考點2原電池新型電源

考情探究

1.3年真題考點分布

年考點分布

卷區(qū)

份原電池原理新型電源原電池原理的應用綜合應用

廣東7

海南q7

2023遼寧7

山東77

廣東弋7

2022湖南7弋

遼寧7

廣東7

河北77

湖南q77

2021

遼寧q7

山東q7

浙江7

2.命題規(guī)律及備考策略

【命題規(guī)律】近3年新高考卷對于該專題主要考查：

①原電池的工作原理及其應用；

②新型電源裝置的分析。

【備考策略】試題主要考杳原電池的工作原理及其應用，意在考查考生的變化觀念與平衡思想、證據(jù)推理與模型

認知的學科素養(yǎng)，及信息獲取、理解掌握和知識整合的學科關鍵能力。

【命題預測】能分析、解釋原電池的工作原理，利用相關信息分析化學電源的工作原理。

■考點梳理■

考法1原電池原理及其應用

一、原電池的工作原理及應用

1.本質(zhì)

原電池是把化學能轉(zhuǎn)化為電能的裝置，其反應本質(zhì)是氧化還原反應。

2.構成條件

(1)?看反應：看是否有能自發(fā)進行的氧化還原反應發(fā)生(?般是活潑性強的金屬與電解質(zhì)溶液反應)。

(2)二看兩電極：一般是活潑性不同的兩電極。

(3)三看是否形成閉合回路，形成閉合回路需三個條件：

①電解質(zhì)溶液；

②兩電極直接或間接接觸；

③兩電極插入電解質(zhì)溶液中。

3.工作原理

以鋅銅原電池為例

ZnSd,溶液CusA溶液

(1)反應原理

電極名稱負極正極

電極材料鋅片銅片

電極反應Zn-2e===ZirCu2^4-2e-===Cu

反應類型氧化反應還原反應

電子流向由Zn片沿導線流向Cu片

鹽橋中離子移向鹽橋含飽和KCI溶液，K+移向正極，C「移向負極

(2)鹽橋的組成和作用

①鹽杵中裝有飽和的KC1、KNCh等溶液和瓊膠制成的膠凍。

②鹽橋的作用：a.連接內(nèi)電路，形成閉合回路：b.平衡電荷，使原電池不斷產(chǎn)生電流。

(3)單液原電池(無鹽橋)和雙液原電池(有鹽橋)對比

名稱單液原電池雙液原電池

相同點正、負極電極反應，總反應式，電極現(xiàn)象

還原劑Zn與氧化劑0)2+直接接觸，既Zn與氧化劑Ci，不直接接觸，僅有化

不同點有化學能轉(zhuǎn)化為電能，又有化學能轉(zhuǎn)化學能轉(zhuǎn)化為電能，避免了能量損耗，故

為熱能，造成能量損耗電流穩(wěn)定，持續(xù)時間長

4.原電池原理的應用

(1)比較金屬的活動性強弱：原電池中，負極一般是活動性較強的金屬，正極一般是活動性較弱的金屬(或非金屬)。

(2)加快化學反應速率：氧化還原反應形成原電池時，反應速率加快。

(3)用于金屬的防護：將需要保護的金屬制品作原電池的正極而受到保護。

(4)設計制作化學電源

①首允將氧化還原反應分成兩個半反應。

②根據(jù)原電池的工作原理，結合兩個半反應，選擇正、負電極材料以及電解質(zhì)溶液。

二、常見化學電源及工作原理

(一)一次電池：只能使用一次，不能充電復原繼續(xù)使用

1.堿性鋅鐳干電池

總反應：Zn+2MnO2+2H2O===2MnOOH+Zn(OH)2。

鋅粉和

KOH的

混合物

MnO2

金屬

外殼

負極材料:Zno

電極反應：Zn+2OH--2e===Zn(0H)2<>

正極材料：碳棒。

電極反應：2MnO2+2H2O+2e===2MnOOH+2OH-。

2.紐扣式鋅銀電池

總反應：Zn+Ag2O+H2O===Zn(OH)2+2Ago

電解質(zhì)是KOHo

負極材料：Zno

電極反應：Zn+2OH--2c-===Zn(OH)21>

正極材料：Ag2。。

電極反應：Ag2O+H2O4-2e===2Ag+2OH。

3.鋰電池

Li-SOCL電池可用于心臟起搏器.該電池的電極材料分別為鋰和碳，電制液是LiAlCL-SOCL電池的總反應

可表示為8Li+3SOCl2===6LiCI+Li2SO3+2S。

三、多池串聯(lián)的兩大模型及原理

1.常見多池串聯(lián)裝置圖

(1)外接電源與電解池的串聯(lián)(如圖)

A、B為兩個串聯(lián)電解池，相同時間內(nèi)，各電極得失電子數(shù)相等。

(2)原電池與電解池的串聯(lián)(如圖)

甲、乙兩圖中，A均為原電池，B均為電解池。

2.二次電池的充電

(1)可充電電池原理示意圖

充電時，原電池負極與外接電源負極相連，原電池正極與外接電源正極相連，記作“正接正，負接負

(2)可充電電池有充電和放電兩個過程，放電時是原電池反應，充電時是電解池反應。充電、放電不是可逆反應。

(3)放電時的負極反應和充電時的陰極反應相反，放電時的正極反應和充電時的陽極反應相反。將負(正)極反應式

變換方向并將電子移項即可得出陰(陽)極反應式。

放電

例：Fe+Ni2O34-3H2O充電Fe(OH)2+2Ni(OH>2,放電時負極的電極反應式為Fe-2e.+2OFT=Fe(OH)2，貝lj

充電時陰極的電極反應式為Fe(OH)2+2-=Fe+2OH-。

3.電化學計算的三種方法

如以電路中通過4mole為橋梁可構建以下關系式：

(式中M為金屬，"為其離子的化合價數(shù)值)

該關系式具有總覽電化學計算的作用和價值，熟記電極反應式，靈活運用關系式便能快速解答常見的電化學計算

問題。

四、多室裝置的分析

1.離子交換膜的分類和應用

2.分析某室質(zhì)量變化的關鍵

分析某室質(zhì)量的變化，既要考慮該區(qū)(或該電極)的化學反應，乂要考慮通過“交換膜”的離子帶來的質(zhì)量變化。

☆典例引領

【典例1】(遼寧省重點中學2023屆高三模擬)未來的某一天，我們開著一輛電動汽車，當電池能量即將耗盡時，

只需將汽車開到附近的加氨站，5分鐘內(nèi)就能加滿一桶液態(tài)氨，電池表便顯示滿格，加滿后汽車能開1000公里

以上，且加氫價格低廉。隨著“氨一氫”燃料電池的推出，這樣的場景很快就要變成現(xiàn)實。我國某大學設計的間接

氨燃料固體氧化物燃料電池的工作原理如圖所示，氨首先經(jīng)過重整裝置在催化劑(未標出)表面分解生成N?與H-

卜.列說法錯誤的是

NILN,______

i_￡__Jip

、,H.OH.O

4f

O2'O2'O2

aL—

B.電池工作時，b極發(fā)生還原反應

D.大面積推廣"氨一氫''燃料電池，有利于減少碳的排放量

【答案】C

B.電池工作時，b極上氧氣得電子發(fā)生還原反應，B正確；

D.大面積推廣“氨一氫”燃料電池，有利于減少碳的排放量，D正確：

故選C。

下列說法錯誤的是

A.放電時電極Y為正極

C.放電時外電路轉(zhuǎn)移2mol電子,得到Pb的總物質(zhì)的量為Imol

【答案】C

【解析】A.放電時電極Y為正極，故A正確；

☆即時檢測

1.（福建省福州市20232024學年高二質(zhì)量檢測）我國科學家經(jīng)過研究發(fā)明了以下裝置從海水中提取鋰單質(zhì)，其

工作原理如圖所示。該裝置運行期間電極I【上產(chǎn)生。2和氣體X。下列說法錯誤的是

A.該裝置實現(xiàn)了“太陽能-電能-化學能”的轉(zhuǎn)化

B.電極I連接太陽能電池的負極

c.工作時，電極n附近溶液的pH增大

D.實驗室檢驗氣體X可用濕潤的淀粉KI試紙

【答案】C

【解析】A.根據(jù)該裝置示意圖可知，實現(xiàn)了太陽能T電能T化學能的轉(zhuǎn)化，故A正確;

B.根據(jù)分析可知，電極I為陰極，連接太陽能電池負極，故B正確；

D.根據(jù)分析可知X氣體為Cl2,可用濕潤的淀粉KI試紙檢驗，故D正確:

故選C.

2.(湖北省武漢市武昌區(qū)20222023學年高三質(zhì)量檢測)我國科技工作者利用水熱法制備了六方鉆納米片(hep—Co),

可應月于高效電催化NO的還原。下列說法錯誤的是

雙”

A.六方鉆納米片有利于NO分子的活化

【答案】C

【分析】由圖可知，Zn電極上Zn失去電子生成ZnO,化合價升高，Zn被氧化，作原電池的負極.電極反應為：

Zn2e+2OH=ZnO+H2O,正極上NO得電子發(fā)生還原反應生成NH3,電極反應為：NO+5e+5H+=NH3+H2O,據(jù)此

分析。

【解析】A.六方鉆納米片(hcpCo)可應用于高效電催化NO的還原，即六方鉆納米片有利于NO分子的活化,

A正確；

B.負極上鋅失電子和氫氧根離子反應生成氧化鋅，電極反應式為：Zn+2OH2e=ZnO+H2O,B正確；

C.未指明標準狀況，不能計算氨氣的體積，C錯誤；

+

D.負極反應為：Zn2e+2OH=ZnO+H2O,正極反應為：NO+5e+5H=NH?+H2O,故該過程的總反應為：

5Zn+2NO+3H2O=5ZnO+2NH3,D正確；

A.左側電極電勢比右側電極電勢低

【答案】D

【解析】A.左側為電池的陰極，右側為電池的陽極，陽極的電極電勢比陰極的電極電勢高，故左側電極電勢比

右側電極電勢低，A正確；

C.H+與電子所帶的電荷數(shù)相等，當反應進行時，右側消耗H+的量等于遷移的氫離子的量，硫酸的總量不發(fā)生

變化，所以不需要補加硫酸，C正確；

故選D。

考法2新型電源

一、濃差電池

I.在濃差電池中，為了限定某些離子的移動，常涉及到“離子交換膜

（1）常見的離子交換膜

陽離子交換膜只允許陽離子（包括H'）通過

陰離子交換膜只允許陰離子通過

質(zhì)子交換膜只允許H，通過

（2）離子交換膜的作用

①能將兩極區(qū)隔離，阻止兩極物質(zhì)發(fā)生化學反應。

②能選擇性地允許離子通過，起到平衡電荷、形成閉合回路的作用。

（3）離子交換膜的選擇依據(jù)

離子的定向移動。

2.“濃差電池”的分析方法

濃差電池是利用物質(zhì)的濃度差產(chǎn)生電勢的一種裝置。兩側半電池”的特定物質(zhì)有濃度差，離子均是山，?高濃度”

移向“低濃度”，依據(jù)陰離子移向負極區(qū)域，陽離子移向正極區(qū)域判斷電池的正、負極，這是解題的關鍵。

二、燃料電池電極反應式的書寫

第一步：寫出電池總反應式。

燃料電池的總反應與燃料燃燒的反應一致，若產(chǎn)物能和電解質(zhì)反應，則總反應為加合后的反應。如甲烷燃料電池

（電解質(zhì)溶液為NaOH溶液）的反應如下：

CH4+2O2=CO2+2H2O①

CO24-2NaOH=Na2CO3+H2O②

①+②可得甲烷燃料電池的總反應式：CH4+202+2NaOH=Na2CO34-3H2O1）

第二步：寫出電池的正極反應式。

根據(jù)燃料電池的特點，一般在正極上發(fā)生還原反應的物質(zhì)都是02,因電解質(zhì)溶液不同，故其電極反應也會有所

不同：

燃料電池電解質(zhì)正極反應式

酸性電解質(zhì)O2+4H+4e==2H2O

堿性電解質(zhì)02+2比0+4屋==4OH-

固體電解質(zhì)

2

O24-4e-=2O^

（高溫下能傳導。2一）

熔融碳酸鹽（如熔融K2co3）O24-2CO2+4e==2C0f

第三方：電池的總反應式一電池的正極反應式=電池的負極反應式。

三、新型電源及電極反應式的書寫

1.電極反應式書寫的一般步驟（類似氧化還原反應方程式的書寫）

I列物因I負極發(fā)生氧化反應］參加反應的微粒

I標痛失IT正極發(fā)生還原反應L和得失電子數(shù)

______/在電解質(zhì)溶液的環(huán)境中要生成穩(wěn)定的電極

窘產(chǎn)物，即看H+、OH\比0等是否參加反應

------I遵守電荷守恒、質(zhì)量守恒、得失電子守恒

|兩式加|

|驗總式|—兩電極反應式相加，與總反應式對照驗證

2.已知總方程式，書寫電極反應式

（1）書寫步驟

步驟一：寫出電池總反應式，標出電子轉(zhuǎn)移的方向和數(shù)）。

步驟二：找雷正、負極，失電子的電極為負極，得電子的電極為正極；確定溶液的酸堿性。

步驟三：寫電極反應式。

負極反應：還原劑一〃鼠==氧化產(chǎn)物

正極反應：氧化劑+〃e=還原產(chǎn)物

（2）書寫技巧

若某電極反應式較難寫時，可先寫出較易寫的電極反應式，用總反應式減去較易寫的電極反應式：即可得出較難

寫的電極反應式。如CH30cH式二甲醛）酸性燃料電池中，

總反應式為CH3OCH3+3O2=2CO;+3H2O,

-

正極反應式為3Ch+12H"+12C=6H2O,

-

則負極反應式為CH3OCH3+3H2O-12e=2CO2T+12H\

【易錯警示】簡單電極反應中轉(zhuǎn)移的電子數(shù)必須與總反應方程式中轉(zhuǎn)移的電子數(shù)相同。

3.氫氧燃料電池在四種常見介質(zhì)中的電極反應式總結

"酸做介質(zhì)：h—2e一=2H'

減做介質(zhì)：H~2e+20H=2HO

負極，22

熔融金屬氧化物做介質(zhì)：H2—2e4-O2=生0

-

熔融碳酸鹽做介質(zhì)：H2-2e+COr=H2O+C02

-t

"酸做介質(zhì)：O24-4e+4H=2H2O

堿做介質(zhì)：02+4。+2H2O=4OFF

正極，

熔融金屬氧化物做介質(zhì)：Ch+4e^=2O2

「熔融碳酸鹽做介質(zhì)：O2+4e—+2CO2=2CO3

典例引領

+2+

C.N電極為MnCh,M11O2在正極得到電子生成MM+,電極方程式為：MnO2+4H+2e=Mn+2H2O,C正確：

D.若電路中通過2moie,雙極膜中有2moiH+移向硫酸溶液，同時溶解ImolMnCh,稀硫酸溶液質(zhì)量增加

2mol>1g/mol+1molx87g/mol=89g,D錯誤；

故選D?

【典例4】(遼寧省丹東市2023屆高三模擬)鋅鐵液流電池由于安全、穩(wěn)定、電解液成本低等優(yōu)點成為電化學儲

能熱點技術之一。某堿性鋅鐵液流電池工作原理如圖所示，下列說法錯誤的是

A.電子流動方向：Zn電極一?導線-?惰性電極

B.放電時左池中溶液pH逐漸減小

【答案】C

【分析】由圖可知，Zn失去電子生成Zn(OH)；,則Zn極為負極，電極方程式為：Zn+4OH-2e-Zn(OH)T，

惰性電極為正極，F(xiàn)e(CN)：-得到電子生成Fe(CN)："電極方程式為：Fe(CN)：+e=Fe(CN)：一,以此解答。

【解析】A.由分析可知，Zn極為負極，惰性電極為正極，原電池口電子流動方向：Zn電極-導線—情性電極，

故A1E確；

B.由分析可知，左池為正極區(qū)，電極方程式為：Fe(CN)：-+e=Fe(CN)：\則左側池中OH通過PBI膜進入右側

池，左側池中OH濃度降低，酸性增強,pH逐漸減小，故B正確:

故選C。

☆即時檢測

c.N】對多硫化物的吸附能力相比于石墨烯更小

D.Ni應當摻雜在電池隔膜的正極一側

【答案】D

C.N1對多硫化物結合能力大于石墨烯，說明Ni更易于多硫化物結合，故C錯誤；

D.為解決多硫化物易透過隔膜問題，Ni以與多硫化物結合，應向正極移動，故D正確;

故選D。

2.(湖北省華大新高考聯(lián)盟2023屆高三二模)中科院大連化物所儲能技術研究部提出了一種基于Br輔助MMh

放電的混合型液流電池，裝置如圖所示，下列說法錯誤的是

電極A電極B

A.充電時，H+向電極A遷移

B.在放甩過程中，可利用Br及時清除電極B上的“死缽”(MnCh),提高充放電過程的可逆性

C.充電時，電極B上還可能發(fā)生：2Br2e=Br2

D.放電時，在該環(huán)境下的氧化性：CJ+>Mn"

【答案】D

【分析】由題干圖示信息可知，充電時，電極A為CB轉(zhuǎn)化為Cr,發(fā)生還原反應，電極反應為：Cr2++2e=Cr,B

電極上為MW轉(zhuǎn)化為MW,電極反應為：Mn2+2e=Mn3+,B為陽極，還可能發(fā)生電極反應2Br2e=Bn,放電時，

A電極為Cr轉(zhuǎn)化為Cr2+,電極反應為：Cr2e=Cr2+,發(fā)生氧化反應，A為負極，B電極為Mrp+轉(zhuǎn)化為MM+,發(fā)

生還原反應，電極反應為：Mn3++e=Mn2+,據(jù)此分析解題。

【解析】A.由題干圖示信息可知，充電時，電極A為C產(chǎn)轉(zhuǎn)化為Cr,發(fā)生還原反應，A為陰極，H,向陰極遷

移，A正確；

B.MnO2沉積在電極B上，可能會影響充放電的進行，Br具有一定的還原性，可將MnCh還原為Mn?+,從而提

高充放電過程的可逆性，B正確；

C.由分析可知，充電時，電極B上可能發(fā)生：2Br2e=BgC正確；

D.由放電時的總反應：2M/++Cr=Ce+2Mn2+可知，氧化性乂/總戶，D錯誤；

故選Do

MN

CaFeOjCaFcOj

電

電

極

極

電罐廟自有機電解質(zhì)

鈉離子交換膜

A.放電時，電極N是負極

B.充電時，Na'通過鈉離子交換膜向M極移動

D.充電時，每生成ImolNa,有機電解質(zhì)的整體質(zhì)量減小23g

【答案】B

【解析】A.根據(jù)上述分析可知，放電時，電極M為負極，A錯誤；

B.充電為放電的逆過程，所以充電時，Na+通過鈉離子交換膜向陰極（M極）移動，B正確;

故選Be

好題沖關

【基礎過關】

【答案】C

故選C。

2.（遼寧省鞍山市第一中學2023屈高三模擬）研究發(fā)現(xiàn)，在酸性乙醇燃料電池中加入硝酸，可使電池持續(xù)大電

流放電，其工作原理如下圖所示。下列說法錯誤的是

A.該電池使用不當，易造成大氣污染。

【答案】D

BiFpPMg

□rF-Ut

a極BiFMgFjb極

固體電解質(zhì)PK10

A.放電時，a極為正極，發(fā)生還原反應

B.充電時，F(xiàn)-由b極向a極遷移

【答案】C

【分析】如圖所示，放電時，F(xiàn)-由a極移向b極，則a極為正極，則b極為負極。

【解析】A.由分析可知，a極為正吸，發(fā)生還原反應，故A正確；

B.充電時，a極為陽極，b極為陰極，電解池中陰離子向陽極移動，則F由b極向a極遷移，故B正確;

故選c。

下列說法不正確的是

A.放電時電子流向鍥基電極

D.將KOH濃度由O.lmol/L提高至6mol/L利于該電池的充放電

【答案】D

【分析】由圖可知，圖示為充電過程，銀基電極連接外接電源的正極，則放電時銀基電極為正極、右側電極為負

極；

【解析】A.放電時電子由負極流向正極，故流向銀基電極，A正確;

故選D。

5.（湖南省常德市2023屆高三第一次模擬）目前科學家發(fā)明了一種利用微生物進行脫硫、脫氮的原電池裝置,

其基本原理如圖所示（圖中隔膜為質(zhì)子交換膜）。下列有關說法正確的是

B.H+從B室向A室遷移

C.電池工作時，線路中通過Imol電子，則在b極析出2.24LN2

D.若用該電池給鉛蓄電池充電，應將b極連在正極上

【答案】D

B.原電池工作時，陽離子向正極移動，則H+從A室向B室遷移，B不正確；

D.b極為正極，若用該電池給鉛蓄電池充電，應將b極連在鉛蓄電池的正極上，D正確；

故選D。

B.X為陽離子交換膜，Y為陰離子交換膜

【答奚】B

【分析】由圖可知，放電時Fe?+在M極失去電子生成FeT則M是負極，Cb在N極得到電子生成CL則N極

為正極，以此解答。

B.放電時Fe2+在M極失去電子生成RP+,即FcCb轉(zhuǎn)化為FeCb,NaCl溶液中的Cl要通過X進入M極區(qū)，X

為陰離子交換膜；CL在N極得到電子生成CL由電荷守恒可知，Na。溶液中的Na+要通過Yi￡入N極區(qū)，Y

為陽離子交換膜，故B錯誤；

下列說法錯誤的是

A.電解質(zhì)可選用能導電的有機聚合物

B.電池放電時，Li卜由b極移向a極

C.聚合物隔膜將正、負極隔開，可使電子通過

【答案】C

【分析】結合總反應可知放電時硅基電極發(fā)生LixSixe=Si+xLi+,因此b電極為放電時的負極，a電極為正極：充

電時a電極為陽極，b電極為陰極。

【解析】A.鋰是活潑的金屬，不能用水溶液作電解質(zhì)溶液，因此電解質(zhì)可選用能導電的有機聚合物，A正確;

B.由分析可知放電時b電極是負極，a電極是正極，陽離子移向正極，Li+由b極移向a極，B正確；

C.電子不能通過電解液，隔膜隔開的是電解質(zhì)，因此電子不能通過隔膜，C錯誤；

故選Co

8.（江蘇省南通市如皋市2023屆高三三模）一種可用于吸收CO?的電池，其工作時的原理如圖所示。下列說法

正確的是

B.I室出口處溶液的pH大于入口處

【答案】D

B.I室中氫氧根離子逐漸被消耗，溶液pH值逐漸減小，則出口處pH小于入口處，故B錯誤；

D.該裝置I室中有鈣離子，從I【室遷移來的氯離子，故I室可以制取氯化鈣；【I室中含鈉離子和反應生成的碳

酸氫根離子，可得到碳酸氫鈉，故D正確；

故選：D。

【能力提升】

A.電池工作時，電極I電勢低

D.當電路中轉(zhuǎn)移O.lmol電子時，通過陽離子交換膜的K+為3.9g

【答案】C

【解析】A.電池工作時，電勢低的是負極，電子從負極流向正極，故電極I電勢低，A正確；

D.當電路中轉(zhuǎn)移O.lmol電子時，通過陽離子交換膜的K”為O.lmol,即3.9g,D正確；

故選Co

A.石墨I為負極，發(fā)生氧化反應

D.放電過程中K，移向石墨I電極

【答案】D

【解析】A.由分析可知，石墨I為負極，發(fā)生氧化反應，故A正確；

D.放電過程中陽離子K+移向正極，石墨I電極為負極，故D錯誤；

故選Do

實驗2搭建如圖所示裝置，閉合K一段時間后，觀察到Y電極表面有銀白色物質(zhì)析出。

下列說法正確的是

裝有飽和KNQ

K溶液的瓊脂

/

ImolL-1KI溶液ImolL-1AgNO?溶液

【答案】B

【分析】實驗2的裝置是原電池，觀察到Y電極表面有銀白色物質(zhì)析出，則Y電極為正極，X電極為負極，放

電時鹽橋中的陽離子移向正極，陰離子移向負極，以此解題。

D.AgNCh和KI發(fā)生的反應存在競爭性，并且發(fā)生復分解反應的程度大于氧化還原反應的程度，但反應類型不

同，不能據(jù)此判斷平衡常數(shù)大小，故D錯誤；

（只允許陽離子通過）

B.放電時，田從左向右通過陽離子交換膜

C.若用NaQ溶液代替鹽酸，則電池總反應不會改變

D.當電路中轉(zhuǎn)移O.Olmole-時，陽離子交換膜左側溶液中約減少O.OImol離子

【答案】D

【解析】在原電池中，負極失電子，元素化合價升高，正極得電子，元素化合價降低，所以由此可知左側為負極,

右側為正極。據(jù)此分析：

B.放電時，溶液中的陽極子流向正極，所以溶液中的H+從左向右通過陽離子交換膜，B正確；

C.根據(jù)電池總反應可知，溶液中的鈉離子和氫離子并未參與電極反應，所以用NaCI溶液代替鹽酸，則電池總

反應不會改變，C正確；

D.當電路中轉(zhuǎn)移0.01mol仁時，根據(jù)負極的電極反應式可推知左側溶液減少0.01molCP,因為構成閉合回路

的要求，會有0.01molH+從左向右通過陽離子交換膜，所以陽離子交換膜左惻的溶液共約減少0.02mol離子,

故D錯誤；

故選D,

_n-.空氣

氣

空

金

屬

化

催

劑

鈉

體

載

A.放電時，M為陰極

D.該電池的比能量比鋰離子電池低

【答案】D

【解析】A.放電時，Na失電子，M為負極，A錯誤；

故選Do

14.（廣東省廣州市天河區(qū)2023屆高三三模）全機液流電池具有響應速度快、操作安全、使用壽命長等優(yōu)點，被

廣泛應用于各領域，原理如圖所示。下列有關說法正確的是

A.放電時，A極為負極，發(fā)生還原反應

B.放電時，B極反應式為VO；+2H++e=VCP+H2C）

C.充電時，電子移動方向為A極一隔膜—B極

D.充電時，A極反應式為V2+e=V3+

【答案】B

【分析】由圖可知，放電時，H+由A極進入B極，則A為負極，B為正極，充電時，H+由B極進入A極，則A

為陰極，B為陽極，以此解答。

【解析】A.由分析可知，放電時，A為負極，發(fā)生氧化反應，故A錯誤；

+2+

B.由分析可知，放電時，B為正極，VO；得到電子生成VO2+,電極方程式為：VO；+2H+e=VO+H2O,故B

正確；

C.由分析可知，充電時，A為陰極，B為陽極，電子移動方向為B極一電源一A極，故C錯誤；

D.由分析可知，充電時，A為陰極，V3+得電子生成V2+,電極方程式為：V3++-V2+,故D錯誤；

故選Bo

15.（浙江省四校聯(lián)盟2023屆高三模擬）光催化鈉離子二次電池的應用研究取得重大進展，該電池工作原理如下

圖所示。下列有關說法不正確的是

A.充電時，電子從光催化電極流出通過導線流向石墨電極

C.充電時，S?-通過離子交換膜進入右室

【答案】B

【分析】由圖可知，放電時，石墨電極為負極，S2失去電子發(fā)生氧化反應生成在負極S：,電極反應式為4s2-6e=

S"光催化電極為正極，I；離子在正極得到電子發(fā)生還原反應生成碘離子，電極反應式為I：+2e-=31-，為維持

電荷守恒，左側鈉離子透過陽離子離子交換膜移向右側；充電時，與直流電源負極相連的石墨電吸為陰極，光催

化電極為陽極。

【解析】A.由分析可知，充電時，與直流電源負極相連的石墨電極為陰極，光催化電極為陽極，則電子從光催

化電極流出，通過導線流向石墨電極，故A正確；

B.由分析可知，放電時，石墨電極為負極，光催化電極為正極，為維持電荷守恒，左側鈉離子透過離子交換膜

移向右側，每消耗ImolNah時，2mH鈉離子從左室遷移到右室，則離子交換膜左室電解質(zhì)溶液質(zhì)量減少46g,

故B正確；

C.由分析可知，放電時，為維持電荷守恒，左側鈉離子透過陽離子離子交換膜移向右側，則充電時，鈉離子透

過陽離子離子交換膜移向左側，故c錯誤；

D.由分析可知，放電時，石墨電極為負極，S2失去電子發(fā)生氧化反應生成在負極S：,電極反應式為4s2—一6e—=

S3故D正確；

故選C。

16.（海南省?？谑?023屆高三一模聯(lián)考）也是重要的燃料，可將其設計成燃料電池，原理如圖所示。下列有

A.該電池可將化學能完全轉(zhuǎn)化為電能

B.該電池工作時，電子由b電極經(jīng)外電路流向a電極

D.該電池工作時，當外電路中有0.1mol通過時，b極消耗0.56L02

【答案】C

【分析】由示意圖可知，a極通入Hz,發(fā)生氧化反應，b極通入0?,發(fā)生還原反應，則a為負極，b為正極，據(jù)

此解答。

【解析】A.電池工作時，主要是化學能轉(zhuǎn)化為電能，但也有其他形式的能最變化，如熱能，故A錯誤：

B.該電池工作時，電子由負極a經(jīng)外電路流向正極b,故B錯誤；

故選C。

【真題感知】

1.（2023?山東卷第11題）利用熱再生氮電池可實現(xiàn)CuSCh電鍍廢液的濃縮再生。電池裝置如圖所示，甲、乙兩

室均預加相同的CuSCh電鍍廢液，向甲室加入足量氨水后電池開始工作。下列說法正確的是

A.甲室Cu電極為正極

B.隔膜為陽離子膜

D.N%擴散到乙室將對電池電動勢產(chǎn)生影響

【答案】CD

下列說法正確的是

A.充電時電極b是陰極

【答案】C

3.（2022?廣東，16）科學家基于CL易溶于CCL的性質(zhì)，發(fā)展了一種無需離子交換膜的新型氯流電池，可作儲能設

備（如圖）。充電時電極a的反應為NaTi2（PO4）3+2Na'+2e=Na3Ti2（PO4）3o下列說法正確的是（）

A.充電時電極b是陰極

B.放電時NaCl溶液的pH減小

C.放電時NaCl溶液的濃度增大

D.每生成1molCI2，電極a質(zhì)量理論上增加23g

【答案】C

【解析】由充電時電極a的反應可知，充電時電極a發(fā)生還原反應，所以電極a是陰極，則電極b是陽極，故A

錯誤；放電時負極反應為Na3Ti2（PCh）3—2e=NaTi2（PO4）3+2Na\正極反應為Cb+2e=2C1,反應后Na卡

和C廠的濃度都增大，則放電時NaCl溶液的濃度增大，pH不變，故B錯誤、C正確；充電時陽極反應為2。一

—2e-=C12T，陰極反應為NaTi2（PCh）3+2Na'+2e==Na3Ti2（PO4）3，由得失電子守恒可知，每生.成1molCk，

電極a質(zhì)量理論上增加23gmor,x2mol=46g,故D錯誤。

工作電源

固體氧化物電解質(zhì)

下列有關說法正確的是

A.在b電極上，N2被還原

B.金屬Ag可作為a電極的材料

C.改變工作電源電壓，反應速率不變

D.電解過程中，固體氧化物電解質(zhì)中CP-不斷減少

【答案】A

【解析】由裝置可知，b電極的N2轉(zhuǎn)化為NH3,N元素的化合價降低，得到電子發(fā)生還原反應，因此b為陰極,

電極反應II為N2+3H2O+6e=2NH3+3O2,a為陽極，電極反應工［為2O?+4e=O2,據(jù)止匕分析JW答；由分析可得，b電

極上刈轉(zhuǎn)化為N%,N元素的化合價降低，得到電子發(fā)生還原反應，即N2被還原，A正確；a為陽極，若金屬

Ag作a的電極材料，則金屬Ag優(yōu)先失去電子，B錯誤；改變工作電源的電壓，反應速率會加快，C錯誤；電解

過程中，陰極電極反應式為N2+3H2O+6-2NH3+3O2,陽極電極反應式為20+4-02,因此固體氧化物電解質(zhì)中

02不會改變，D錯誤；故選A。

5.（2022?浙江卷）pH計是一種采用原電池原理測量溶液pH的儀器。如圖所示，以玻璃電極（在特制玻璃薄膜球

內(nèi)放置已知濃度的HCI溶液，并插入Ag—AgCl電極）和另一Ag—AgCI電極插入待測溶液中組成電池，pH與電

池的電動勢E存在關系：pH=（E常數(shù)）/0.059。下列說法正確的是（）

A.如果玻璃薄膜球內(nèi)電極的電勢低，則該電極反應式為：AgCl(s)+e=Ag(s)+Cl(0.1molLl)

B.玻陶膜內(nèi)外氫離子濃度的差異不會引起電動勢的變化

C.分別測定含已知pH的標準溶液和未知溶液的電池的電動勢，可得出未知溶液的pH

D.pH計工作時，電能轉(zhuǎn)化為化學能

【答案】C

【解析】如果玻璃薄膜球內(nèi)電極的電勢低，則該電極為負極、負極發(fā)生氧化反應而不是還原反應，A錯誤；已知：

pH與電池的電動勢E存在關系：pH=(E常數(shù))/0.059,則玻璃膜內(nèi)外氫離子濃度的差異會引起電動勢的變化，B

錯誤；pH與甩池的電動勢E存在關系：pH=(E常數(shù))/0.059,則分別測定含已知pH的標準溶液和未知溶液的電池

的電動勢，可得出未知溶液的pH,C正確；pH計工作時，利用原電池原理，則化學能轉(zhuǎn)化為電能，D錯誤；故

選C。

6.(2021?廣東卷)火星大氣中含有大量CO2,?種有CO2參加反應的新型全固態(tài)電池有望為火星探測器供電。

該電池以金屬鈉為負極，碳納米管為正極，放電時

A.負極上發(fā)生還原反應B.CCh在正極上得電子

C.陽離子由正極移向負極D.將電能轉(zhuǎn)化為化學能

【答案】B

【解析】根據(jù)題干信息可知，放電時總反應為4Na+3co2=2Na2CCh+C。放電時負極上Na發(fā)生氧化反應失去電子

生成Na+,故A錯誤：放電時正極為CCh得到電子生成C,故B正確；

放電時陽離子移向還原電極，即陽離子由負極移向正極，故C錯誤；放電時裝置為原電池，能量轉(zhuǎn)化關系為化

學能轉(zhuǎn)化為電能和化學能等，故D正確；綜上所述，故選B。

7.(2021?廣東卷)鉆(Co)的合金材料廣泛應用于航空航天、機械制造等領域。如圖為水溶液中電解制備金屬鉆

的裝置示意圖。下列說法正確的是