考点02 原电池 新型电源（核心考点精讲精练）-备战2024年高考化学一轮复习考点帮（新高考专用）

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2.精练高考真题，明确方向。经过对近几年高考题的横、纵向分析，可以得出以下三点：一是主干知识考查“集中化”，二是基础知识新视角，推陈出新，三是能力考查“综合化”。
3.摸清问题所在，对症下药。要提高后期的备考质量，还要真正了解学生存在的问题，只有如此，复习备考才能更加科学有效。所以，必须加大信息反馈，深入总结学情，明确备考方向，对症开方下药，才能使学生的知识结构更加符合高考立体网络化要求，才能实现基础→能力→分数的转化。
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考点2 原电池 新型电源
1．3年真题考点分布
2．命题规律及备考策略
【命题规律】近3年新高考卷对于该专题主要考查：
①原电池的工作原理及其应用；
②新型电源装置的分析。
【备考策略】试题主要考查原电池的工作原理及其应用，意在考查考生的变化观念与平衡思想、证据推理与模型认知的学科素养，及信息获取、理解掌握和知识整合的学科关键能力。
【命题预测】能分析、解释原电池的工作原理，利用相关信息分析化学电源的工作原理。
考法1 原电池原理及其应用
一、原电池的工作原理及应用
1.本质
原电池是把化学能转化为电能的装置，其反应本质是氧化还原反应。
2.构成条件
(1)一看反应：看是否有能自发进行的氧化还原反应发生(一般是活泼性强的金属与电解质溶液反应)。
(2)二看两电极：一般是活泼性不同的两电极。
(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；
②两电极直接或间接接触；
③两电极插入电解质溶液中。
3.工作原理
以锌铜原电池为例
(1)反应原理
(2)盐桥的组成和作用
①盐桥中装有饱和的KCl、KNO3等溶液和琼胶制成的胶冻。
②盐桥的作用：a.连接内电路，形成闭合回路；b.平衡电荷，使原电池不断产生电流。
（3）单液原电池(无盐桥)和双液原电池(有盐桥)对比
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。
二、常见化学电源及工作原理
（一）一次电池：只能使用一次，不能充电复原继续使用
1.碱性锌锰干电池
总反应：Zn＋2MnO2＋2H2O===2MnOOH＋Zn(OH)2。
负极材料：Zn。
电极反应：Zn＋2OH－－2e－===Zn(OH)2。
正极材料：碳棒。
电极反应：2MnO2＋2H2O＋2e－===2MnOOH＋2OH－。
2.纽扣式锌银电池
总反应：Zn＋Ag2O＋H2O===Zn(OH)2＋2Ag。
电解质是KOH。
负极材料：Zn。
电极反应：Zn＋2OH－－2e－===Zn(OH)2。
正极材料：Ag2O。
电极反应：Ag2O＋H2O＋2e－===2Ag＋2OH－。
3.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。电池的总反应可表示为8Li＋3SOCl2===6LiCl＋Li2SO3＋2S。
(1)负极材料为锂，电极反应为8Li－8e－===8Li＋。
(2)正极的电极反应为3SOCl2＋8e－===2S＋SOeq \\al(2－,3)＋6Cl－。
（二）二次电池：放电后能充电复原继续使用
1.铅酸蓄电池总反应：Pb(s)＋PbO2(s)＋2H2SO4(aq)2PbSO4(s)＋2H2O(l)
(1)放电时——原电池
负极反应：Pb(s)＋SOeq \\al(2－,4)(aq)－2e－===PbSO4(s)；
正极反应：PbO2(s)＋4H＋(aq)＋SOeq \\al(2－,4)(aq)＋2e－===PbSO4(s)＋2H2O(l)。
(2)充电时——电解池
阴极反应：PbSO4(s)＋2e－===Pb(s)＋SOeq \\al(2－,4)(aq)；
阳极反应：PbSO4(s)＋2H2O(l)－2e－===PbO2(s)＋4H＋(aq)＋SOeq \\al(2－,4)(aq)。
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负极相连以获得电子，可简记为负接负后作阴极，正接正后作阳极。
(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。
（三）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。
2.解答燃料电池题目的思维模型
3.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)通入负极的物质为燃料，通入正极的物质为氧气。
(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。
三、多池串联的两大模型及原理
1．常见多池串联装置图
（1）外接电源与电解池的串联(如图)
A、B为两个串联电解池，相同时间内，各电极得失电子数相等。
（2）原电池与电解池的串联(如图)
甲、乙两图中，A均为原电池，B均为电解池。
2．二次电池的充电
(1)可充电电池原理示意图
充电时，原电池负极与外接电源负极相连，原电池正极与外接电源正极相连，记作“正接正，负接负”。
(2)可充电电池有充电和放电两个过程，放电时是原电池反应，充电时是电解池反应。充电、放电不是可逆反应。
(3)放电时的负极反应和充电时的阴极反应相反，放电时的正极反应和充电时的阳极反应相反。将负(正)极反应式变换方向并将电子移项即可得出阴(阳)极反应式。
例：Fe＋Ni2O3＋3H2Oeq \(,\s\up11(放电),\s\d4(充电))Fe(OH)2＋2Ni(OH)2，放电时负极的电极反应式为Fe－2e－＋2OH－===Fe(OH)2，则充电时阴极的电极反应式为Fe(OH)2＋2e－===Fe＋2OH－。
3．电化学计算的三种方法
如以电路中通过4 ml e－为桥梁可构建以下关系式：
(式中M为金属，n为其离子的化合价数值)
该关系式具有总览电化学计算的作用和价值，熟记电极反应式，灵活运用关系式便能快速解答常见的电化学计算问题。
四、多室装置的分析
1．离子交换膜的分类和应用
2．分析某室质量变化的关键
分析某室质量的变化，既要考虑该区(或该电极)的化学反应，又要考虑通过“交换膜”的离子带来的质量变化。
【典例1】（辽宁省重点中学2023届高三模拟）未来的某一天，我们开着一辆电动汽车，当电池能量即将耗尽时，只需将汽车开到附近的加氨站，5分钟内就能加满一桶液态氨，电池表便显示满格，加满后汽车能开1000公里以上，且加氨价格低廉。随着“氨—氢”燃料电池的推出，这样的场景很快就要变成现实。我国某大学设计的间接氨燃料固体氧化物燃料电池的工作原理如图所示，氨首先经过重整装置在催化剂(未标出)表面分解生成与。下列说法错误的是

A．电池工作时，a极的电极反应式为
B．电池工作时，b极发生还原反应
C．的键角小于的键角
D．大面积推广“氨—氢”燃料电池，有利于减少碳的排放量
【答案】C
【解析】A．电池工作时，氨首先经过重整装置在催化剂表面分解生成与，氢气在a极上发生氧化反应生成水，电极反应式为，A正确；
B． 电池工作时，b极上氧气得电子发生还原反应，B正确；
C．与的价层电子对数均为4，有1对孤电子对、有2对孤电子对，孤电子对和成键电子对之间的排斥力大于成键电子对之间的排斥力，排斥力越大键角越小，则的键角大于的键角，C不正确；
D． 大面积推广“氨—氢”燃料电池，有利于减少碳的排放量，D正确；
故选C。
【典例2】 (2023届重庆市高三模拟)液态金属电池在规模储能领域具有重要的应用前景。某可充电液态金属电池放电时的工作原理如图所示，电池采用了三层液态设计，其三层液体因密度差和互不混溶而自动分层：隔膜为法拉第选择性膜，该膜既有电子通道，又有离子通道(除外)。
下列说法错误的是
A．放电时电极Y为正极
B．充电时阴极反应式为
C．放电时外电路转移2ml电子，得到Pb的总物质的量为1ml
D．法拉第选择性膜避免了直接接触Li而导致充放电性能下降
【答案】C
【分析】由电子移动方向可知，电极Y为正极，电极方程式为：，电极X为负极电极方程式为：Li -e-=Li+，以此解答。
【解析】A．放电时电极Y为正极，故A正确；
B．电极X为负极电极方程式为：Li -e-=Li+，则充电时阴极反应式为，故B正确；
C．放电时外电路转移2ml电子时，电极Y处发生电极反应，生成1mlPb，同时电子又通过法拉第选择性膜中的电子通道进入含有PbCl2和LiCl的熔融电解质，Pb2+得到电子生成Pb，则得到Pb的总物质的量大于1ml，故C错误；
D．法拉第选择性膜，该膜既有电子通道，又有离子通道(除外)，不能通过膜，法拉第选择性膜避免了直接接触Li而导致充放电性能下降，故D正确；故选C。
1．（福建省福州市2023-2024学年高三质量检测）我国科学家经过研究发明了以下装置从海水中提取锂单质，其工作原理如图所示。该装置运行期间电极Ⅱ上产生和气体X。下列说法错误的是

A．该装置实现了“太阳能→电能→化学能”的转化
B．电极Ⅰ连接太阳能电池的负极
C．工作时，电极Ⅱ附近溶液的pH增大
D．实验室检验气体X可用湿润的淀粉-KI试纸
【答案】C
【分析】由图可知，锂离子向电极I迁移，则电极I为阴极，电极反应式：；电极II为阳极，该装置运行期间电极Ⅱ上产生和气体X，则电极反应式：、；
【解析】A．根据该装置示意图可知，实现了太阳能→电能→化学能的转化，故A正确；
B．根据分析可知，电极I为阴极，连接太阳能电池负极，故B正确；
C．根据分析可知，电极II为阳极，电极反应式：、，则工作时，电极Ⅱ附近溶液的pH减小，故C错误；
D．根据分析可知X气体为，可用湿润的淀粉-KI试纸检验，故D正确；
故选C。
2．（湖北省武汉市武昌区2022-2023学年高三质量检测）我国科技工作者利用水热法制备了六方钴纳米片(hcp—C)，可应用于高效电催化NO的还原。下列说法错误的是

A．六方钴纳米片有利于NO分子的活化
B．负极的电极反应为：
C．理论上每消耗1ml Zn，可放出8.96L
D．该过程的总反应为：
【答案】C
【分析】由图可知，Zn电极上Zn失去电子生成ZnO，化合价升高，Zn被氧化，作原电池的负极，电极反应为：Zn-2e-+2OH-═ZnO+H2O，正极上NO得电子发生还原反应生成NH3，电极反应为：NO+5e-+5H+=NH3+H2O，据此分析。
【解析】A．六方钴纳米片（hcp-C）可应用于高效电催化NO的还原，即六方钴纳米片有利于NO分子的活化，A正确；
B．负极上锌失电子和氢氧根离子反应生成氧化锌，电极反应式为：Zn+2OH--2e-═ZnO+H2O，B正确；
C．未指明标准状况，不能计算氨气的体积，C错误；
D．负极反应为：Zn-2e-+2OH-═ZnO+H2O，正极反应为：NO+5e-+5H+=NH3+H2O，故该过程的总反应为：5Zn+2NO+3H2O═5ZnO+2NH3，D正确；
故选C。
3．（河北省衡水中学2023届高三调研）我国科研人员将单独脱除的反应与的制备反应相结合，实现协同转化。
①单独制备：，不能自发进行；
②单独脱除：，能自发进行。
协同转化装置如图(在电场作用下，双极膜中间层的解离为和，并向两极迁移)。下列分析错误的是

A．左侧电极电势比右侧电极电势低
B．产生的电极反应：
C．反应过程中不需补加稀
D．协同转化总反应：
【答案】D
【解析】A．左侧为电池的阴极，右侧为电池的阳极，阳极的电极电势比阴极的电极电势高，故左侧电极电势比右侧电极电势低，A正确；
B．由图可知产生的电极反应为，B正确；
C．H+与电子所带的电荷数相等，当反应进行时，右侧消耗H+的量等于迁移的氢离子的量，硫酸的总量不发生变化，所以不需要补加硫酸，C正确；
D．根据反应图可得，负极的反应式为，正极的反应式为，故协同转化的总反应为，D错误；
故选D。
考法2 新型电源
一、浓差电池
1．在浓差电池中，为了限定某些离子的移动，常涉及到“离子交换膜”。
(1)常见的离子交换膜
(2)离子交换膜的作用
①能将两极区隔离，阻止两极物质发生化学反应。
②能选择性地允许离子通过，起到平衡电荷、形成闭合回路的作用。
(3)离子交换膜的选择依据
离子的定向移动。
2．“浓差电池”的分析方法
浓差电池是利用物质的浓度差产生电势的一种装置。两侧半电池中的特定物质有浓度差，离子均是由“高浓度”移向“低浓度”，依据阴离子移向负极区域，阳离子移向正极区域判断电池的正、负极，这是解题的关键。
二、燃料电池电极反应式的书写
第一步：写出电池总反应式。
燃料电池的总反应与燃料燃烧的反应一致，若产物能和电解质反应，则总反应为加合后的反应。如甲烷燃料电池(电解质溶液为NaOH溶液)的反应如下：
CH4＋2O2===CO2＋2H2O①
CO2＋2NaOH===Na2CO3＋H2O②
①＋②可得甲烷燃料电池的总反应式：CH4＋2O2＋2NaOH===Na2CO3＋3H2O。
第二步：写出电池的正极反应式。
根据燃料电池的特点，一般在正极上发生还原反应的物质都是O2，因电解质溶液不同，故其电极反应也会有所不同：
第三步：电池的总反应式－电池的正极反应式＝电池的负极反应式。
三、新型电源及电极反应式的书写
1．电极反应式书写的一般步骤(类似氧化还原反应方程式的书写)
eq \x(\a\al(列物质,标得失))—eq \b\lc\{\rc\}(\a\vs4\al\c1(负极发生氧化反应,正极发生还原反应))—eq \a\vs4\al(参加反应的微粒,和得失电子数)
↓
eq \x(\a\al(看环境,配守恒))—eq \b\lc\{(\a\vs4\al\c1(在电解质溶液的环境中要生成稳定的电极,产物，即看H＋、OH－、H2O等是否参加反应,遵守电荷守恒、质量守恒、得失电子守恒))
↓
eq \x(\a\al(两式加,验总式))—两电极反应式相加，与总反应式对照验证
2．已知总方程式，书写电极反应式
(1)书写步骤
步骤一：写出电池总反应式，标出电子转移的方向和数目(ne－)。
步骤二：找出正、负极，失电子的电极为负极，得电子的电极为正极；确定溶液的酸碱性。
步骤三：写电极反应式。
负极反应：还原剂－ne－===氧化产物
正极反应：氧化剂＋ne－===还原产物
(2)书写技巧
若某电极反应式较难写时，可先写出较易写的电极反应式，用总反应式减去较易写的电极反应式，即可得出较难写的电极反应式。如CH3OCH3(二甲醚)酸性燃料电池中，
总反应式为CH3OCH3＋3O2===2CO2＋3H2O，
正极反应式为3O2＋12H＋＋12e－===6H2O，
则负极反应式为CH3OCH3＋3H2O－12e－===2CO2↑＋12H＋。
【易错警示】简单电极反应中转移的电子数必须与总反应方程式中转移的电子数相同。
3．氢氧燃料电池在四种常见介质中的电极反应式总结
负极eq \b\lc\{(\a\vs4\al\c1(酸做介质：H2－2e－===2H＋,碱做介质：H2－2e－＋2OH－===2H2O,熔融金属氧化物做介质：H2－2e－＋O2－===H2O,熔融碳酸盐做介质：H2－2e－＋COeq \\al(2－,3)===H2O＋CO2))
正极eq \b\lc\{(\a\vs4\al\c1(酸做介质：O2＋4e－＋4H＋===2H2O,碱做介质：O2＋4e－＋2H2O===4OH－,熔融金属氧化物做介质：O2＋4e－===2O2－,熔融碳酸盐做介质：O2＋4e－＋2CO2===2COeq \\al(2－,3)))
【典例3】 (重庆市九龙坡区2023届学业质量调研)我国科研人员利用双极膜技术构造出一类具有高能量密度、优异的循环性能的新型水系电池，模拟装置如图所示。已知电极材料分别为Zn和MnO2，相应的产物为和Mn2+。下列说法错误的是

A．电极材料为，电极材料为
B．电池作一段时间后，溶液的变小
C．电极的反应式为
D．若电路中通过，则稀硫酸溶液质量增加
【答案】D
【分析】由题干信息可知，Zn生成，MnO2生成Mn2+，则M极为Zn电极，为负极，负极反应式为：Zn+4OH--2e-=，N电极材料为MnO2，为正极，正极反应式为：MnO2+4H++2e-=Mn2++2H2O，中间层H2O电离出的H+通过b膜移向正极N极区，OH-通过a膜移向负极M极区，据此分析解题。
【解析】A．由题干信息可知，Zn生成，MnO2生成Mn2+，则M极为Zn电极，为负极，N电极材料为MnO2，为正极，A正确；
B．负极反应式为Zn+4OH--2e-=，每转移2mle-，有2mlOH-移向NaOH溶液，而消耗4mlOH-，NaOH溶液的pH变小，B正确；
C．N电极为MnO2，MnO2在正极得到电子生成Mn2+，电极方程式为：MnO2+4H++2e-=Mn2++2H2O，C正确；
D．若电路中通过2 mle-，双极膜中有2 ml H+移向硫酸溶液，同时溶解1mlMnO2，稀硫酸溶液质量增加2ml×1g/ml+1ml×87g/ml=89g，D错误；
故选D。
【典例4】 (辽宁省丹东市2023届高三模拟)锌铁液流电池由于安全、稳定、电解液成本低等优点成为电化学储能热点技术之一。某碱性锌铁液流电池工作原理如图所示，下列说法错误的是

A．电子流动方向：电极→导线→惰性电极
B．放电时左池中溶液逐渐减小
C．当通过膜时，电极质量减少
D．电池总反应为：
【答案】C
【分析】由图可知，Zn失去电子生成Zn(OH)，则Zn极为负极，电极方程式为：Zn+4OH−−2e−= Zn(OH)，惰性电极为正极，Fe(CN)得到电子生成Fe(CN)，电极方程式为：Fe(CN)+e-=Fe(CN)，以此解答。
【解析】A．由分析可知，Zn极为负极，惰性电极为正极，原电池中电子流动方向：电极→导线→惰性电极，故A正确；
B．由分析可知，左池为正极区，电极方程式为：Fe(CN)+e-=Fe(CN)，则左侧池中OH-通过PBI膜进入右侧池，左侧池中OH-浓度降低，酸性增强，pH逐渐减小，故B正确；
C．Zn极为负极，电极方程式为：Zn+4OH−−2e−= Zn(OH)，当通过膜时，转移0.2ml电子，消耗0.1mlZn，电极质量减少=6.5g，故C错误；
D．Zn极为负极，电极方程式为：Zn+4OH−−2e−= Zn(OH)，惰性电极为正极，Fe(CN)+e-=Fe(CN)，电池总反应为：，故D正确；
故选C。
1．（福建省名校联盟全国优质校2023届高三大联考）锂硫电池放电过程中正极变化为。我国科学家掺入Ni解决、、溶解度小、易透过隔膜的问题。下列说法正确的是

A．放电时，负极电解质溶液每增重0.07g，电路转移电子
B．充电时，电池的总反应方程式为
C．Ni对多硫化物的吸附能力相比于石墨烯更小
D．Ni应当掺杂在电池隔膜的正极一侧
【答案】D
【分析】根据题干信息可知该装置中Li作负极，发生失电子氧化反应，电极反应：；正极电极反应：；
【解析】A．放电时，负极发生反应：，向正极移动，与结合，形成溶解度小的多硫化物，即电路转移电子，负极电解质溶液无法增重0.07g，故A错误；
B．放电时，正极反应：，则放电时总反应：，充电总反应与放电总反应相反：，故B错误；
C．Ni对多硫化物结合能力大于石墨烯，说明Ni更易于多硫化物结合，故C错误；
D．为解决多硫化物易透过隔膜问题，Ni以与多硫化物结合，应向正极移动，故D正确；
故选D。
2．（湖北省华大新高考联盟2023届高三二模）中科院大连化物所储能技术研究部提出了一种基于Br-辅助MnO2放电的混合型液流电池，装置如图所示，下列说法错误的是

A．充电时，H+向电极A迁移
B．在放电过程中，可利用Br-及时清除电极B上的“死锰”(MnO2)，提高充放电过程的可逆性
C．充电时，电极B上还可能发生：2Br--2e-=Br2
D．放电时，在该环境下的氧化性：Cr2+>Mn3+
【答案】D
【分析】由题干图示信息可知，充电时，电极A为Cr2+转化为Cr，发生还原反应，电极反应为：Cr2++2e-=Cr，B电极上为Mn2+转化为Mn3+，电极反应为：Mn2+-2e-=Mn3+，B为阳极，还可能发生电极反应2Br- -2e-=Br2，放电时，A电极为Cr转化为Cr2+，电极反应为：Cr-2e-=Cr2+，发生氧化反应，A为负极，B电极为Mn3+转化为Mn2+，发生还原反应，电极反应为：Mn3++e-=Mn2+，据此分析解题。
【解析】A．由题干图示信息可知，充电时，电极A为Cr2+转化为Cr，发生还原反应，A为阴极，H+向阴极迁移，A正确；
B．MnO2沉积在电极B上，可能会影响充放电的进行，Br-具有一定的还原性，可将MnO2还原为Mn2+，从而提高充放电过程的可逆性，B正确；
C．由分析可知，充电时，电极B上可能发生：2Br- -2e-=Br2，C正确；
D．由放电时的总反应：2Mn3++Cr=Cr2++2Mn2+可知，氧化性Mn3+>Cr2+，D错误；
故选D。
3．（广东省梅州市2023届高三模拟）一种新型可充电电池，其工作原理如图所示。下列说法正确的是
A．放电时，电极N是负极
B．充电时，通过钠离子交换膜向M极移动
C．放电时，N极电极反应为
D．充电时，每生成1ml Na，有机电解质的整体质量减小23g
【答案】B
【分析】从图示装置可看出，可充电电池放电时，Na失电子生成钠离子，所以Na电极为负极，发生氧化反应，生成的钠离子通过有机电解质移向右侧，右侧电极作正极在放电时，转化为，发生还原反应。
【解析】A．根据上述分析可知，放电时，电极M为负极，A错误；
B．充电为放电的逆过程，所以充电时，通过钠离子交换膜向阴极（M极）移动，B正确；
C．放电时，N极转化为，发生还原反应，其电极反应为，C错误；
D．充电时，每生成1ml Na，同时也会有0.5mlO2-消耗，所以有机电解质的整体质量减小23g+=31g，D错误；
故选B。
【基础过关】
1．（山东省德州市2023届高三三模）我国科学家研究出一种新型水系电池，其结构如下图，该电池既能实现乙炔加氢又能提供电能，下列说法正确的是

A．通过阴离子交换膜向a电极移动
B．左侧极室中减小
C．a极的电极反应式为
D．每转移，右侧极室中溶液质量增大34g
【答案】C
【解析】A．b中锌化合价升高变为氧化锌，则b为负极，根据“同性相吸”，则通过阴离子交换膜向b电极移动，故A错误；
B．左侧极室中a极的电极反应式为，若有2ml电子转移，从a室迁移到b室的氢氧根为2ml，反应生成的氢氧根为2ml，a室内氢氧根数目不变，但溶液体积减小，因此增大，故B错误；
C．根据前面分析右边为负极，左边为正极，则a极发生还原反应，电极反应式为，故C正确；
D．每转移，有2ml氢氧根移动到右侧极室，根据，则右侧极室中溶液质量增大为1ml水的质量即18g，故D错误；
故选C。
2．（辽宁省鞍山市第一中学2023届高三模拟）研究发现，在酸性乙醇燃料电池中加入硝酸，可使电池持续大电流放电，其工作原理如下图所示。下列说法错误的是

A．该电池使用不当，易造成大气污染。
B．在正极起催化作用
C．正极电极上发生的反应为
D．当1ml参加反应时，有12ml透过质子交换膜进入到电池的负极
【答案】D
【分析】该电池为乙醇的酸性燃料电池，通入乙醇的以及为负极，电极反应式为,通入氧气的以及为正极，电极反应式为由工作原理图可知，正极上的反应为，，二者加合可得正极反应式为，可知在正极起催化作用。
【解析】A．正极上的反应为，，所以该电池使用不当，易造成大气污染，A正确；
B．正极上的反应为，，二者加合可得正极反应式为，可知在正极起催化作用，B正确；
C．电极反应式为由工作原理图可知，正极上的反应为，为强酸，可拆，即正极电极上发生的反应为，C正确；
D．阳离子向正极移动，所以当1ml参加反应时，有12ml透过质子交换膜进入到电池的正极，D错误； 故选D。
3．（福建省莆田市2022-2023学年高三质量检测）我国科研团队设计的一种新型固态电解质的氟离子电池打破了高温条件的限制，实现了室温下氟离子全固态电池的稳定循环。某全固态电解质的氟离子电池工作时的物质转化及放电时的迁移方向如图所示。下列有关说法错误的是

A．放电时，a极为正极，发生还原反应
B．充电时，由b极向a极迁移
C．放电时，b极的电极反应式为
D．充电时，外电路每通过，a极消耗
【答案】C
【分析】如图所示，放电时，由a极移向b极，则a极为正极，则b极为负极。
【解析】A．由分析可知，a极为正极，发生还原反应，故A正确；
B．充电时，a极为阳极，b极为阴极，电解池中阴离子向阳极移动，则由b极向a极迁移，故B正确；
C．放电时，Mg失去电子生成MgF2，电极方程式为：，故C错误；
D．充电时，a极为阳极，电极方程式为：，外电路每通过，a极消耗，故D正确；
故选C。
4．（湖北省荆州市沙市中学2023届高三模拟）传统的金属电极在浓电解液中转化为，沉积/剥离库仑效率20次循环后迅速下降。复旦大学研究采用了微溶的金属碳酸盐和独特的固-固(StS)转换反应，设计出石墨烯(ZZG)电极的概念电池表现出91.3%的高锌利用率，并且寿命长达2000次。镍基ZZG电池充电时工作原理如图

下列说法不正确的是
A．放电时电子流向镍基电极
B．放电时负极
C．充电时溶解平衡正向移动
D．将KOH浓度由0.1ml/L提高至6ml/L利于该电池的充放电
【答案】D
【分析】由图可知，图示为充电过程，镍基电极连接外接电源的正极，则放电时镍基电极为正极、右侧电极为负极；
【解析】A．放电时电子由负极流向正极，故流向镍基电极，A正确；
B．放电时负极上锌失去电子发生氧化反应和溶液中氢氧根离子、碳酸根离子生成，反应为，B正确；
C．充电时反应为放电时的逆反应，结合B分析可知，充电时溶解平衡正向移动，C正确；
D．传统的金属电极在浓电解液中转化为，故将KOH浓度由0.1ml/L提高至6ml/L会导致锌极被反应，沉积/剥离库仑效率20次循环后迅速下降，不利于该电池的充放电，D错误；
故选D。
5．（湖南省常德市2023届高三第一次模拟）目前科学家发明了一种利用微生物进行脱硫、脱氮的原电池装置，其基本原理如图所示(图中隔膜为质子交换膜)。下列有关说法正确的是
A．a极的电极反应式为
B．H+从B室向A室迁移
C．电池工作时，线路中通过1ml电子，则在b极析出2.24LN2
D．若用该电池给铅蓄电池充电，应将b极连在正极上
【答案】D
【分析】从图中可以看出，在a电极，S2-转化为，S元素化合价升高，则a极为负极；b极转化为N2，N元素化合价降低，则b极为正极。
【解析】A．由分析可知，a极为负极，S2-失电子产物与电解质反应生成，电极反应式为，A不正确；
B．原电池工作时，阳离子向正极移动，则H+从A室向B室迁移，B不正确；
C．电池工作时，b极发生反应2+10e-+12H+=N2+6H2O，线路中通过1ml电子，则在b极析出0.1mlN2，由于温度、压强未知，所以气体的体积不一定是2.24L，C不正确；
D．b极为正极，若用该电池给铅蓄电池充电，应将b极连在铅蓄电池的正极上，D正确；
故选D。
6．（广东省湛江市2023届高三第二次模拟）一种双膜二次电池放电时的工作原理如图所示，下列说法错误的是
A．充电时，极的电极反应式为
B．为阳离子交换膜，为阴离子交换膜
C．充电时的总反应：
D．放电时，每消耗(标准状况)，理论上有电子通过用电器
【答案】B
【分析】由图可知，放电时Fe2+在M极失去电子生成Fe3+，则M是负极，Cl2在N极得到电子生成Cl-，则N极为正极，以此解答。
【解析】A．放电时Fe2+在M极失去电子生成Fe3+，M是负极，则充电时，Fe3+在M极得到电子生成Fe2+，电极方程式为：，故A正确；
B．放电时Fe2+在M极失去电子生成Fe3+，即FeCl2转化为FeCl3，NaCl溶液中的Cl-要通过X进入M极区，为阴离子交换膜；Cl2在N极得到电子生成Cl-，由电荷守恒可知，NaCl溶液中的Na+要通过Y进入N极区，Y为阳离子交换膜，故B错误；
C．放电时Fe2+在M极失去电子生成Fe3+，Cl2在N极得到电子生成Cl-，则充电时，FeCl3转化为FeCl2和Cl2，总反应：，故C正确；
D．放电时，Cl2在N极得到电子生成Cl-，电极方程式为：Cl2+2e-=2Cl-，标准状况下2.24L的物质的量为0.1ml，转移0.2mle-，理论上有电子通过用电器，故D正确；故选B。
7．（河北省衡水市第二中学2023届高三三模）纳米硅基锂电池是一种新型二次电池，电池装置如图所示，电池反应式为

下列说法错误的是
A．电解质可选用能导电的有机聚合物
B．电池放电时，由b极移向a极
C．聚合物隔膜将正、负极隔开，可使电子通过
D．充电时，a极反应式为
【答案】C
【分析】结合总反应可知放电时硅基电极发生LixSi-xe-=Si+xLi+，因此b电极为放电时的负极，a电极为正极；充电时a电极为阳极，b电极为阴极。
【解析】A．锂是活泼的金属，不能用水溶液作电解质溶液，因此电解质可选用能导电的有机聚合物，A正确；
B．由分析可知放电时b电极是负极，a电极是正极，阳离子移向正极，Li+由b极移向a极，B正确；
C．电子不能通过电解液，隔膜隔开的是电解质，因此电子不能通过隔膜，C错误；
D．充电时，a极作阳极，电极反应式为，D正确；
故选C。
8．（江苏省南通市如皋市2023届高三三模）一种可用于吸收的电池，其工作时的原理如图所示。下列说法正确的是

A．电极a上发生的电极反应为
B．Ⅰ室出口处溶液的pH大于入口处
C．如果将Ⅰ室、Ⅱ室间改为阳离子交换膜，则电池工作时Ⅰ室可能有沉淀生成
D．该装置可以制取和
【答案】D
【分析】由图可知氢气在电极a上失电子，结合I室中的氢氧根离子生成水，电极反应为：。A极为负极，b极为正极，b电极上氢离子得电子生成氢气，据此解答。
【解析】A．由以上分析可知电极a上反应为：，故A错误；
B．I室中氢氧根离子逐渐被消耗，溶液pH值逐渐减小，则出口处pH小于入口处，故B错误；
C．如果将Ⅰ室、Ⅱ室间改为阳离子交换膜，则I室中的钙离子通过交换膜向Ⅱ室移动，在Ⅱ室中结合碳酸根可能生成沉淀，故C错误；
D．该装置I室中有钙离子，从Ⅱ室迁移来的氯离子，故I室可以制取氯化钙；Ⅱ室中含钠离子和反应生成的碳酸氢根离子，可得到碳酸氢钠，故D正确；
故选：D。
【能力提升】
9．（浙江省重点中学2023届高三模拟）直接燃料电池是一种新型化学电源，其工作原理如图所示。电池放电时，下列说法不正确的是

A．电池工作时，电极I电势低
B．电极Ⅱ的反应式为：
C．电池总反应为：
D．当电路中转移0.1ml电子时，通过阳离子交换膜的为3.9g
【答案】C
【分析】电池工作时，电势低的是负极，电子从负极流向正极，故电极I为负极，电极Ⅱ为正极，负极：H2O2-2e-+2OH-=O2+2H2O，正极: 。
【解析】A．电池工作时，电势低的是负极，电子从负极流向正极，故电极I电势低，A正确；
B．电极Ⅱ为正极，电极反应式为：，B正确；
C．该电池放电过程中，负极区的OH-来自KOH，正极区的 来自H2SO4，K+通过阳离子交换膜进入正极区与硫酸根结合生成K2SO4，因此电池总反应为：，C错误；
D．当电路中转移0.1ml电子时，通过阳离子交换膜的为0.1ml，即3.9g，D正确；
故选C。
10．（河北省保定市2023届高三二模）、和熔融可制作燃料电池，其原理如图所示，该电池在放电过程中石墨I电极上生成可循环使用的氧化物，下列说法错误的是

A．石墨I为负极，发生氧化反应
B．石墨II电极反应式为
C．若电路中有电子转移，则理论上石墨II处需消耗(标准状况下)
D．放电过程中移向石墨I电极
【答案】D
【分析】、和熔融可制作燃料电池，NO2作燃料、O2作氧化剂，所以石墨I为负极、石墨II为正极，石墨I电极上失去电子生成N2O5，电极反应式为NO2+NO- e-= N2O5，石墨II电极反应式为，以此解答。
【解析】A．由分析可知，石墨I为负极，发生氧化反应，故A正确；
B．由分析可知，石墨II电极反应式为，故B正确；
C．石墨II为正极，电极方程式为：，若电路中有电子转移，则理论上石墨II处需消耗0.25ml，标准状况下得体积为0.25ml×22.4L/ml=5.6L，故C正确；
D．放电过程中阳离子移向正极，石墨I电极为负极，故D错误；
故选D。
11．（江苏省南通市2023届高三第三次调研）为探究与溶液的反应，进行如下实验：
实验1 将浓度均为溶液和溶液混合，有黄色沉淀产生，加入淀粉溶液，溶液不显蓝色。
实验2 搭建如图所示装置，闭合一段时间后，观察到Y电极表面有银白色物质析出。
下列说法正确的是

A．实验1反应后的上层清液中
B．实验2的总反应方程式为
C．实验2反应一段时间后，左侧烧杯中增大，右侧烧杯中增大
D．实验1和实验2表明，和发生复分解反应的平衡常数比氧化还原反应的大
【答案】B
【分析】实验2的装置是原电池，观察到Y电极表面有银白色物质析出，则Y电极为正极，X电极为负极，放电时盐桥中的阳离子移向正极，阴离子移向负极，以此解题。
【解析】A．实验1反应后的上层清液为AgI的饱和溶液，存在沉淀溶解平衡，则，故A错误；
B．实验2的装置是原电池，根据氧化还原反应可知，正极Y电极生成Ag，负极X电极生成I2则总反应为，故B正确；
C．实验2的装置是原电池，X电极为负极，Y电极为正极，放电时盐桥中的阳离子移向正极，阴离子移向负极，即K+移向右侧烧杯中，移向左侧烧杯中，所以反应一段时间后，左侧烧杯中c( K+)和右侧烧杯中c()均不变，故C错误；
D．AgNO3和KI发生的反应存在竞争性，并且发生复分解反应的程度大于氧化还原反应的程度，但反应类型不同，不能据此判断平衡常数大小，故D错误；
故选B。
12．（湖北省华大新高考联盟2023届高三名校预测）某原电池装置如图所示，电池总反应为。下列说法错误的是

A．负极的电极反应式为
B．放电时，从左向右通过阳离子交换膜
C．若用NaCl溶液代替盐酸，则电池总反应不会改变
D．当电路中转移0.01ml时，阳离子交换膜左侧溶液中约减少0.01ml离子
【答案】D
【解析】在原电池中，负极失电子，元素化合价升高，正极得电子，元素化合价降低，所以由此可知左侧为负极，右侧为正极。据此分析：
A．负极是Ag，失去电子，化合价升高，故电极反应式为：，A正确；
B．放电时，溶液中的阳极子流向正极，所以溶液中的H⁺从左向右通过阳离子交换膜，B正确；
C．根据电池总反应可知，溶液中的钠离子和氢离子并未参与电极反应，所以用NaCl溶液代替盐酸，则电池总反应不会改变，C正确；
D．当电路中转移0.01 ml 时，根据负极的电极反应式可推知左侧溶液减少0.01 ml ，因为构成闭合回路的要求，会有0.01 ml 从左向右通过阳离子交换膜，所以阳离子交换膜左侧的溶液共约减少0.02 ml离子，故D错误；
故选D。
13．（湖南省衡阳市部分学校2023届高三第二次联考）钠离子电池的工作原理与锂离子电池相似，与锂离子电池相比较，成本低，充电时间短。一种钠-空气电池的装置如图所示。该电池利用“多孔”石墨电极形成空气通道，放电时生成的填充在“空位”中，当“空位”填满后，放电终止。下列说法正确的是
A．放电时，M为阴极
B．放电时，N电极发生的电极反应为
C．充电时，每转移，N电极减轻
D．该电池的比能量比锂离子电池低
【答案】D
【解析】A．放电时，失电子，M为负极，A错误；
B．放电时，N电极发生的电极反应为，原选项中电荷也没配平，B错误；
C．充电时，N电极的反应为，每转移 1mle- ，失重，C错误；
D．比能量指的是单位质量输出电能的多少，mgLi转移电子，mgNa转移电子，因此相同质量的锂离子电池比能量比钠离子电池高，D正确；
故选D。
14．（广东省广州市天河区2023届高三三模）全钒液流电池具有响应速度快、操作安全、使用寿命长等优点，被广泛应用于各领域，原理如图所示。下列有关说法正确的是

A．放电时，A极为负极，发生还原反应
B．放电时，B极反应式为VO+2H++e-=VO2++H2O
C．充电时，电子移动方向为A极→隔膜→B极
D．充电时，A极反应式为V2+-e-=V3+
【答案】B
【分析】由图可知，放电时，H+由A极进入B极，则A为负极，B为正极，充电时，H+由B极进入A极，则A为阴极，B为阳极，以此解答。
【解析】A．由分析可知，放电时，A为负极，发生氧化反应，故A错误；
B．由分析可知，放电时，B为正极，VO得到电子生成VO2+，电极方程式为：VO+2H++e-=VO2++H2O，故B正确；
C．由分析可知，充电时，A为阴极，B为阳极，电子移动方向为B极→电源→A极，故C错误；
D．由分析可知，充电时，A为阴极，V3+得电子生成V2+，电极方程式为：V3++e-=V2+，故D错误；
故选B。
15．（浙江省四校联盟2023届高三模拟）光催化钠离子二次电池的应用研究取得重大进展，该电池工作原理如下图所示。下列有关说法不正确的是

A．充电时，电子从光催化电极流出通过导线流向石墨电极
B．放电时，每消耗1 ml ，离子交换膜左室电解质溶液质量减少46 g
C．充电时，通过离子交换膜进入右室
D．放电时，石墨电极的电极反应式为
【答案】B
【分析】由图可知，放电时，石墨电极为负极，S2-失去电子发生氧化反应生成在负极，电极反应式为4S2—-6e—=，光催化电极为正极，离子在正极得到电子发生还原反应生成碘离子，电极反应式为+2e—=3I—，为维持电荷守恒，左侧钠离子透过阳离子离子交换膜移向右侧；充电时，与直流电源负极相连的石墨电极为阴极，光催化电极为阳极。
【解析】A．由分析可知，充电时，与直流电源负极相连的石墨电极为阴极，光催化电极为阳极，则电子从光催化电极流出，通过导线流向石墨电极，故A正确；
B．由分析可知，放电时，石墨电极为负极，光催化电极为正极，为维持电荷守恒，左侧钠离子透过离子交换膜移向右侧，每消耗1mlNaI3时，2ml钠离子从左室迁移到右室，则离子交换膜左室电解质溶液质量减少46g，故B正确；
C．由分析可知，放电时，为维持电荷守恒，左侧钠离子透过阳离子离子交换膜移向右侧，则充电时，钠离子透过阳离子离子交换膜移向左侧，故C错误；
D．由分析可知，放电时，石墨电极为负极，S2-失去电子发生氧化反应生成在负极，电极反应式为4S2——6e—=，故D正确；
故选C。
16．（海南省海口市2023届高三一模联考）是重要的燃料，可将其设计成燃料电池，原理如图所示。下列有关叙述正确的是
A．该电池可将化学能完全转化为电能
B．该电池工作时，电子由b电极经外电路流向a电极
C．a电极的电极反应式为
D．该电池工作时，当外电路中有0.1 ml 通过时，b极消耗0.56 L
【答案】C
【分析】由示意图可知，a极通入H2，发生氧化反应，b极通入O2，发生还原反应，则a为负极，b为正极，据此解答。
【解析】A．电池工作时，主要是化学能转化为电能，但也有其他形式的能量变化，如热能，故A错误；
B．该电池工作时，电子由负极a经外电路流向正极b，故B错误；
C．a电极发生氧化反应，发生的电极反应式为，故C正确；
D．b极的电极反应式为，每消耗1mlO2转移4ml电子，则当外电路中有0.1 ml 通过时，b极消耗0.025ml，由于没有指明是在标准状况下，则其体积不一定是0.56L，故D错误；
故选C。
【真题感知】
1.（2023·山东卷第11题）利用热再生氨电池可实现CuSO4电镀废液的浓缩再生。电池装置如图所示，甲、乙两室均预加相同的CuSO4电镀废液，向甲室加入足量氨水后电池开始工作。下列说法正确的是
A. 甲室Cu电极为正极
B. 隔膜为阳离子膜
C. 电池总反应为：
D. NH3扩散到乙室将对电池电动势产生影响
【答案】CD
【解析】向甲室加入足量氨水后电池开始工作，则甲室Cu电极溶解，变为铜离子与氨气形成，因此甲室Cu电极为负极，故A错误；再原电池内电路中阳离子向正极移动，若隔膜为阳离子膜，电极溶解生成的铜离子要向右侧移动，通入氨气要消耗铜离子，显然左侧阳离子不断减小，明显不利于电池反应正常进行，故B错误；左侧负极，正极是，则电池总反应为：，故C正确；NH3扩散到乙室会与铜离子反应生成，铜离子浓度降低，铜离子得电子能力减弱，因此将对电池电动势产生影响，故D正确。故选CD。
2.（2022·广东卷）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
【解析】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；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；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；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1mlCl2，电极a质量理论上增加23g/ml2ml=46g，故D错误；故选C。
3.(2022·广东，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1 ml Cl2，电极a质量理论上增加23 g
【答案】C
【解析】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；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－的浓度都增大，则放电时NaCl溶液的浓度增大，pH不变，故B错误、C正确；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1 ml Cl2，电极a质量理论上增加23 g·ml－1×2 ml＝46 g，故D错误。
4.（2022·海南卷）一种采用和为原料制备的装置示意图如下。
下列有关说法正确的是
A. 在b电极上，被还原
B. 金属Ag可作为a电极的材料
C. 改变工作电源电压，反应速率不变
D. 电解过程中，固体氧化物电解质中不断减少
【答案】A
【解析】由装置可知，b电极的N2转化为NH3，N元素的化合价降低，得到电子发生还原反应，因此b为阴极，电极反应式为N2+3H2O+6e-=2NH3+3O2-，a为阳极，电极反应式为2O2-+4e-=O2，据此分析解答；由分析可得，b电极上N2转化为NH3，N元素的化合价降低，得到电子发生还原反应，即N2被还原，A正确；a为阳极，若金属Ag作a的电极材料，则金属Ag优先失去电子，B错误；改变工作电源的电压，反应速率会加快，C错误；电解过程中，阴极电极反应式为N2+3H2O+6e-=2NH3+3O2-，阳极电极反应式为2O2-+4e-=O2，因此固体氧化物电解质中O2-不会改变，D错误；故选A。
5.（2022·浙江卷）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(0.1ml·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
【解析】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；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；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；pH计工作时，利用原电池原理，则化学能转化为电能，D错误；故选C。
6. （2021·广东卷）火星大气中含有大量CO2，一种有CO2参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. CO2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
【解析】根据题干信息可知，放电时总反应为4Na+3CO2=2Na2CO3+C。放电时负极上Na发生氧化反应失去电子生成Na+，故A错误；放电时正极为CO2得到电子生成C，故B正确；
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；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正确；综上所述，故选B。
7. （2021·广东卷）钴(C)的合金材料广泛应用于航空航天、机械制造等领域。如图为水溶液中电解制备金属钴的装置示意图。下列说法正确的是
A. 工作时，Ⅰ室和Ⅱ室溶液的pH均增大 B. 生成 1mlC，Ⅰ室溶液质量理论上减少16g
C. 移除两交换膜后，石墨电极上发生的反应不变 D. 电解总反应：2C2++2H2O2 C +O2↑+4H+
【答案】D
【解析】由图可知，该装置为电解池，石墨电极为阳极，水在阳极失去电子发生氧化反应生成氧气和氢离子，电极反应式为2H2O-4e-=O2↑+4H+，Ⅰ室中阳离子电荷数大于阴离子电荷数，放电生成的氢离子通过阳离子交换膜由Ⅰ室向Ⅱ室移动，钴电极为阴极，钴离子在阴极得到电子发生还原反应生成钴，电极反应式为C2++2e-=C，Ⅲ室中阴离子电荷数大于阳离子电荷数，氯离子过阴离子交换膜由Ⅲ室向Ⅱ室移动，电解的总反应的离子方程式为2C2++2H2Oeq \(=======,\s\up8(通电))2 C +O2↑+4H+。由分析可知，放电生成的氢离子通过阳离子交换膜由Ⅰ室向Ⅱ室移动，使Ⅱ室中氢离子浓度增大，溶液pH减小，故A错误；阴极生成1ml钴，阳极有1ml水放电，则Ⅰ室溶液质量减少18g，故B错误；若移除离子交换膜，氯离子的放电能力强于水，氯离子会在阳极失去电子发生氧化反应生成氯气，则移除离子交换膜，石墨电极的电极反应会发生变化，故C错误；电解的总反应的离子方程式为2C2++2H2Oeq \(=======,\s\up8(通电))2 C +O2↑+4H+，故D正确；故选D。
8. （2021·河北卷）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
【解析】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。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K+通过，不允许O2通过，故A正确；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；由分析可知，生成1ml超氧化钾时，消耗1ml氧气，两者的质量比值为1ml×71g/ml：1ml×32g/ml≈2.22：1，故C正确；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2ml水，转移2ml电子，由得失电子数目守恒可知，耗3.9g钾时，铅酸蓄电池消耗水的质量为×18g/ml=1.8g，故D错误；故选D。
9. （2021·湖南卷）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】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+，正极放电生成的溴离子通过离子交换膜进入左侧，同时锌离子通过交换膜进入右侧，维持两侧溴化锌溶液的浓度保持不变；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。由分析可知，放电时，N电极为电池的正极，故A正确；放电或充电时，左侧储液器和右侧储液器中溴化锌的浓度维持不变，故B错误；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；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。
10.（2021·辽宁卷）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
【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，据此分析解题。由分析可知，放电时，M电极反应为Li-e-=Li+，A错误；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；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；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；故选B。
11. （2021·山东卷）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1mlO2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
【解析】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。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；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；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；根据转移电子数守恒和总反应式可知，消耗1mlO2生成的氮气的物质的量为1ml，在标准状况下为22.4L，D错误；故选C。
12. （2021·浙江卷）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Li+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
【解析】由题中信息可知，该电池充电时Li+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。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；放电时，外电路通过a ml电子时，内电路中有a ml Li+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Li+，B说法不正确；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；电池放电时，嵌入在非晶硅薄膜中的锂失去电子变成Li+，正极上得到电子和Li+变为，故电池总反应可表示为，D说法正确，本题选B。
年份
卷区
考点分布
原电池原理
新型电源
原电池原理的应用
综合应用
2023
广东
√
√
√
海南
√
√
辽宁
√
山东
√
√
2022
广东
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√
湖南
√
√
辽宁
√
√
2021
广东
√
河北
√
√
湖南
√
√
√
辽宁
√
√
山东
√
√
浙江
√
电极名称
负极
正极
电极材料
锌片
铜片
电极反应
Zn－2e－===Zn2＋
Cu2＋＋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
名称
单液原电池
双液原电池
装置
相同点
正、负极电极反应，总反应式，电极现象
不同点
还原剂Zn与氧化剂Cu2＋直接接触，既有化学能转化为电能，又有化学能转化为热能，造成能量损耗
Zn与氧化剂Cu2＋不直接接触，仅有化学能转化为电能，避免了能量损耗，故电流稳定，持续时间长
种类
酸性
碱性
负极反应式
2H2－4e－===4H＋
2H2＋4OH－－4e－===4H2O
正极反应式
O2＋4e－＋4H＋===2H2O
O2＋2H2O＋4e－===4OH－
电池总反应式
2H2＋O2===2H2O
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
阳离子交换膜
只允许阳离子(包括H＋)通过
阴离子交换膜
只允许阴离子通过
质子交换膜
只允许H＋通过
燃料电池电解质
正极反应式
酸性电解质
O2＋4H＋＋4e－===2H2O
碱性电解质
O2＋2H2O＋4e－===4OH－
固体电解质
(高温下能传导O2－)
O2＋4e－===2O2－
熔融碳酸盐(如熔融K2CO3)
O2＋2CO2＋4e－===2COeq \\al(2－,3)