考点18 原电池 化学电源（核心考点精讲精练）-备战高考化学一轮复习（全国通用）

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一、3年真题考点分布
二、命题规律及备考策略
【命题规律】
从近三年高考试题来看，一般从原电池工作原理的应用、二次电池和多池串联等角度考向进行考查。考查点主要集中：一是电极反应式或总方程式的正误判断；二是粒子或粒子的移动方向判断；三是工作过程中及工作后电解质、电极质量的变化的判断；四是隔膜的类型及作用；五是定量计算，已知转移电子的物质的量求产物或反应物的物质的量，或者已知产物或反应物的物质的量的变化求转移电子的物质的量。
【备考策略】
(1)回归教材，以教材为重点，而不是一味地机械刷题。不论多么复杂陌生的情境，多么复杂新颖的装置，都离不开教材中原电池的模型。
(2)重视常考点的备考，如电极名称的判断、电极反应式或总反应式的书写或正误判断、电子或粒子移动方向判断、电解质溶液变化的判断、离子交换膜的使用和相关定量计算等。
(3)重视近几年高考试题的探究，通过做高考真题感知高考考查要求，查找对知识掌握和能力要求上的不足，在此基础上探究高考命题动向，有针对性地提高解题能力。
【命题预测】
电化学的考查注重联系实际生活，关注电化学在生活、生产方面具体应用，很好地将实际问题与理论知识联系起来，培养学生的科学精神和社会责任感素养。 关注燃料电池和新型高能电池(如高铁电池、锂电池)充电或放电的过程；关注电极反应式或总反应式中出现“x”等代数形式。
考法1 原电池的工作原理
1．概念和反应本质
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、NH4NO3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。
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。
1．原电池的工作原理简图
注意：
①电子移动方向：从负极流出沿导线流入正极，电子不能通过电解质溶液。
②若有盐桥，盐桥中的阴离子移向负极区，阳离子移向正极区。
③若有交换膜，离子可选择性通过交换膜，如阳离子交换膜，阳离子可通过交换膜移向正极。
2．判断原电池正、负极的5种方法
请判断下列说法的正误(正确的打“√”，错误的打“×”)
(1)理论上，任何自发的氧化还原反应都可设计成原电池( )
(2)在原电池中，发生氧化反应的一极一定是负极( )
(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)在原电池中，负极材料的活泼性一定比正极材料强( )
(5)在原电池中，正极本身一定不参与电极反应，负极本身一定要发生氧化反应( )
(6)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( )
(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)一般来说，带有“盐桥”的原电池比不带“盐桥”的原电池效率高( )
答案：(1)√ (2)√ (3)× (4)× (5)× (6)× (7)× (8)× (9)× (10)√
例1 若将反应：Zn+H2SO4= ZnSO4+H2↑设计成原电池(如右图)，则下列说法不正确的是( )
A．该装置实现了化学能转化为电能 B．b 极表面发生了还原反应
C．c 溶液可以是ZnSO4 溶液 D．盐桥中的Cl-移向右边烧杯
【答案】D
【解析】A项，形成原电池，是化学能变成电能，正确，不选A；B项，根据电子移动方向确定，说明a为负极，b为正极，发生还原反应，正确，不选B；C项，锌做原电池的负极，所以c为硫酸锌，正确，不选C；D项，盐桥中氯离子向负极移动，即向左侧烧杯移动，错误，选D。
例2 根据光合作用原理，设计如图原电池装置。下列说法正确的是( )
A．a电极为原电池的正极
B．外电路电流方向是a→b
C．b电极的电极反应式为：O2＋2e－＋2H＋===H2O2
D．a电极上每生成1 ml O2，通过质子交换膜的H＋为2 ml
【答案】C
【解析】根据图示可知，a电极上H2O转化为H＋和O2，发生氧化反应，则a电极为原电池的负极，A项错误；a电极为负极，b电极为正极，外电路电流方向应从正极到负极，即b→a，B项错误；根据图示可知，b电极上O2得电子转化为H2O2，电极反应式为：O2＋2e－＋2H＋===H2O2，C项正确；a电极上每生成1 ml O2，转移4 ml电子，则通过质子交换膜的H＋为4 ml，D项错误。
对点1 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
【答案】D
【解析】外电路的电子流向为X→外电路→Y，电流方向与其相反，A项错误；若两电极分别为Fe和碳棒，则Y为碳棒，X为Fe，B项错误；X极失电子，作负极，Y极上发生的是还原反应，X极上发生的是氧化反应，C项错误；电解质溶液为稀硫酸，两金属作电极，谁活泼谁作负极，D项正确。
对点2 与甲、乙两套装置有关的下列说法正确的是( )
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
【解析】A项，根据上述分析，甲不是原电池，故A错误；B项，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，负极失去电子的速率加快，因此正极放出氢气的速率增大，故B错误；C项，甲不是原电池，电解质溶液中的阳离子向锌移动，故C错误；D项，盐桥中离子的定向迁移构成了电流通路，盐桥既可沟通两方溶液，又能阻止反应物的直接接触，迅速平衡电荷，使由它连接的两溶液保持电中性，提高电池效率，故D正确。
考法2 化学电源
1．一次电池：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－。
(2)二、二次电池：放电后能充电复原继续使用
2．铅蓄电池
(1)总反应：Pb(s)＋PbO2(s)＋2H2SO4(aq)eq \(,\s\up7(放电),\s\d5(充电))2PbSO4(s)＋2H2O(l)
(2)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)。
(3)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)。
(4)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。
4．“高效、环境友好”的燃料电池
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。
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
请判断下列说法的正误(正确的打“√”，错误的打“×”)
(1)最早使用的化学电池是锌锰电池( )
(2)在干电池中，碳棒只起导电作用，并不参加化学反应( )
(3)干电池根据电池内的电解质分为酸性电池和碱性电池( )
(4)干电池中碳棒为正极( )
(5)铅蓄电池是可充电电池( )
(6)铅蓄电池中的PbO2为负极( )
(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( )
(11)燃料电池工作时燃料在电池中燃烧，然后热能转化为电能( )
(12)以葡萄糖为燃料的微生物燃料电池，放电过程中，H＋从正极区向负极区迁移( )
(13)二次电池的充、放电为可逆反应( )
(14)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高、可储存时间长( )
(15)铅蓄电池工作过程中，每通过2 ml电子，负极质量减轻207 g( )
(16)镍镉电池不能随意丢弃的主要原因是镍、镉的资源有限，价格昂贵( )
答案：(1)√ (2)√ (3)√ (4)√ (5)√ (6)× (7)√ (8)× (9)√ (10)√ (11)× (12)× (13)× (14)× (15)× (16)×
例1 (2023•山东卷，11)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：Cu2++4NH3=[Cu(NH3)4]2+
D．NH3扩散到乙室将对电池电动势产生影响
【答案】CD
【解析】A项，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[Cu(NH3)4]2+，因此甲室Cu电极为负极，故A错误；B项， 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；C项，左侧负极是Cu+4NH3-2e- =[Cu(NH3)4]2+，正极是Cu 2++2e- = Cu，则电池总反应为：Cu2++4NH3=[Cu(NH3)4]2+，故C正确；D项，NH3扩散到乙室会与铜离子反应生成[Cu(NH3)4]2+，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。
例2 (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
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。
1．(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-
D．每消耗标准状况下11.2L的O2，最多去除1ml 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2ml，而2 ml Cl-失去2ml电子，故最多去除2ml Cl-，D错误。 故选B。
2．(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+SO42-+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+SO42-+2Fe3+，D错误；故选B。
3．(2023•全国新课标卷，10)一种以V2O5和Zn为电极、Zn(CF3SO3)2水溶液为电解质的电池，其示意图如下所示。放电时，Zn2+可插入V2O5层间形成ZnxV2O5·nH2O。下列说法错误的是( )
A．放电时V2O5为正极
B．放电时Zn2+由负极向正极迁移
C．充电总反应：xZn+V2O5+nH2O=ZnxV2O5·nH2O
D．充电阳极反应：ZnxV2O5·nH2O-2xe- =xZn2++V2O5+nH2O
【答案】C
【解析】由题中信息可知，该电池中Zn为负极、V2O5为正极，电池的总反应为xZn+V2O5+nH2O=ZnxV2O5·nH2O。A项，由题信息可知，放电时，Zn2+可插入V2O5层间形成ZnxV2O5·nH2O，V2O5发生了还原反应，则放电时V2O5为正极，A正确；B项，Zn为负极，放电时Zn失去电子变为Zn2+，阳离子向正极迁移，则放电时Zn2+由负极向正极迁移，B正确；C项，电池在放电时的总反应为xZn+V2O5+nH2O=ZnxV2O5·nH2O，则其在充电时的总反应为ZnxV2O5·nH2O=xZn+V2O5+nH2O，C不正确；D项，充电阳极上ZnxV2O5·nH2O被氧化为V2O5，则阳极的电极反应为ZnxV2O5·nH2O-2xe- =xZn2++V2O5+nH2O，D正确；故选C。
4．(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) 42-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SO42-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) 42-+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) 42-，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SO42-向Ⅱ区移动，Ⅲ区消耗OH-，生成Zn(OH) 42-，Ⅱ区的SO42-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SO42-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) 42-+Mn2++2H2O，D正确；故选A。
5．(2022•全国乙卷，12) 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
【解析】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。A项，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；C项，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项，放电时总反应为2Li+O2=Li2O2，正极反应为O2+2Li++2e-=Li2O2，D正确；故选C。
6．(2022•辽宁省选择性考试，14)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：Na3Ti2(PO4)3-2e-= NaTi2(PO4)3+2Na+
B．放电时Cl-透过多孔活性炭电极向CCl4中迁移
C．放电时每转移1 ml电子，理论上CCl4吸收0.5 ml Cl2
D．充电过程中，NaCl溶液浓度增大
【答案】A
【解析】放电时负极反应：Na3Ti2(PO4)3-2e-= NaTi2(PO4)3+2Na+，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。A项，放电时负极失电子，发生氧化反应，电极反应：Na3Ti2(PO4)3-2e-= NaTi2(PO4)3+2Na+，故A正确；B项，放电时，阴离子移向负极，放电时Cl-透过多孔活性炭电极向NaCl中迁移，故B错误；C项，放电时每转移1 ml电子，正极：Cl2+2e-=2Cl-，理论上CCl4释放0.5 ml Cl2，故C错误；D项，充电过程中，阳极：2Cl--2e-=Cl2，消耗氯离子，NaCl溶液浓度减小，故D错误；故选A。
7．(2022•山东卷，13)设计如图装置回收金属钴。保持细菌所在环境pH稳定，借助其降解乙酸盐生成CO2，将废旧锂离子电池的正极材料LiCO2转化为C2+，工作时保持厌氧环境，并定时将乙室溶液转移至甲室。已知电极材料均为石墨材质，右侧装置为原电池。下列说法正确的是( )
A．装置工作时，甲室溶液pH逐渐增大
B．装置工作一段时间后，乙室应补充盐酸
C．乙室电极反应式为LiCO2+2H2O+e-+4H+=Li++C2++4OH-
D．若甲室C2+减少200 mg，乙室C2+增加300 mg，则此时已进行过溶液转移
【答案】BD
【解析】A项，依据题意右侧装置为原电池，电池工作时，甲室中细菌上乙酸盐的阴离子失去电子被氧化为CO2气体，C2+在另一个电极上得到电子，被还原产生C单质，CH3COO-失去电子后，Na+通过阳膜进入阴极室，溶液变为NaCl溶液，溶液由碱性变为中性，溶液pH减小，A错误；B项，对于乙室，正极上LiCO2得到电子，被还原为C2+，同时得到Li+，其中的O与溶液中的H+结合H2O，因此电池工作一段时间后应该补充盐酸，B正确；C项，电解质溶液为酸性，不可能大量存在OH-，乙室电极反应式为：LiCO2+e-+4H+=Li++C2++2H2O，C错误；D项，若甲室C2+减少200 mg，电子转移物质的量为n(e-)= ，乙室C2+增加300 mg，转移电子的物质的量为n(e-)=，说明此时已进行过溶液转移，D正确；故选BD。
8．(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( )
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，1ml转化为 ，消耗2ml K+，外电路通过0.02 ml电子时，正极物质增加0.02ml K+，增加的质量为0.02ml×39g/ml =0.78g，故D错误；故选A。
9．(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1mlCl2，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-= 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1mlCl2，电极a质量理论上增加23g/ml2ml=46g，故D错误；故选C。
10．(2021•河北选择性考试，9)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。A项，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；B项，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项，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；D项，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。
11．(2021•广东选择性考试，9)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。A项，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项，放电时正极为CO2得到电子生成C，故B正确；C项，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项，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；故选B。
12．(2021•山东卷，10)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。A项，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项，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项，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项，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。
13．(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。
14．(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+2H2OCa(OH)2+2Ni(OH)2
【答案】C
【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)2Cd+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+2H2OCd(OH)2+2Ni(OH)2，D正确；故选C。
15．(2021•浙江6月选考，22)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LiCO2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a ml电子时，LiPON薄膜电解质损失a ml Li+
C．放电时，电极B为正极，反应可表示为Li1- xCO2+ xLi+xe-= LiCO2
D．电池总反应可表示为Li xSi+Li1- xCO2Si+LiCO2
【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。A项，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正确；B项，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不正确；C项，放电时，电极B为正极，发生还原反应，反应可表示为Li1- xCO2+ xLi+xe-= LiCO2，C正确；D项，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Li1- xCO2得到电子和Li+变为LiCO2，故电池总反应可表示为Li xSi+Li1- xCO2Si+LiCO2，D正确。故选B。
16．(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ZnBr2Zn+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。
考点内容
考题统计
原电池原理综合应用
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
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；
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
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