考点22 原电池 新型电源（核心考点精讲精练）-2025年高考化学一轮复习讲练专题（新高考通用）（解析版）

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TOC \ "1-3" \h \u \l "_Tc22452" PAGEREF _Tc22452 \h 1
\l "_Tc30300" 1.高考真题考点分布 PAGEREF _Tc30300 \h 1
\l "_Tc11016" 2.命题规律及备考策略 PAGEREF _Tc11016 \h 1
\l "_Tc10053" PAGEREF _Tc10053 \h 2
\l "_Tc16192" 考法01 原电池的工作原理 PAGEREF _Tc16192 \h 2
\l "_Tc32495" 考法02 化学电源与新型电池 PAGEREF _Tc32495 \h 6
1.高考真题考点分布
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
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
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
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 ml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 ml电子，理论上生成0.1 ml 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＞EB.E＞N＞M＞P
C.P＞N＞M＞ED.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
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：
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＋Ag2O＋H2O===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＋2H2SO4eq \(,\s\up5(放电),\s\d4(充电))2PbSO4＋2H2O。
放电时的反应
负极：Pb＋SOeq \\al(2－,4)－2e－===PbSO4；
正极：PbO2＋4H＋＋SOeq \\al(2－,4)＋2e－===PbSO4＋2H2O。
充电时的反应
阴极：PbSO4＋2e－===Pb＋SOeq \\al(2－,4)；
阳极：PbSO4＋2H2O－2e－===PbO2＋4H＋＋SOeq \\al(2－,4)。
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。
(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。
4.新型电池
（1）Li、Na、K、Mg、Al、Zn电池
（2）锂离子电池
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( )
A.放电时，N为负极，其电极反应式为PbO2＋SOeq \\al(2－,4)＋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＋SOeq \\al(2－,4)
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＋SOeq \\al(2－,4)＋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。
【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
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+ 1ml，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
【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1ml，则放电时需生成1ml，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1ml，转移2ml电子，有2ml移入左室，放电时负极反应：，放电时生成1ml，转移4ml电子，有4ml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：
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；
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0.01mlCO2，会消耗0.005mlO2，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0.4ml 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0.2ml二氧化碳时，转移的电子为0.4ml，理论上有0.4ml 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。
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 Internatinal Editin》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
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=0.04ml，电路中通过电子物质的量为0.08ml，b极电极反应式为+8e-+6H2O=NH3↑+9OH-，双极膜中有0.08mlOH-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 ml H2O时，外电路转移2 ml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)42−+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1mlH2O时，外电路转移1ml电子，故B错误；
C．放电时，总反应为：Zn+CO2+2OH−+2H2O=Zn(OH)42−+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；
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0.5ml 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0.5ml氢气，转移1ml电子，则有1ml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
B．若产生1ml，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1ml，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1mlNO，有3mlH+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1ml NO，外电流有3ml电子转移，同时有3ml H+通过交换膜，D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 ml 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2mlH+则有2mlH+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 ml 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
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9ml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9ml电子转移时，根据得失电子守恒可知，Cr棒上有3mlCr单质生成，则增重的质量为52g/ml×3ml=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2D．每通过2ml，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。
【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2ml，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2ml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2ml时即物质的量为2ml，理论上电极c上2ml 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。
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
【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1mlNa+流向正极，既电极A中液态钠减轻1ml×23g/ml=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+42Pb3C2O7+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0.1ml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2ml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3ml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2ml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3ml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( )
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1ml 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1ml 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-+ZnZn2++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 ml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+提供空轨道形成的配位键，A正确；B项，该电池总反应为I3-+ZnZn2++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0.01ml)，理论上转移0.02 ml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0.4mml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，1ml C6H12O6参加反应时转移2 ml电子，18 mg C6H12O6的物质的量为0.1 mml，则消耗18 mg葡萄糖时，理论上a电极有0.2 mml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( )
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0.020mlMnOOH
【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0.010ml)，电路中转移0.020ml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0.020ml，但是正极上还有ZnMn2O4生成，因此，MnOOH的物质的量小于0.020ml，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。
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1ml电子，理论上可转化1ml 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：
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2ml电子，有2ml CO2参与反应，因此每转移1ml电子，理论上可转化1ml 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-
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。
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+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。
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
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) 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。
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( )
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。
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。
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+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。
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
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
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
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
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
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－ C2O42－
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
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
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－xCO2＋xe－＋xLi＋ LiCO2、Li1－xNiO2＋xe－＋xLi＋ LiNiO2、Li1－xMnO2＋xe－＋xLi＋ LiMnO2、Li1－xFePO4＋xe－＋xLi＋ LiFePO4、Li1－xMn2O4＋xe－＋xLi＋ LiMn2O4
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↑