·河南开封高三联考)我国科研小组研发了一种以Li7P3S11为固体
电解质的锂电池(Li+自由移动)，结构如图所示，两电极材料分别为Li2RuO3和石墨烯(Cx)。使用前，先将电
池充电激活至电压为4.05V，此时Li2RuO3转化为Li0.9RuO3；放电至3.8V 时，M 电极材料中检测到大量的
Li1.4RuO3。下列说法错误的是( )
A．放电时，M 电极的电势高于N 电极
B．放电至3.8V 过程中，M 电极的电极反应式为i1.4RuO3-0.5e-=Li0.9RuO3+0.5Li+
C．充电过程中，Li+移向N 电极，固体电解质中Li+的质量分数不变
D．当电路中通过0.5mol 电子时，理论上两电极的质量变化差为7g
【变式2】【变情境—新型电池】(2026·广西柳州高三模拟)我国科研人员研制出以钠箔和多壁碳纳米
管为电极的可充电“Na-CO2”电池，Na2CO3与C 均沉积在多壁碳纳米管电极。其工作原理如图所示。下列
叙述错误的是( )
A．放电时，电路中转移0.4mole-，多壁碳纳米管电极增重13.2g
B．放电时，采用多壁碳纳米管作电极可以增强吸附CO2的能力
C．充电时，电源电极a 为正极，Na+向钠箔电极方向移动
D．充电时，阳极反应式为2Na2CO3+C-4e-=3CO2+4Na+
【变式3】【变情境—新型电池】(2026·广西柳州高三联考)某新型钠离子二次电池用溶解了NaPF6的
二甲氧基乙烷作电解质溶液，其电极材料的导电聚合物中掺杂磺酸基以增强电化学活性，电池充电时工作
原理如图所示。下列说法正确的是( )
A．放电时，电极B 为正极，质量增加
B．放电时，电极A 的电极反应式为：
C．充电过程中，外电路通过1 mol e-时，理论上两电极质量变化相差23 g
D．充电一段时间后，阴极区附近的Na+浓度基本保持不变
考向3 考查燃料电池的工作原理及应用
例3(2026·海南省直辖县级单位高三模拟)微生物燃料电池
耦合人工湿地
系统可用于生产、
生活废水处理并提供电能，系统内产电微生物由根沉积物和废水提供，其原理如图所示：
下列有关叙述正确的是( )
A．MFC-CW 系统中电子由A 极流向B 极
B．此电池工作过程中H+移向厌氧下部
C．若电路中转移0.2mole-，则A 极消耗1.12LO2
D．A 极反应式为O2＋4H＋＋4e-=2H2O
解答燃料电池题目的几个关键点
(1)注意介质成分，是电解质溶液还是熔融盐、氧化物或是有机溶剂。
(2)通入负极的物质为燃料，通入正极的物质为氧气(或其他氧化剂)。
(3)通过介质中离子的移动方向，可判断电池的正负极，同时考虑该离子是否参与靠近一极的电极反
应。
【变式1】【变载体】燃料电池是一种能量转化效率高、对环境友好的新型电池。一种肼(N2H4)燃料电
池的工作原理如下图所示，下列有关叙述正确的是
A．电池工作时，溶液中的
由乙槽通过离子交换膜向甲槽迁移
B．当外电路中流过0.04mol 电子时，消耗N2H4的质量为0.32g
C．b 极的电极反应式为
，反应一段时间后溶液的pH 增大
D．若将N2H4改为CH4，消耗等物质的量的CH4时，电路中通过的电子数减少
【变式2】【变载体】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( )
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
【变式3】【变载体】一种双阴极微生物燃料电池装置如图所示，电解质溶液呈酸性，该装置可以同
时进行硝化和反硝化脱氮。下列叙述正确的是( )
A．电池工作时，H+的迁移方向为“缺氧阴极”→“厌氧阳极”和“好氧阴极”→“厌氧阳极”
B．电池工作时，“缺氧阴极”电极附近的溶液pH 减小
C．“好氧阴极”存在反应：NH4
+＋8OH--6e-=NO2
-＋6H2O
D．“厌氧阳极”区质量减少14.4 g 时，该电极输出电子1.2 mol
考向4 考查多液电池的工作原理及应用
例4(2026·北京鲁迅中学高三考前模拟)某光电化学装置工作原理如图所示(甲池含H2AQ/AQ2-电对，乙
池为ST/TiO2-N 型半导体体系)，该装置可实现制备双氧水协同处理废气中硫化氢并回收高附加值的硫
黄。
下列说法错误的是( )
A．甲池中，H2AQ 发生反应：H2AQ+2e-+O2=AQ2-+H2O2
B．光照射下ST/TiO2-N 型半导体为负极，发生的电极反应为3I--2e-=I3
-
C．装置工作时，质子通过全氟磺酸膜从甲池向乙池迁移
D．若11.2 L(标准状况)O2参与反应，理论上生成16 g 硫单质
解题妙招
多液电池是指基于多种电解质溶液进行离子定向移动形成内部电流的原电池，其装置较为复杂，反应
相对较难，此类电源需认真观察图示，分析原理，列清每一个电极、每一种溶液发生的变化。
【变式1】【变载体】(2026·河南郑州高三模拟)采用
电极可显著提升CO2电催化还原性
能，为高性能CO2还原催化剂的设计提供新思路；同时，可充放电Zn- CO2电池的构建也为绿色能源转换
和存储系统提供了新方案。下列叙述正确的是( )
A．电极电势：a＞b
B．a 极电极反应式为
C．每生成0.1 mol HCOOH 时理论上消耗6.5 g Zn
D．工作一段时间后，b 极区电解质溶液的pH 降低
【变式2】【变载体】(2026·江苏镇江高三模拟)新型高性能
可充电电池的正极材料中可反复进
行Li+的嵌入和脱出反应。利用该电池电解CO2可以制取CH3OH，其电解原理如图所示。双极膜内为水，
电解时双极膜内的水解离成H+和OH-分别向两侧发生迁移。下列说法错误的是( )
A．电池放电时，正极反应式为Li1- xMn2O4+ xLi++xe-= LiMn2O4
B．电池充电时，总反应为：
C．连接Pt/C 催化电极的电极反应式为：CO2+6H++6e-=CH3OH+H2O
D．当催化电极生成48gCH3OH 时，阳极室溶液减少的质量为72g
【变式3】【变载体】(2026·安徽宿州三模)科研人员设计的酶—光电化学电池可同时在电池两室分别
实现两种酶的催化转化，合成高附加值的有机物，工作原理如图所示，已知FMN、FMNH2分别是黄素单
核苷酸、还原型黄素单核苷酸。下列说法错误的是( )
A．该电池工作过程中实现了光能转化为化学能
B．H+从IO-ITO 电极向Mo：BiVO4电极方向迁移
C．Mo：BiVO4电极上的反应式为2H2O-2e-=H2O2＋2H+
D．消耗1 mol
同时生成1 mol
考向5 考查液流循环电池的工作原理及应用
例3(2026·广东佛山一模)我国研发的一种具有能量密度高、循环次数多的锌溴液流电池，其工作原理
如下图所示。X、Y 为离子交换膜，下列说法不正确的是( )
A．充电时电极Ⅱ接电源的负极
B．充电时阳极反应为：2Br--2e-=Br2
C．X 为阳离子交换膜，Y 为阴离子交换膜
D．放电时电路转移2 mol 电子，B 区溶液增重65 g
解题妙招
液流电池不同于固体材料电极或气体电极的电池，其活性物质是流动的电解质溶液，它利用正负极分
开，各自循环的一种高性能蓄电池，具有容量高、使用领域广，循环使用寿命长的特点。
【变式1】【变载体】(2026·河北保定三模)Zn-MnO2 高电压水系可充电电池的放电过程如图所示。已
知
，
，下列说法错误的是( )
A．放电时，K2SO4溶液中溶质质量逐渐增加
B．放电时，正极的电极反应式为MnO2＋4H+＋2e-＝Mn2+＋2H2O
C．充电时，Ⅰ区溶液的pH 逐渐增大；Ⅱ区溶液的pH 逐渐减小
D．充电时，若以2 A 恒定电流充电8 min，理论上生成0.01 mol Zn
【变式2】【变载体】(2026·福建厦门高三模拟)某实验小组尝试设计如下装置，利用光伏发电，以甲
苯为原料通过间接氧化法制取苯甲酸并实现储能，下列有关说法错误的是( )
A．电极a 为阴极，H+通过质子交换膜移向a 极
B．装置M 中发生反应：
C．电极b 发生电极反应为2Cr3+-6e-+7H2O=Cr2O7
2-+14H+
D．每生成3 mol H2，理论上装置M 中可获得244 g 苯甲酸
【变式3】【变载体】(2026·浙江杭州二中高三三模)一种稳定且具有低成本效益的碱性混合多硫化物-
空气液流二次电池的工作原理如图所示，其中双膜结构的液流电池设计缓解了硫交叉问题。下列说法正确
的是( )
A．放电时，电子流向为：电极B→电解液→电极A
B．膜a 为阴离子交换膜，膜b 为阳离子交换膜
C．充电时发生反应的离子方程式为：4OH－＋2S4
2
4S2
2-＋O2↑＋2H2O
D．放电时，当外电路通过2 mol 电子时，理论上Ⅱ室及右侧贮液器中的NaOH 共减少2 mol
真题溯源·考向感知
——溯源真题逻辑，感知高考考向
1．(2026·湖南卷，7，3 分)一种可用于心脏起搏器的扣式电池部分截面结构如图所示(LiClO4-有机溶剂
作电解质溶液，Ag2CrO4难溶于该溶剂)。下列说法错误的是( )
A．往Ag2CrO4电极材料中添加石墨，可增强其导电性
B．正极反应式为Ag++e-=Ag
C．放电时，Li+从负极向正极移动
D．每消耗负极材料2.1g，理论上外电路中通过了过0.3mole-
2．(2026·陕晋青宁卷，13，3 分)某科研团队利用S 和Cu2S 的相互转化设计了如图所示电池。工作时，
两极上发生反应的S 和Cu2S 的物质的量相等。放电完成后，将一侧的电解液加热，产生的气体通入另一侧，
可使电池重复工作。若性能显著衰减，经简单处理可恢复。下列说法正确的是( )
A．膜为阳离子交换膜
B．当气体通入左室开始工作时，电极a 为正极
C．理论上，电路中通过的e-与消耗NH3·H2O 的物质的量之比为1：4
D．电池总反应为 Cu2++4NH3= [Cu(NH3)4]2+
3．(2026·云南卷，13，3 分)一种“双模式”锂电池工作原理如图。已知：Cl2只参与模式Ⅰ的充放电，
其放电时反应方程式为SO2Cl2+Cl2+4Li=SO2+4LiCl。下列说法正确的是( )
A．充电时，模式Ⅱ的反应为2SO2Cl2+6Li=Li2S2O4+4LiCl
B．充电时，若外电路通过1 mol 电子，则石墨电极最多生成0.5mol Cl2
C．放电时，体系中的Li+向电池的锂电极迁移
D．放电时，分别消耗1molSO2Cl2，模式Ⅰ理论放电量大于模式Ⅱ
4．(2025·海南卷，13，4 分)用电解方法在铝表面转化生成致密氧化膜，实现对铝工件的保护。装置示
意如图。电解过程中铝工件表面上有少量气泡逸出。下列说法错误的是( )
A．铝工件连接电源正极
B．槽电压越高，氧化膜的形成速率越快
C．电路中每转移6 mol
，铝工件增重48 g
D．为获得更加致密的氧化膜，工作过程中，应选择适当电流密度
5．(2025·江西卷，9，3 分)我国学者设计了一种新型去除工业污水重金属离子的电池(如图)。下列说法
错误的是( )
已知：
为铜基普鲁士蓝(Cu[Fe(CN)6]0.67·nH2O)
A．
中的铁为
价 B．交换膜为阴离子交换膜
C．洗脱目的是去除电极吸附的
D．
溶液可电解再生电池负极
6．(2025·四川卷，14，3 分)最近，我国科学工作者制备了一种Ni-CuO 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NO3
-为NH3，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NO3
-逐步还原为NH3。
下列说法错误的是( )
A．放电时，负极区游离的OH-数目保持不变
B．放电时、还原1.0molNO3
-为NH3，理论上需要8.0mol 氢原子
C．充电时，OH-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4[Al(OH)4]-=4Al+6H2O+4OH-+3O2↑
7．(2025·重庆卷，10，3 分)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Ag+Cl--e-=AgCl
C．充电时，消耗4 mol Ag 的同时将消耗1molSb4O5Cl2
D．充电时，M 极上反应为Sb4O5Cl2+12e-+10H+=4Sb+Cl-+5H2O
8．(2025·北京卷，14，3 分)用电解Na2SO4溶液(图1)后的石墨电极1、2 探究氢氧燃料电池，重新取
Na2SO4溶液并用图2 装置按i→iv 顺序依次完成实验。
实验
电极I
电极Ⅱ
电压/V
关系
i
石墨1
石墨2
a
a＞d＞c＞b＞0
ii
石墨1
新石墨
b
iii
新石墨
石墨2
c
iv
石墨1
石墨2
d
下列分析不正确的是( )
A．a＞0，说明实验i 中形成原电池，反应为2H2+O2=2H2O
B．b＜d，是因为ii 中电极Ⅱ上缺少H2作为还原剂
C．c＞0，说明iii 中电极I 上有O2发生反应
D．d＞c，是因为电极I 上吸附H2的量：iv>iii
9．(2025•广东卷，16，4 分)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( )
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
10．(2025•广东卷，14，4 分)一种高容量水系电池示意图如图。已知：放电时，电极Ⅱ上MnO2减少；
电极材料每转移1mol 电子，对应的理论容量为26.8A·h。下列说法错误的是( )
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：
D．充电时16gS 能提供的理论容量为26.8A·h
11．(2025·江苏卷，8，3 分)以稀H2SO4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O2
B．
通过质子交换膜从右室移向左室
C．光解前后，H2SO4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
12．(2025•辽吉黑内卷，13，3 分)一种基于Cu2O 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)3Cl+H+
D．若以Ag/AgCl 电极代替a 极，电池将失去储氯能力
13．(2025·浙江1 月卷，12，3 分)一种可充放电Li－O2电池的结构示意图如图所示。该电池放电时，
产物为Li2O 和Li2O2，随温度升高Q(消耗1molO2转移的电子数)增大。下列说法不正确的是( )
A．熔融盐中LiNO3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O2-转化为O2
2-
D．充电时，锂电极接电源负极
14．(2025•山东卷，12，4 分)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．隔膜为阳离子交换膜
B．放电时，a 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，Fe2+总量相应增加2 mol
15．(2025·北京卷，16，3 分)铅酸电池是用途广泛并不断发展的化学电源。
(1)十九世纪，铅酸电池工作原理初步形成并延续至今。
铅酸电池工作原理：
①充电时，阴极发生的电极反应为 。
②放电时，产生a 库仑电量，消耗H2SO4的物质的量为 mol。已知：转移1 mol 电子所产生的
电量为96500 库仑。
35%~40% H
③
2SO4作为电解质溶液性质稳定、有较强的导电能力，SO4
2-参与电极反应并有利于保持电
压稳定。该体系中SO4
2-不氧化Pb，SO4
2-氧化性弱与其结构有关，SO4
2-的空间结构是 。
④铅酸电池储存过程中，存在化学能的缓慢消耗：PbO2电极在H2SO4作用下产生的O2可将Pb 电极氧
化。O2氧化Pb 发生反应的化学方程式为 。
(2)随着铅酸电池广泛应用，需要回收废旧电池材料，实现资源的再利用。回收过程中主要物质的转化
关系示意图如下。
①将PbSO4等物质转化为Pb2+的过程中，步骤I 加入NaOH 溶液的目的是 。
②步骤Ⅱ、Ⅲ中H2O2和K2S2O8作用分别是 。
(3)铅酸电池使用过程中，负极因生成导电性差的大颗粒PbSO4，导致电极逐渐失活。通过向负极添加
石墨、多孔碳等碳材料，可提高铅酸电池性能。碳材料的作用有 (填序号)。
a．增强负极导电性
b．增大负极材料比表面积，利于生成小颗粒PbSO4
c．碳材料作还原剂，使PbO2被还原
