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考点22 原电池新型电源
目录
...................................................................................................................................1
1.高考真题考点分布................................................................................................................................... 1
2.命题规律及备考策略............................................................................................................................... 1
...................................................................................................................................2
考法01 原电池的工作原理.......................................................................................................................2
考法02 化学电源与新型电池...................................................................................................................6
1.高考真题考点分布
考点内容
考点分布
原电池原理
2024·江苏卷8 题，3 分；2024·北京卷3 题，3 分；2023 广东卷6 题，2 分；2023 山东卷
11 题，4 分；2022 全国甲卷12 题，6 分；2022 山东卷13 题，4 分；2021 广东卷9
题，2 分；2021 山东卷10 题，2 分；
新型二次电池
2024·安徽卷11 题，3 分；2024·全国甲卷6 题，3 分；2024·河北卷13 题，3 分；2023
辽宁卷11 题，3 分；2023 全国甲卷10 题，6 分；2022 辽宁卷14 题，3 分；2022 福建
卷9 题，4 分；2021 河北卷9 题，3 分；2021 辽宁卷10 题，3 分；2021 浙江1 月选考
22 题，2 分；2021 浙江6 月选考22 题，2 分；2021 湖南卷10 题，3 分；
燃料电池
2024·全国新课标卷6 题，3 分
2.命题规律及备考策略
【命题规律】
高频考点从近几年全国高考试题来看，原电池原理、电极反应方程式、离子的移动方向以及定量分析转移
电子仍是高考命题的热点。
【备考策略】电极反应式书写技巧
方法一：直接书写
1
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方法二：间接书写
第一步，写出电池总反应式。
第二步，写出电极的正极反应式。
第三步，负极反应式＝总反应式－正极反应式。
【命题预测】
预计2025 年高考会以新的情境载体考查有关原电池判断、新型电源、电极反应方程式书写、转移电子定量
计算等，题目难度一般较大。
考法01 原电池的工作原理
1.原电池概念
把化学能转化为电能的装置，其本质是发生了氧化还原反应。
2.原电池的构成条件
(1)有两个活泼性不同的电极(常见为金属或石墨)。
(2)将电极插入电解质溶液或熔融电解质中。
(3)两电极间构成闭合回路(两电极接触或用导线连接)。
(4)能自发发生氧化还原反应。
3.原电池的工作原理
(1)两种装置
如图是Cu－Zn 原电池的两种装置：
(2)工作原理
2
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电极名称
负极
正极
电极材料
锌片
铜片
电极反应
Zn
－
2e
－ ==
=Zn
2 ＋
Cu
2 ＋ ＋
2e
－ ==
=Cu
反应类型
氧化反应
还原反应
电子流向
由Zn 片沿导线流向Cu 片
盐桥中离子移向
盐桥含饱和KCl 溶液，K＋移向正极，Cl－移向负极
盐桥作用
①连接内电路，形成闭合回路；
②平衡电荷，使原电池不断产生电流
4.原电池原理的应用
(1)比较金属的活动性强弱：原电池中，负极一般是活动性较强的金属，正极一般是活动性较弱的金属(或
非金属)。
(2)加快化学反应速率：氧化还原反应形成原电池时，反应速率加快。
(3)用于金属的防护：将需要保护的金属制品作原电池的正极而受到保护。
(4)设计制作化学电源
①首先将氧化还原反应分成两个半反应。
②根据原电池的工作原理，结合两个半反应，选择正、负电极材料以及电解质溶液。
请判断下列说法的正误(正确的打“√”，错误的打“×”)
(1)理论上，任何氧化还原反应都可设计成原电池。( )
(2)放热反应都可设计成原电池。( )
(3)在锌铜原电池中，因为有电子通过电解质溶液形成闭合回路，所以有电流产生。( )
(4)两种活动性不同的金属组成原电池的两极，活泼金属一定作负极。( )
(5)一般来说，带有“盐桥”的原电池比不带“盐桥”的原电池效率高。( )
(6)实验室制备H2时，用粗锌(含Cu、Fe 等)代替纯锌与盐酸反应效果更佳。( )
(7)两种活泼性不同的金属组成原电池的两极，活泼金属一定作负极( )
(8)原电池工作时，溶液中的阳离子向负极移动，盐桥中的阳离子向正极移动( )
(9)两种活泼性不同的金属组成原电池的两极，活泼金属一定做负极( )
(10)在锌铜原电池中，因为有电子通过电解质溶液形成闭合回路，所以有电流产生( )
【答案】(1)× (2)× (3)× (4)× (5)√ (6)√ (7)× (8)× (9)× (10)×
考向01 考查原电池原理及装置分析
【例1】（2024·辽宁沈阳·一模）热激活电池可用作火箭、导弹的工作电源。一种热激活电池的基本结构如
图所示，其中作为电解质的无水LiClKCl 混合物受热熔融后，电池即可瞬间输出电能。该电池总反应为
PbSO4＋2LiCl＋Ca=CaCl2＋Li2SO4＋Pb。下列有关说法不正确的是
3
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A．负极反应式：Ca＋2Cl--2e-=CaCl2
B．放电过程中，Li＋向正极移动
C．每转移0.2 mol 电子，理论上生成20.7 g Pb
D．常温时，在正负极间接上电流表或检流计，指针偏转
【答案】D
【解析】A．Ca 为原电池的负极，电极反应式为Ca＋2Cl--2e-=CaCl2，A 正确；
B．原电池中阳离子向正极移动，所以放电过程中，Li＋向正极移动，B 正确；
C．根据电极反应式PbSO4＋2Li＋＋2e-=Li2SO4＋Pb，可知每转移0.2 mol 电子，理论上生成0.1 mol Pb，质
量为20.7 g，C 正确；
D．常温下，电解质不是熔融态，离子不能移动，不能产生电流，因此连接电流表或检流计，指针不偏
转，D 错误； 故选D。
【思维建模】判断原电池正、负极的5 种方法
考向02 考查原电池原理的应用
【例2】（2024·江苏南京·二模）M、N、P、E 四种金属，已知：①M＋N2＋===N＋M2＋；②M、P 用导线
连接放入硫酸氢钠溶液中，M 表面有大量气泡逸出；③N、E 用导线连接放入E 的硫酸盐溶液中，电极反
应为E2＋＋2e－===E，N－2e－===N2＋。则这四种金属的还原性由强到弱的顺序是( )
A.P＞M＞N＞E
B.E＞N＞M＞P
C.P＞N＞M＞E
D.E＞P＞M＞N
【答案】A
【解析】由①知，金属活动性：M＞N；M、P 用导线连接放入硫酸氢钠溶液中，M 表面有大量气泡逸出，
说明M 作原电池的正极，故金属活动性：P＞M；N、E 构成的原电池中，N 作负极，故金属活动性：N＞
E。综合可知，金属活动性：P>M>N>E，A 正确。
【对点1】（2024·广东惠州·期末）我国科学家设计的“海泥电池”工作原理如图所示，其中微生物代谢产
物显酸性。下列说法不正确的是
4
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A．电极A 上电极反应式为
B．工作时，B 电极附近pH 变小
C．
从海水层通过交接面向海底沉积层移动
D．微生物代谢反应中，氧化剂与还原剂的物质的量之比为1：2
【答案】C
【分析】由图可知，A 电极上氧气得电子生成水，则 A 为正极，电极反应为
，B 电
极上HS-失电子生成S，则B 电极为负极，负极反应式为
，微生物作用下发生的反应为
，据此分析解答。
【解析】A．由分析可知，则A 为正极，电极反应为
，故A 正确；
B．B 电极为负极，负极反应式为
，则B 电极附近pH 变小，故B 正确；
C．原电池工作时，阳离子向正极移动，则
向海水层移动，故C 错误；
D．微生物代谢反应为
中，
是氧化剂，
是还原剂，氧化剂与
还原剂的物质的量之比为1：2，故D 正确；故选C。
【对点2】（2024·江苏宿迁·期末）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 极质量减小；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．
B．
C．
D．
【答案】C
【解析】第一幅图是原电池装置，a 极质量减小，b 极质量增加，说明a 为负极，b 为正极，金属活动性
；第二幅图，b 极有气体产生，c 极无变化说明金属活动性
；第三幅图是原电池装置，d 极溶解，c
极有气体产生，说明d 为负极，c 为正极，金属活动性
；第四幅图是原电池装置，电流从a 极流向d
5
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极，说明d 为负极，a 为正极，金属活动性
；综上，这四种金属的活动性顺序是
，故选C。
考法02 化学电源与新型电池
1.一次电池
放电后不可再充电的电池。
(1)碱性锌锰电池
负极：Zn
＋
2OH
－ －
2e
－ ==
=Zn(OH)
2；
正极：2MnO2＋2H2O＋2e－===2MnO(OH)＋2OH－；
总反应：Zn＋2MnO2＋2H2O===2MnO(OH)＋Zn(OH)2。
(2)锌银电池
负极：Zn＋2OH－－2e－===Zn(OH)2；
正极：Ag2O＋H2O＋2e－===2Ag＋2OH－；
总反应：Zn
＋
Ag
2O ＋
H 2O ==
=Zn(OH)
2＋
2Ag
。
2.二次电池
又称可充电电池或蓄电池，是一类放电后可以再充电而反复使用的电池。
以铅酸蓄电池为例：总反应：Pb＋PbO2＋2H2SO4
2PbSO4＋2H2O。
放电时的反应
负极：Pb
＋
SO
－
2e
－ ==
=PbSO
4；
正极：PbO2＋
4H
＋ ＋
SO
＋
2e
－ ==
=PbSO
4＋
2H
2O。
充电时的反应
阴极：PbSO4＋
2e
－ ==
=Pb
＋
SO
；
阳极：PbSO4＋
2H
2O －
2e
－ ==
=PbO
2＋
4H
＋ ＋
SO
。
3.燃料电池
一种连续地将燃料和氧化剂的化学能直接转化为电能的化学电源。
(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
2H2－
4e
－ ==
=4H
＋
2H2＋
4OH
－ －
4e
－ ==
=4H
2O
正极反应式
O2＋
4e
－ ＋
4H
＋ ==
=2H
2O
O2＋
2H
2O ＋
4e
－ ==
=4OH
－
电池总反应式
2H2＋
O 2==
=2H
2O
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)燃料电池常用的燃料
H2、CO、烃(如CH4、C2H6)、醇(如CH3OH)、肼(N2H4)等。
(3)燃料电池常用的电解质
①酸性电解质溶液，如H2SO4溶液；
②碱性电解质溶液，如NaOH 溶液；
③熔融氧化物；
④熔融碳酸盐，如K2CO3等。
6
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4.新型电池
（1）Li、Na、K、Mg、Al、Zn 电池
名称
装置图
工作原理
锂电池
负极反应：Li－e－
Li＋
①正极反应物为S8，产物为Li2S4、Li2S2，
正极反应：S8＋4e－＋4Li＋
2Li2S4、S8＋8e－＋8Li＋
4Li2S2；
②正极反应物为CO2，产物为C＋Li2CO3，
正极反应：3CO2＋4e－＋4Li＋
2Li2CO3＋C；
③正极反应物为O2，产物为Li2O、Li2O2，
正极反应：O2＋4e－＋4Li＋
2Li2O、O2＋2e－＋2Li＋
Li2O2
钠电池
负极反应：Na－e－
Na＋
正极反应物为Sx，产物为Na2Sx，
正极反应：Sx＋2e－＋2Na＋
Na2Sx
钾电池
负极反应：K－e－
K＋
正极反应物为O2，产物为KO2，
正极反应：O2＋e－＋K＋
KO2
镁电池
负极反应：Mg－2e－＋2OH－
Mg(OH)2
正极反应：2CO2＋2e－
C2O4
2－
铝电池
负极反应：Al－3e－＋4OH－
[Al(OH)4]－（或Al－
3e－
Al3＋）
离子导体为盐溶液（中性），正极反应物为S，产物为H2S，
正极反应：3S＋6e－＋2Al3＋＋6H2O
3H2S↑＋
2Al(OH)3
7
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锌电池
负极反应：Zn－2e－＋4OH－
[Zn(OH)4]2－
正极反应物为CO2，产物为CH3COOH，
正极反应：2CO2＋8e－＋8H＋
CH3COOH＋2H2O
（2）锂离子电池
名称
装置图
工作原理
锂离子
电池
负极反应：LixC6－xe－
xLi＋＋6C、LiC6－e－
Li＋＋6C
正极反应：Li1－xCoO2＋xe－＋xLi＋
LiCoO2、Li1－xNiO2
＋xe－＋xLi＋
LiNiO2、Li1－xMnO2＋xe－＋xLi＋
LiMnO2、Li1－xFePO4＋xe－＋xLi＋
LiFePO4、Li1－xMn2O4＋xe－＋xLi＋
LiMn2O4
请判断下列说法的正误(正确的打“√”，错误的打“×”)
(1)碱性锌锰干电池是一次电池，其中MnO2是催化剂，可使锌锰干电池的比能量更高。( )
(2)铅酸蓄电池在放电过程中，负极质量减小，正极质量增加。( )
(3)可充电电池中的放电反应和充电反应互为可逆反应。( )
(4)可充电电池充电时，电池的正极应连接外接电源的负极。( )
(5)锂碘电池的电极反应为2Li(s)＋I2(s)===2LiI (s)，则碘电极作该电池的正极。( )
(6)燃料电池工作时燃料在电池中燃烧，然后热能转化为电能。( )
(7)太阳能电池不属于原电池( )
(8)手机、电脑中使用的锂电池属于一次电池( )
(9)铅蓄电池放电时，正极与负极质量均增加( )
(10)燃料电池是一种高效、环保的新型化学电源( )
【答案】(1)× (2)× (3)× (4)× (5)√ (6)× (7)√ (8)× (9)√ (10)√
考向01 考查二次电源装置
【例1】（2024·江苏徐州·一模）铅酸蓄电池的示意图如图所示。下列说法正确的是( )
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A.放电时，N 为负极，其电极反应式为PbO2＋SO＋4H＋＋2e－===PbSO4＋2H2O
B.放电时，c(H2SO4)不变，两极的质量增加
C.充电时，阳极反应式为PbSO4＋2e－===Pb＋SO
D.充电时，若N 连电源正极，则该极生成PbO2
【答案】D
【解析】放电时，是原电池，N 作正极，A 不正确；放电时，正、负极均消耗硫酸，c(H2SO4)减小，B 不正
确；充电时阳极发生氧化反应，电极反应式为PbSO4－2e－＋2H2O===PbO2＋SO＋4H＋，C 不正确；充电时，
若N 连电源正极，则该极为阳极，电极反应产物为PbO2，D 正确。
【思维建模】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负极相连以获得电子，
可简记为负接负后做阴极，正接正后做阳极。
(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，形式上恰好是相反的；同一电极周
围的溶液，充电与放电时pH 的变化趋势也恰好相反。
考向02 考查燃料电池
【例2】（2024·河北·三模）
(熔融碳酸盐燃料电池，装置如图所示)以多孔陶瓷基质中悬浮的熔融碳
酸盐作为电解质，甲烷水蒸气催化重整反应产生的混合气
由两种常见的可燃性气体组成。下列说法错误
的是
A．负极的电极反应式之一为
B．装置甲中放置碱石灰，除去电极反应中产生的水和二氧化碳
C．电池工作时，电子由电极
经负载流向电极
，
由电极
移向电极
D．长期高温条件下工作，会发生腐蚀和渗漏，从而降低电池的寿命
【答案】B
【分析】甲烷水蒸气催化重整反应产生的混合气
由两种常见的可燃性气体组成，说明这两种气体为
和
，因此电极A 为负极，电极B 为正极。
9
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【解析】A．负极的电极反应式之一为
，A 项正确；
B．装置甲的作用是干燥二氧化碳，在正极参与电极反应，循环利用，B 项错误；
C．电极
为负极，电池工作时，电子由电极
流向电极
，
在电极
生成，在电极
消耗，所以
由电极
移向电极
，C 项正确；
D．多孔陶瓷基质与碳酸钠在高温下反应，因此长期高温条件下工作，会发生腐蚀和渗漏，D 项正确；
故选B。
【思维建模】燃料电池电极反应式的书写(以氢氧燃料电池为例)
(1)注意介质环境
(2)掌握书写程序
考向03 考查新型化学电源
【例3】（2024·陕西·模拟预测）近期我国科学家报道了一种低成本高储能液流电池，其工作原理如下图。
下列说法中错误的是
10
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A．电极M 为正极
B．离子交换膜应选用阳离子交换膜
C．电极N 上发生反应的电极反应为
D．理论上N 电极质量减少
，电路中转移的电子数目为
【答案】B
【解析】A．由浓稀溶液变化分析可知电极M 为正极，碘单质在M 极上发生反应得电子生成I−，A 项正
确；
B．离子交换膜应选用阴离子交换膜，使正极区生成的
向负极区移动，B 项错误；
C．根据电极反应原理判断负极（电极N）上发生氧化反应，电极反应式为
，C 项正确；
D．根据得失电子守恒可知理论上N 电极质量减少
，即生成Na+ 1mol，电路中转移的电子数目为
，D 项正确；本题选B。
【思维建模】
1.解答新型化学电源题目的方法
(1)根据总反应方程式分析元素化合价的变化，确定正、负极反应物。
(2)注意溶液酸碱性环境，书写正、负极反应式。
(3)依据原电池原理或正、负极反应式分析判断电子、离子的移向，电解质溶液的酸碱性变化。
(4)灵活应用守恒法、关系式法进行计算。
2.解答可充电电池题目的思路
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【对点1】（2024·湖南·二模）利用下图所示装置可合成己二腈
。充电时生成己二腈，放电
时生成
，其中a、b 是互为反置的双极膜，双极膜中的
会解离出
和
向两极移动。下列说法
错误的是
A．放电时，N 极的电势低于M 极的电势
B．放电时，双极膜中
向N 极移动
C．充电时，N 极的电极反应式为
D．若充电时制得1mol
，则放电时需生成1mol
，才能使左室溶液恢复至初始状态
【答案】D
【解析】A．放电时N 极为负极，M 极为正极，M 极电势高，故A 正确；
B．放电时，双极膜
向负极N 极移动，B 正确；
C．充电时阴极反应：
，C 正确；
D．充电时制得1mol
，转移2mol 电子，有2mol
移入左室，放电时负极反应：
，放电时生成1mol
，转移4mol 电子，有4mol
移入左室，则不能使左室恢复
至初始状态，D 错误。故选D。
【对点2】（2024·安徽·三模）某沉积物-微生物燃料电池可以把含硫废渣(硫元素的主要存在形式为
)
回收处理并利用，工作原理如图所示。下列说法错误的是
A．电子的移动方向：碳棒
用电器
碳棒
B．碳棒上
生成
的电极反应式：
12
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C．每生成
，理论上消耗
(标准状况下)
D．工作一段时间后溶液酸性增强，氧硫化菌失去活性，电池效率降低
【答案】C
【分析】燃料电极为原电池，根据图中反应可知二硫化亚铁在碳棒b 的表面反应生成硫单质，而后生成硫
酸根，因此碳棒b 为负极，生成水的碳棒a 是正极，据此作答。
【解析】A．碳棒上发生氧化反应，碳棒为原电池的负极，碳棒
为原电池的正极，在外电路，电子从
负极移动到正极，A 项正确；
B．碳棒上(负极)
生成
的电极反应式：
，B 项正确；
C．负极上每生成
，电路中转移
电子，理论上消耗
(标准状况下)，C 项错误；
D．根据负极的电极反应可以判断，工作一段时间后，生成了
，酸性增强，氧硫化菌失去活性，电
池效率降低，D 项正确；
故选C。
【对点3】（2024·浙江·联考）一种新型短路膜电池分离
装置如下图所示。
下列说法不正确的是
A．短路膜既能传递阴离子，也能传递电子
B．电池工作过程中，正极
增大，工作结束后，短路膜中
减小
C．标准状况下，每分离出
，进出短路膜前后空气的体积差为
D．空气(含
)的流速越快，
的去除率不一定越高
【答案】C
【分析】由图可知，H2通入极为负极，负极反应式为H2-2e-=2H+，H+与
反应生成CO2，O2通入极为
正极，正极反应式为O2+2H2O+4e-=4OH-，CO2和OH-反应生成
，
移向负极与H+结合生成
，据此分析解答。
【解析】A．由图可知，短路膜中存在电子运动，和常见的离子交换膜不同，它既能传递阴离子，还可以
传递电子，故A 正确；
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B．电池工作过程中，正极反应式为O2+2H2O+4e-=4OH-，故正极
增大，总反应为
，水增
多，
浓度减小，故工作结束后，短路膜中
减小，故B 正确；
C．正极反应式为O2+2H2O+4e-=4OH-，CO2和OH-反应生成
，反应式为
，则可
得关系式
，则标准状况下，每分离出
，即0.01molCO2，会消耗0.005molO2，则
进出短路膜前后空气的体积差为
，故C 错误；
D．空气(含
)的流速越快，不利于氢氧根离子与二氧化碳的反应，则
的去除率不一定越高，故D
正确；故选C。
1．（2024·山东德州·模拟）可充电Na-CO2电池具有CO2固定/利用和能量存储的双重功能而被认为是解决
能源危机和温室效应的有效途径。Na-CO2电池工作原理如下图所示，中间为Na+交换膜。
下列说法正确的是
A．为了提高NaFSI 基电解液流动性，可选用水溶液
B．电流从Na 电极经电解液流向CO2电极
C．当处理8.8 CO2时，理论上有0.4mol NaY 经交换膜移向Na 电极
D．放电时总反应方程式为
【答案】B
【分析】根据示意图可知，Na 为负极，电极反应式为
，正极上CO2 得电子变为HCOOH，电极
反应式为：
，
经交换膜移向正极；
【解析】A．Na-
电池中，以Na 作为负极，钠能与水发生剧烈反应，故A 错误；
B．二氧化碳参与电极为正极，电流从正极经外电路流向负极，再从负极经电解液流回正极，故B 正确；
C．
参与电极反应式
，当消耗0.2mol 二氧化碳时，转移的电子为0.4mol，
理论上有0.4mol
经交换膜移向正极，故C 错误；
D．甲酸属于弱酸，不能拆，因此放电时总反应方程式为
，故D 错误。
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答案选B。
2．（2024·湖南岳阳·期中）我国科学工作者在化学顶尖期刊《Angewandte Chemie International Edition》上
报道了一种以偶氮基（
）为可逆氧化还原活性中心的新型偶氮苯类水系有机液流电池。其放电工
作原理如图所示：
下列说法正确的是
A．放电时，左侧为阴极区
B．偶氮苯类形成离子类微粒有助于溶于水
C．放电时，
由右向左移
D．充电时，
极电极反应式为：
【答案】B
【解析】A．放电时，Y 极的Fe 由+2 价转化为+3 价，失电子，所以Y 是负极，X 是正极，A 错误；
B．形成的离子类化合物比有机物较易溶于水，B 正确；
C．中间膜是钠离子交换膜，只能通过钠离子，C 错误；
D．放电时，X 是正极，所以充电时，X 为阳极，失电子，发生氧化反应，D 错误；
故选D。
3．（2024·辽宁辽阳·二模）香港城市大学、中国科学院深圳先进技术研究院和深圳大学合作，证明了
纳米片在酸性条件下具有本征差的析氢活性，展现出快速选择性地将硝酸根离子还原为氨的催化性能。下
列有关装置放电过程(如图所示)的叙述错误的是
A．电子由a 极经用电器流向b 极
B．a 极为负极，b 极发生还原反应
C．b 极上的电极反应式为
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D．a 极质量减少2.60g 时，双极膜中有
向a 极区迁移
【答案】D
【分析】a 极上Zn 发生失电子的氧化反应转化成Zn2+，a 极为负极，b 极上硝酸根离子发生得电子的还原反
应转化成NH3，b 极为正极。
【解析】A．放电时，电子由负极（a 极）经用电器流向正极（b 极），A 项正确；
B．根据分析，a 极为负极，b 极为正极，b 极上
发生还原反应，B 项正确；
C．b 极上硝酸根离子发生还原反应转化成NH3，电极反应式为
+8e-+6H2O=NH3↑+9OH-，C 项正确；
D．a 极电极反应式为Zn-2e-=Zn2+，a 极减少Zn 的物质的量为
=0.04mol，电路中通过电子物质的量
为0.08mol，b 极电极反应式为
+8e-+6H2O=NH3↑+9OH-，双极膜中有0.08molOH-向a 极区迁移，D 项错
误；
答案选D。
4．（2024·四川成都·三模）某研究所构建了Zn-CO2新型二次电池，为减少CO2的排放和实现能源的开发
利用提供了新的研究方向，该电池以Zn 和多孔Pd 纳米片为两极材料，以KOH 和NaCl 溶液为电解液，工
作原理如图所示。下列说法错误的是
A．b 极电势高于a 极
B．当双极膜中离解1 mol H2O 时，外电路转移2 mol 电子
C．放电时，总反应为：Zn + CO2 + 2OH− + 2H2O=
+ HCOOH
D．充电时，双极膜中OH−移向b 极，H+移向a 极
【答案】B
【分析】本题主要考查原电池和电解原理，侧重考查学生的分析能力，明确各个电极上发生的反应及电解
原理是解题关键。由图示信息可知，放电时b 极为正极，a 极为负极，放电总反应为Zn+CO2+2OH−
+2H2O=Zn(OH)4
2−+HCOOH，据此回答。
【解析】A．由图示信息可知，放电时b 极为正极，a 极为负极，b 极电势高于a 极，故A 正确；
B．当双极膜中离解1molH2O 时，外电路转移1mol 电子，故B 错误；
C．放电时，总反应为：Zn+CO2+2OH−+2H2O=Zn(OH)4
2−+HCOOH，故C 正确；
D．充电时，双极膜中OH−移向b 极(阳极)，H+移向a 极(阴极)，故D 正确；
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故选B。
5．（2024·山西大同·模拟预测）氢氧燃料电池在航天领域有重要应用。某氢氧燃料电池结构如图所示，反
应生成的水可作为航天员的饮用水。下列说法错误的是
A．X 极为燃料电池的负极，该极通入的气体是
B．Y 电极上的电极反应式为
C．每消耗11.2L（标准状况）
，有0.5mol
移向X 极
D．燃料电池的能量转化率不可能达到100%
【答案】C
【分析】X 极为电子流出的一极，为燃料电池的负极，发生氧化反应，该极通入的气体是
，电极反应
为：
，则Y 电极为正极，发生还原反应，电极反应式为
。
【解析】A．根据分析知，X 极为燃料电池的负极，该极通入的气体是
，A 正确；
B．根据分析知，Y 电极上的电极反应式为
，B 正确；
C．每消耗11.2L（标准状况）
，即0.5mol 氢气，转移1mol 电子，则有1mol
移向X 极，C 错误；
D．燃料电池工作时，只有大部分化学能转化为电能，所以能量转化率不可能达到100%，D 正确；
故选C。
6．（2024·湖南长沙·模拟预测）一种NO—空气酸性燃料电池的工作原理如图所示。电池工作时，下列说
法正确的是
A．
通过质子交换膜从右侧向左侧多孔石墨棒移动
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B．若产生1mol
，则理论上需通入11.2L
。
C．负极的电极反应式为
D．电子的流动方向为从负极经电解质溶液流向正极
【答案】C
【分析】燃料电池通空气的一极发生还原反应，此电极为正极，所以右边的多孔石墨棒为正极、左边的多
孔石墨棒为负极。
【解析】A．阳离子
通过质子交换膜向正极定向移动，即从左侧向右侧多孔石墨棒移动，故A 错误；
B．题中未明确交代是否为标准状况，所以无法计算产生1mol
，理论上需通入氧气的体积，故B 错
误；
C．负极为NO 发生氧化反应生成硝酸，其电极反应式为
，故C 正确；
D．电子的流动方向应从负极经导线流入正极，电子不经过电解质溶液，故D 错误；
故答案为：C。
7．（2024·湖北·三模）盐酸羟胺(NH2OH
HCl)
﹒
是一种常见的还原剂和显像剂，工业可采用如下电化学方
法制备。装置和正极反应机理如下图所示。下列有关说法不正确的是
A．X 为H+，Y 为NH3OH+
B．含Fe 电极起到导电和催化的作用
C．Pt 电极上的反应：H2+2e-=2H+
D．消耗1molNO，有3molH+通过交换膜
【答案】C
【分析】由图可知，含铁的催化电极为原电池的正极，盐酸作用下一氧化氮在正极得到电子发生还原反应
生成盐酸羟胺，电极反应式为NO+3e-+4H+=NH3OH+，铂电极为负极，氢气在负极失去电子发生氧化反应
生成氢离子，电极反应式为H2-2e-=2H+，原电池工作时氢离子通过氢离子交换膜由负极区进入正极区。
【解析】A．Y 为反应机理最终产物，故Y 为盐酸羟胺的阳离子，分析正极反应机理，结合元素守恒可以
判断X 为氢离子，A 正确；
B．Fe 电极为正极，导电，同时根据反应机理可知，铁起着催化剂的作用，故含Fe 电极起到导电和催化的
作用，B 正确；
C．由分析，铂电极为负极，氢分子失去电子生成氢离子，正确的电极反应式为H2-2e-=2H+，C 错误；
D．根据分析中正极电极反应式，消耗1mol NO，外电流有3mol 电子转移，同时有3mol H+通过交换膜，D
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正确；
故选C。
8．（2024·河北·模拟预测）我国在光电催化一化学耦合烟气脱硫并进行能量转化的研究中取得重大突破，
其工作原理如图所示。下列说法正确的是
A．负极的电极反应为
B．右室中H2SO4溶液的浓度基本保持不变
C．每吸收1 mol SO2，理论上装置的总质量增加64 g
D．电子由光催化电极通过导线流向多孔电极
【答案】B
【分析】由题干装置图示信息可知，多孔电极上发生Fe2+-e-=Fe3+，发生氧化反应，故该电极为负极，然后
再发生2Fe3++SO2+2H2O=2Fe2++4H++
，光催化电极上发生2H++2e-=H2↑，发生还原反应，则该电极为正
极，负极室产生的H+经质子交换膜移向正极室，据此分析解题。
【解析】A．由分析可知，负极的电极反应为Fe2+-e-=Fe3+，而不是
，A 错
误；
B．由分析可知，右室中即光催化电极上发生2H++2e-=H2↑，根据电荷守恒可知，每消耗2molH+则有
2molH+从左室经质子交换膜进入右室，故右室中H2SO4溶液的浓度基本保持不变，B 正确；
C．由分析可知，根据电荷守恒可知，每吸收1 mol SO2，将产生2gH2，即理论上装置的总质量增加64-
2=62 g，C 错误；
D．由分析可知，多孔电极为负极，光催化电极为正，故电子由负极即多孔电极通过导线流向正极即光催
化电极，D 错误；
故答案为：B。
9．（2024·四川成都·模拟预测）钙钛矿太阳能电池被称为第三代太阳能电池，图一是钙钛矿太阳能电池的
工作示意图，图二是该电池作电源电解酸性硫酸铬溶液获取铬单质和硫酸的工作示意图。下列说法错误的
是
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A．C 电极接钙钛矿太阳能电池的B 极
B．D 电极发生的电极反应式为
C．图二中的离子交换膜I 为质子交换膜，Ⅱ为阴离子交换膜
D．当太阳能电池有9mol 电子转移时，Cr 棒上增重的质量为156g
【答案】C
【分析】据钙钛矿太阳能电池的工作原理图可知，电子从B 极流出，说明B 极为负极，A 极为正极，图二
为电解池，由该装置可电解酸性硫酸铬溶液获取铬单质和硫酸可知，C 极为阴极，电极反应式为
，D 极为阳极，电极反应式为
。
【解析】A．电解池的阴极接电源的负极，由钙钛矿太阳能电池的工作原理图可知，B 极为负极，故C 电
极接钙钛矿太阳能电池的B 极，A 正确；
B．由分析可知，D 极为阳极，电极反应式为
，B 正确；
C．电解池中，阴离子移向阳极，则离子交换膜I 为阴离子交换膜，D 电极为阳极，产生
，阳离子移向
阴极，故离子交换膜Ⅱ为质子交换膜，C 错误；
D．当太阳能电池有9mol 电子转移时，根据得失电子守恒可知，Cr 棒上有3molCr 单质生成，则增重的质
量为52g/mol×3mol=156g，D 正确；
故选C。
10．（2024·黑龙江哈尔滨·模拟预测）为实现
的资源化利用与电能储存，设计如图所示的三室隔膜电
解装置(阴极室中注入溶有大量
且含有少量水的有机复合电解液)，该装置将
还原为CO，同时得到
副产物
和碳酸氢盐。下列说法错误的是
A．离子交换膜a 为阴离子交换膜
B．阳极反应式：
C．浓度：食盐水1>食盐水2
D．每通过2mol
，消耗22.4L
【答案】D
【分析】阴极CO2得电子转化为CO，电极反应式为
，阳极
失电子转化
为Cl2，电极反应式为
，装置要得到副产物Cl2和碳酸氢盐，故阴极产生的碳酸氢根离子和
阳极电解液中的钠离子进入中间室，则a 为阴离子交换膜，b 为阳离子交换膜。
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【解析】A．根据分析可知，阴极产生的碳酸氢根离子进入中间室，则a 为阴离子交换膜，A 正确；
B．根据分析可知，阳极反应式：
，B 正确；
C．由于阳极区产生氯气消耗氯离子且钠离子向中间室迁移，故氯化钠浓度减小，浓度：食盐水1>食盐水
2，C 正确；
D．根据电极反应：
，每通过2mol
，消耗标准状况下67.2L
，D 错
误；
答案选D。
11．（2024·河南许昌·一模）铝-石墨双离子电池采用廉价且易得的石墨替代传统锂电池中的正极材料，全
面提升了电池的能量密度。图甲和图乙表示该电池的充电或者放电时工作原理。X、Y 表示可能为用电器
或电源。已知充电时正极发生阴离子插层反应生成
，下列有关分析正确的是
A．图甲表示电池充电过程，电极a 与电源的正极相连
B．图甲中电极b 电极反应式为：
C．图乙中电极c 电势高于电极d
D．图乙中当电路转移电子数为2mol 时，理论上电极c 质量减少14g
【答案】D
【分析】由图中所给电极材料及电子转移方向判断，图乙是放电装置，电极c 为原电池的负极，d 为正
极；图甲为充电装置，电极a 与电源负极连接，为电解池的阴极，电极b 为阳极；
【解析】A．据分析，图甲为充电装置，电极a 与电源负极连接，A 错误：
B．图甲中电极b 与电源正极连接，电极反应式为：
，B 错误；
C．图乙中c 是原电池负极，d 是正极，因此电极d 的电势高于电极c，C 错误；
D．图乙，c 电极反应为
，因此当电路转移电子数为2mol 时即物质的量为2mol，理论上
电极c 上2mol Li 参加反应，理论上电极c 质量减少
，D 正确；
选D。
12．（2024·湖北黄冈·模拟预测）镁锂双盐电池是新型二次离子电池，其放电时的工作原理如图所示。
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下列说法正确的是
A．充电时，
和
均向
极区移动
B．充电时，阴极的电极反应式为
C．放电时，
电极发生氧化反应
D．电池工作时，若外电路中转移电子
，则两极的质量变化值相差
【答案】D
【分析】由放电时的工作原理图可知，Q 极为负极，R 极为正极，充电时，Q 极为阴极，据此作答。
【解析】A．充电时，Q 极为阴极，阳离子
和
均向Q 极区移动，A 项错误；
B．充电时，阳极的电极反应式为
，B 项错误；
C．放电时，R 极为正极，发生还原反应，C 项错误；
D．放电时，Q 极的电极反应式为
，则转移电子为
时，质量变化1.2g；R 极的电极反应
式为
，质量变化0.7g，二者质量变化值相差为
，D 项正确；
故答案选D。
13．（2024·浙江·模拟预测）钠硫电池是室温低成本、高比能量能源存储系统的重要部件，其结构如图。
下列说法不正确的是
A．充电时，电极
连接电源的负极，
得到电子，发生还原反应
B．充电时，电极
的电极反应为
C．放电时，当熔融多硫化钠盐反应转移
电子时，电极A 中液态钠减轻
D．放电时，增大两电极之间的距离可以增大电池的放电电压
【答案】D
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【分析】根据放电时电流方向可知，放电时为原电池，电极A 是负极，B 是电池的正极，负极上Na 失电
子生成Na+，负极反应式为Na-e-=Na+，正极反应式为2Na++xS+2e-=Na2Sx，电池总反应为2Na+xS═Na2Sx，
放电时阳离子移向正极、阴离子移向负极；充电时为电解池，原电池正负极接电源的正负极，负极变为阴
极、正极变为阳极，阴极反应为Na++e-=Na，阳极反应为Na2Sx-2e-=2Na++xS，据此分析解答。
【解析】A．由分析可知，充电时，电极
连接电源的负极，
得到电子，发生还原反应，电极反应为
Na++e-=Na，A 正确；
B．由分析可知，充电时，电极
与电源正极相连，为阳极，发生氧化反应，电极反应为
，B 正确；
C．放电时，当熔融多硫化钠盐反应转移
电子时，电极A 是负极，负极反应式为Na-e-=Na+，则有
1molNa+流向正极，既电极A 中液态钠减轻1mol×23g/mol=23g，C 正确；
D．放电时，增大两电极之间的距离将增大内电阻和内电动势，既将导致减小电池的放电电压，D 错误；
故答案为：D。
14．（2024·重庆·模拟预测）一种碳酸铅电池示意图如图所示，电池总反应为：3PbO2+3Pb+4H2O+4
2Pb3C2O7+8OH—，其中Pb3C2O7可表示为PbO·2PbCO3，下列说法正确的是
A．充电时，阳极上有Pb3C2O7产生
B．放电时，导线中电子迁移方向为PbO2→Pb
C．充电时，理论上转移0.1mol 电子，阴极的质量增加20.7g
D．放电时，正极反应为3PbO2+2
+5H2O+6e—=Pb3C2O7+10OH—
【答案】D
【分析】由总反应方程式可知，铅电极为原电池的负极，碳酸根离子和氢氧根离子作用下铅失去电子发生
氧化反应生成Pb3C2O7，电极反应式为3Pb—6e—+2
+2OH—= Pb3C2O7+H2O，二氧化铅电极为正极，碳
酸根离子和水分子作用下二氧化铅在正极得到电子发生还原反应生成Pb3C2O7，电极反应式为3PbO2+2
+5H2O+6e—=Pb3C2O7+10OH—；充电时，与直流电源负极相连的铅电极为电解池的阴极，二氧化铅电
极为阳极。
【解析】A．由分析可知，二氧化铅电极为阳极，碱性条件下Pb3C2O7在阳极失去电子发生氧化反应生成二
氧化铅、碳酸根离子和水，故A 错误；
B．由分析可知，放电时，铅电极为原电池的负极，二氧化铅电极为正极，则导线中电子迁移方向为
Pb→PbO2，故B 错误；
C．由分析可知，充电时，与直流电源负极相连的铅电极为电解池的阴极，水分子作用下Pb3C2O7在阴极得
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到电子发生还原反应生成铅、碳酸根离子和氢氧根离子，电极的质量减小，故C 错误；
D．由分析可知，放电时，二氧化铅电极为正极，碳酸根离子和水分子作用下二氧化铅在正极得到电子发
生还原反应生成Pb3C2O7，电极反应式为3PbO2+2
+5H2O+6e—=Pb3C2O7+10OH—，故D 正确；
故选D。
15．（2024·山东烟台·三模）一种“氯介导电化学pH 变化”系统可通过调节海水的pH 去除海水中的
，工作原理：
。该装置由甲、乙两系统串联而成，可实
现充放电的交替运行。甲系统放电时的原理如图所示，下列说法错误的是
A．甲系统充电时，电路中每通过2mol 电子，m 电极质量增加71g
B．甲系统放电时，a 电极的电极反应式为
C．乙系统放电时，海水中的
从n 电极移向m 电极
D．乙系统充电时，若电路中通过3mol 电子，理论上可产生标准状况下44.8L
【答案】D
【分析】由图知，甲系统放电时，a 为负极，电极反应式为
，b 极为正
极，电极反应式为
，乙系统放电时，m 极为正极，电极反应式为
，n 为
负极，电极反应式为
，据此回答。
【解析】A．甲系统充电时，m 极的电极反应式为
，电路中每通过2mol 电子，m 电极质
量增加71g，A 正确；
B．由分析知，甲系统放电时，a 电极的电极反应式为
，B 正确；
C．乙系统放电时，海水中的
从负移向正极移动，故由从n 电极移向m 电极，C 正确；
D．乙系统充电时，若电路中通过3mol 电子，由电极反应式，
，
，
，理论上可产生标准状况下
小于44.8L，D 错误；
故选D。
1.(2024·江苏卷，8)碱性锌锰电池的总反应为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( )
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A．电池工作时，MnO2发生氧化反应
B．电池工作时，OH-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1mol MnOOH，转移电子数为2×6.02×10-23
【答案】C
【解析】Zn 为负极，电极反应式为：Zn-2e-+2OH-= ZnO+H2O，MnO2为正极，电极反应式为：MnO2+ e-
+H2O= MnOOH+OH-。A 项，电池工作时，MnO2为正极，得到电子，发生还原反应，故A 错误；B 项，电
池工作时，OH-通过隔膜向负极移动，故B 错误；C 项，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 项，由电极反应式MnO2+ e-+H2O= MnOOH+OH-可知，反应中每生成1mol MnOOH，
转移电子数为6.02×10-23，故D 错误；故选C。
2.(2024·安徽卷，11)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Zn-TCPP (局部结
构如标注框内所示)形成的稳定超分子材料和Zn 为电极，以ZnSO4和KI 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：I3
-+Zn
Zn2++3I-
C．充电时，阴极被还原的Zn2+主要来自Zn-TCPP
D 放电时，消耗0.65 g Zn，理论上转移0.02 mol 电子
【答案】C
【解析】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
Zn-2e-=Zn2＋，则充电时，该电极为阴极，电极反应式为Zn2++2e-=Zn；正极上发生3I3
-+2e-=3I-，则充电时，
该电极为阳极，电极反应式为3I--2e-=I3
-。A 项，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N 提供孤电子对、Zn2+提供空轨道形成的
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配位键，A 正确；B 项，该电池总反应为I3
-+Zn
Zn2++3I-，B 正确；C 项，充电时，阴极电极反应式为
Zn2++2e-=Zn，被还原的Zn2+主要来自电解质溶液，C 错误；D 项，放电时，负极的电极反应式为Zn-2e-
=Zn2＋，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；故选C。
3.(2024·全国新课标卷，6)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2C6H12O6+O2=2C6H12O7
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Na＋在电场驱动下的迁移方向为b→a
【答案】C
【解析】由题中信息可知，b 电极为负极，发生反应Cu2O+2OH--2e-=2CuO+H2O，然后再发生
C6H12O6+2CuO= C6H12O7+Cu2O；a 电极为正极，发生反应O2+2H2O+4e-=4OH-，在这个过程中发生的总反应
为2C6H12O6+O2=2C6H12O7。A 项，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O2
在a 电极上得电子生成OH-，电极反应式为O2+2H2O+4e-=4OH-；b 电极为电池负极， Cu2O 在b 电极上失
电子转化成CuO，电极反应式为Cu2O+2OH--2e-=2CuO+H2O，然后葡萄糖被CuO 氧化为葡萄糖酸，CuO 被
还原为Cu2O，则电池总反应为2C6H12O6+O2=2C6H12O7，A 正确；B 项，b 电极上CuO 将葡萄糖被CuO 氧化
为葡萄糖酸后被还原为Cu2O，Cu2O 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 项，根据反应
2C6H12O6+O2=2C6H12O7可知，1mol C6H12O6参加反应时转移2 mol 电子，18 mg C6H12O6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 项，原电池中阳离子从负
极移向正极迁移，故Na＋迁移方向为b→a，D 正确。故选C。
4．(2024·北京卷，3，3 分)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( )
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A．石墨作电池的负极材料
B．电池工作时，NH4
+向负极方向移动
C．MnO2发生氧化反应
D．锌筒发生的电极反应为Zn-2e-=Zn2＋
【答案】D
【解析】A 项，酸性锌锰干电池，锌筒为负极，石墨电极为正极，故A 错误；B 项，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 项，MnO2发生得电子的还原反应，故C 错误；D 项，锌筒为
负极，负极发生失电子的氧化反应Zn-2e-=Zn2＋，故D 正确；故选D。
5．(2024·全国甲卷，6，3 分)科学家使用δ-MnO2研制了一种MnO2-Zn 可充电电池(如图所示)。电池工作一
段时间后，MnO2电极上检测到MnOOH 和少量ZnMn2O4。下列叙述正确的是( )
A．充电时，Zn2+向阳极方向迁移
B．充电时，会发生反应Zn+2MnO2=ZnMn2O4
C．放电时，正极反应有MnO2+H2O+e-=MnOOH+OH-
D．放电时，Zn 电极质量减少0.65g，MnO2电极生成了0.020molMnOOH
【答案】C
【解析】Zn 具有比较强的还原性，MnO2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MnO2电极为正极，Zn 电极为负极，则充电时MnO2电极为阳极、Zn 电极为阴极。A 项，充电时
该装置为电解池，电解池中阳离子向阴极迁移，即Zn2+向阴极方向迁移，A 不正确；B 项，放电时，负极
的电极反应为Zn-2e-=Zn2＋，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 项，放电时MnO2电极为正极，正极上检测到MnOOH 和少量
ZnMn2O4，则正极上主要发生的电极反应是MnO2+H2O+e-=MnOOH+OH-，C 正确；D 项，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MnO2+H2O+e-
=MnOOH+OH-可知，若正极上只有MnOOH 生成，则生成MnOOH 的物质的量为0.020mol，但是正极上
还有ZnMn2O4生成，因此，MnOOH 的物质的量小于0.020mol，D 不正确；故选C。
6．(2024·河北卷，13，3 分)我国科技工作者设计了如图所示的可充电Mg-CO2电池，以Mg(TFSI)2为电解
质，电解液中加入1，3-丙二胺(
)以捕获CO2，使放电时CO2还原产物为MgC2O4。该设计克服了
MgCO3导电性差和释放CO2能力差的障碍，同时改善了Mg2+的溶剂化环境，提高了电池充放电循环性能。
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下列说法错误的是( )
A．放电时，电池总反应为Mg+2CO2= MgC2O4
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Mg 电极流向阳极，Mg2+向阴极迁移
D．放电时，每转移1mol 电子，理论上可转化1mol CO2
【答案】C
【解析】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、Mg 电极为负极，则充电时多孔碳纳米管电极为阳极、Mg 电极为阴极：
电极
过程
电极反应式
Mg 电极
放电
Mg-2e-=Mg2+
充电
Mg2++2e-= Mg
多孔碳纳米管电极
放电
Mg2++2CO2+2e-=MgC2O4
充电
MgC2O4-2e-= Mg2++2CO2↑
A项，放电时正极反应式为Mg2++2CO2+2e-=MgC2O4、负极反应式为Mg-2e-=Mg2+，将放电时正、负电极反
应式相加，可得放电时电池总反应：Mg+2CO2= MgC2O4，A 正确；B 项，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 项，充电时，Mg 电
极为阴极，电子从电源负极经外电路流向Mg 电极，同时Mg2+向阴极迁移，C 错误；D 项，根据放电时的
电极反应式Mg2++2CO2+2e-=MgC2O4可知，每转移2mol 电子，有2mol CO2参与反应，因此每转移1mol 电
子，理论上可转化1mol CO2，D 正确；故选C。
6.(2023•广东卷，6)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.Ag 作原电池正极
B.电子由Ag 经活性炭流向Pt
C.Pt 表面发生的电极反应：O2+2H2O+4e-= 4OH-
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D.每消耗标准状况下11.2L 的O2，最多去除1mol Cl-
【答案】B
【解析】O2在Pt 得电子发生还原反应，Pt 为正极，Cl-在Ag 极失去电子发生氧化反应，Ag 为负极。A
项， Cl-在Ag 极失去电子发生氧化反应，Ag 为负极，A 错误；B 项，电子由负极Ag 经活性炭流向正极
Pt，B 正确；C 项，溶液为酸性，故Pt 表面发生的电极反应为O2+4H++4e-= 2H2O，C 错误；D 项，每消耗
标准状况下11.2L 的O2，转移电子2mol，而2 mol Cl-失去2mol 电子，故最多去除2mol Cl-，D 错误。 故
选B。
7．(2023•辽宁省选择性考试，11)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：Pb+SO4
2-+2Fe3+=PbSO4+2Fe2+
【答案】B
【解析】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。A 项，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 项，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 项，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 项，充
电时，总反应为PbSO4+2Fe2+=Pb+SO4
2-+2Fe3+，D 错误；故选B。
8．(2023•全国乙卷，12)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
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D．炭化纤维素纸的作用是增强硫电极导电性能
【答案】A
【解析】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。A 项，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 项，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 项，由题给的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 项，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；故选A。
9．(2022•全国甲卷，10)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) 4
2-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SO4
2-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) 4
2-+Mn2++2H2O
【答案】A
【解析】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) 4
2-，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SO4
2-向Ⅱ区移动，Ⅲ区消耗OH-，生成
Zn(OH) 4
2-，Ⅱ区的SO4
2-向Ⅲ区移动或Ⅲ区的K+向Ⅱ区移动。A 项，Ⅱ区的K+只能向Ⅰ区移动，A 错误；
B 项，Ⅰ区的SO4
2-向Ⅱ区移动，B 正确；C 项，MnO2电极的电极反应式为MnO2+2e-+4H+=Mn2++2H2O，C
正确；D 项，电池的总反应为Zn+4OH-+MnO2+4H+=Zn(OH) 4
2-+Mn2++2H2O，D 正确；故选A。
10．(2022•福建卷，9)一种化学“自充电”的锌-有机物电池，电解质为KOH 和Zn(CH3COO)2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( )
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A．化学自充电时，c(OH―)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：Zn2++2e-=Zn
D．放电时，外电路通过
电子，正极材料损耗
【答案】A
【解析】A 项，由图可知，化学自充电时，消耗O2，该反应为O2+2H2O+4e-=4OH-，c(OH―)增大，故A 正
确；B 项，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 项，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 项，放电时，1mol
转化为
，消耗2mol K+，外电路通过0.02
mol 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。
11．(2022•广东选择性考试，16)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(如图)。充电时电极a 的反应为：NaTi2(PO4)3+2Na++2e-= Na3Ti2(PO4)3。下列说法正
确的是( )
A．充电时电极b 是阴极
B．放电时NaCl 溶液的pH 减小
C．放电时NaCl 溶液的浓度增大
D．每生成1molCl2，电极a 质量理论上增加23g
【答案】C
【解析】A 项，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 项，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Na3Ti2(PO4)3-2e-=
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NaTi2(PO4)3+2Na+可知，NaCl 溶液的pH 不变，故B 错误；C 项，放电时负极反应为Na3Ti2(PO4)3-2e-=
NaTi2(PO4)3+2Na+，正极反应为Cl2+2e-=2Cl-，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 项，充电时阳极反应为2Cl- -2e-= Cl2↑，阴极反应为NaTi2(PO4)3+2Na++2e-=
Na3Ti2(PO4)3，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；故选C。
12．(2021•辽宁选择性考试，10)如图，某液态金属储能电池放电时产生金属化合物Li3Bi。下列说法正确的
是( )
A．放电时，M 电极反应为
B．放电时，Li+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Li3Bi+3e-=3Li++Bi
【答案】B
【解析】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。A 项，放电时，M 电极
反应为Li-e-=Li+，A 错误；B 项，放电时，M 极为负极，N 极为正极，故Li+由M 电极向N 电极移动，B 正
确；C 项，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 项，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Li3Bi-3e-=3Li++Bi，D 错误；故选B。
13．(2021•浙江1 月选考，22)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
Ca(OH)2+2Ni(OH)2
【答案】C
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【解析】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。A 项，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 项，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 项，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 项，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；故选C。
14．(2021•湖南选择性考试，10)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示：
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ZnBr2的浓度不断减小
C．充电时，M 极的电极反应式为Zn2++2e-═Zn
D．隔膜允许阳离子通过，也允许阴离子通过
【答案】B
【解析】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+，放电过程中，左侧Zn2+流向
右侧，左侧ZnBr2的浓度不断减少，充电过程中，发生反应ZnBr2
Zn+Br2。A 项，依据分析可知，N 为
正极，故A 正确；B 项，放电时，左侧为负极，发生氧化反应，电极反应方程式为Zn
2e
﹣
-＝Zn2+，左侧生
成的Zn2+流向右侧，故左侧ZnBr2的浓度不变，右侧ZnBr2的浓度变大，故B 错误；C 项，放电时，M 为负
极，充电时，M 及为阴极，发生还原反应，电极反应式为Zn2++2e-═Zn，故C 正确；D 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，故D 正确；故选B。
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