考點22原電池新型電源

目錄

考情探究1

1.高考真題考點分布...................................................................1

2.命題規律及備考策略.................................................................1

-2

考法01原電池的工作原理..............................................................2

考法02化學電源與新型電池............................................................5

好題沖關

考情探究

1.高考真題考點分布

考點內容考點分布

2024?江蘇卷8題，3分；2024?北京卷3題，3分；2023廣東卷6題，2分；2023山東卷

原電池原理11題，4分；2022全國甲卷12題，6分；2022山東卷13題，4分；2021廣東卷9

題，2分；2021山東卷10題，2分；

2024.安徽卷11題，3分；2024?全國甲卷6題，3分；2024.河北卷13題，3分；2023

遼寧卷11題，3分；2023全國甲卷10題，6分；2022遼寧卷14題，3分；2022福建

新型二次電池

卷9題，4分；2021河北卷9題，3分；2021遼寧卷10題，3分；2021浙江1月選考

22題，2分；2021浙江6月選考22題，2分；2021湖南卷10題，3分；

燃料電池2024?全國新課標卷6題，3分

2.命題規律及備考策略

【命題規律】

高頻考點從近幾年全國高考試題來看，原電池原理、電極反應方程式、離子的移動方向以及定量分析轉移

電子仍是高考命題的熱點。

【備考策略】電極反應式書寫技巧

方法一：直接書寫

方法二：間接書寫

第一步，寫出電池總反應式。

第二步，寫出電極的正極反應式。

第三步，負極反應式=總反應式一正極反應式。

【命題預測】

預計2025年高考會以新的情境載體考查有關原電池判斷、新型電源、電極反應方程式書寫、轉移電子定

量計算等，題目難度一般較大。

考點梳理

考法01原電池的工作原理

1.原電池概念

把轉化為的裝置，其本質是發生了

2.原電池的構成條件

(1)有兩個的電極(常見為金屬或石墨)。

(2)將電極插入或熔融電解質中。

(3)兩電極間構成(兩電極接觸或用導線連接)。

(4)能發生氧化還原反應。

3.原電池的工作原理

(1)兩種裝置

如圖是Cu—Zn原電池的兩種裝置：

iXACuSO4

二三三/溶液

Zn三三拙-Cu

ZnSO,溶液CuSO」溶液

In

(2)工作原理

電極名稱負極正極

電極材料鋅片銅片

電極反應——

反應類型——

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KC1溶液，K+移向_______,C「移向__________

①連接內電路，形成閉合回路；

鹽橋作用

②平衡電荷，使原電池不斷產生電流

4.原電池原理的應用

(1)比較金屬的強弱：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)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: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首先將氧化還原反應分成兩個半反應。

②根據原電池的工作原理，結合兩個半反應，選擇正、負電極材料以及電解質溶液。

易錯辨析

---------110

請判斷下列說法的正誤(正確的打“小,錯誤的打“X”)

(1)理論上，任何氧化還原反應都可設計成原電池。()

(2)放熱反應都可設計成原電池。()

(3)在鋅銅原電池中，因為有電子通過電解質溶液形成閉合回路，所以有電流產生。()

(4)兩種活動性不同的金屬組成原電池的兩極，活潑金屬一定作負極。()

(5)一般來說，帶有“鹽橋”的原電池比不帶“鹽橋”的原電池效率高。()

(6)實驗室制備H2時，用粗鋅(含Cu、Fe等)代替純鋅與鹽酸反應效果更佳。()

(7)兩種活潑性不同的金屬組成原電池的兩極，活潑金屬一定作負極()

(8)原電池工作時，溶液中的陽離子向負極移動，鹽橋中的陽離子向正極移動()

(9)兩種活潑性不同的金屬組成原電池的兩極，活潑金屬一定做負極()

（10）在鋅銅原電池中，因為有電子通過電解質溶液形成閉合回路，所以有電流產生（）

典例引領

----------IIV

考向01考查原電池原理及裝置分析

【例1】（2024?遼寧沈陽?一模）熱激活電池可用作火箭、導彈的工作電源。一種熱激活電池的基本結構如

圖所示，其中作為電解質的無水LiCLKCl混合物受熱熔融后，電池即可瞬間輸出電能。該電池總反應為

PbSCU+2LiCl+Ca=CaCb+U2SO4+Pb。下列有關說法不正確的是

A.負極反應式：Ca+2Cl-2e-=CaCl2

B.放電過程中，Li+向正極移動

C.每轉移0.2mol電子，理論上生成20.7gPb

D.常溫時，在正負極間接上電流表或檢流計，指針偏轉

【思維建模】判斷原電池正、負極的5種方法

考向02考查原電池原理的應用

【例2】（2024?江蘇南京.二模）M、N、P、E四種金屬，己知：@M+N2+=N+M2+；②M、P用導線連

接放入硫酸氫鈉溶液中，M表面有大量氣泡逸出；③N、E用導線連接放入E的硫酸鹽溶液中，電極反應

為E2++2-=E,N-2e-=N2+?則這四種金屬的還原性由強到弱的順序是（）

A.P>M>N>EB.E>N>M>P

C.P>N>M>ED.E>P>M>N

對點提升

-----------1）＜

【對點1］（2024?廣東惠州?期末）我國科學家設計的“海泥電池”工作原理如圖所示，其中微生物代謝產物

顯酸性。下列說法不正確的是

A.電極A上電極反應式為O2+4H++4e-=2H2O

B.工作時，B電極附近pH變小

C.H+從海水層通過交接面向海底沉積層移動

D.微生物代謝反應中，氧化劑與還原劑的物質的量之比為1：2

【對點2](2024?江蘇宿遷?期末)有a、b、c、d四個金屬電極，有關的實驗裝置及部分實驗現象如下:

A.a>b>c>dB.b>c>d>aC.d>a>b>cD.a>b>d>c

考法02化學電源與新型電池

1.一次電池

放電后不可再充電的電池。

(1)堿性鋅鎬電池

負極：；

正極：2MnC>2+2H2O+2e-=2MnO(OH)+2OH'；

總反應：Zn+2MnO2+2H2O=2MnO(OH)+Zn(OH)2。

⑵鋅銀電池

負極：Zn+2OH-2e=Zn(OH)2;

正極：Ag2O+H2O+2e^=2Ag+2OH；

總反應：o

2.二次電池

又稱可充電電池或蓄電池，是一類放電后可以再充電而反復使用的電池。

以鉛酸蓄電池為例：總反應：Pb+PbO+2HSO2PbSO+2HO?

224充電42

放電時的反應

負極：;

正極：o

充電時的反應

陰極：;

陽極：O

3.燃料電池

一種連續地將燃料和氧化劑的化學能直接轉化為電能的化學電源。

(1)氫氧燃料電池是目前最成熟的燃料電池，可分為酸性和堿性兩種。

種類酸性堿性

負極反應式

正極反應式

電池總反應式—

備注燃料電池的電極不參與反應，有很強的催化活性，起導電作用

(2)燃料電池常用的燃料

比、CO、旦(如CH4、C2H6)、醇(如CH3OH)、月井(N2H4)等。

⑶燃料電池常用的電解質

①酸性電解質溶液，如H2SO4溶液；

②堿性電解質溶液，如NaOH溶液；

③熔融氧化物；

④熔融碳酸鹽，如K2c。3等。

4.新型電池

(1)Li、Na、K、Mg、Al、Zn電池

名稱裝置圖工作原理

負極反應：___________________________

①正極反應物為S8，產物為Li2s4、Li2s2,

正極反

應：;

②正極反應物為C02，產物為C+Li2co3，

正極反應：;

③正極反應物為。2，產物為Li2。、U2O2，

正極反應：_____________________________________________________

鈉電池負極反應：

正極反應物為S”產物為NazSx，

正極反應：___________________________

負極反應：___________________________

鉀電池正極反應物為。2，產物為K02,

右和溶劑處溶訥正極反應：___________________________

負極反應：___________________________

鎂電池

正極反應:

負極反應:

鋁電池離子導體為鹽溶液(中性)，正極反應物為S,產物為H2S,

正極反應:

NnCH溶漸式苴他處溶濟

負極反應:

鋅電池正極反應物為C02，產物為CH3co0H,

正極反應：2.

(2)鋰離子電池

圖工作原理

篇

之負極反應：___________________________

離

鉀

子

小

漂

吃i正極反應：

易錯辨析

------------II0

請判斷下列說法的正誤(正確的打7”，錯誤的打“X”)

(1)堿性鋅錦干電池是一次電池，其中MnCh是催化劑，可使鋅錦干電池的比能量更高。()

(2)鉛酸蓄電池在放電過程中，負極質量減小，正極質量增加。()

(3)可充電電池中的放電反應和充電反應互為可逆反應。()

(4)可充電電池充電時，電池的正極應連接外接電源的負極。()

(5)鋰碘電池的電極反應為2Li⑸+L(s)=2LiI(s),則碘電極作該電池的正極。()

(6)燃料電池工作時燃料在電池中燃燒，然后熱能轉化為電能。()

⑺太陽能電池不屬于原電池()

(8)手機、電腦中使用的鋰電池屬于一次電池()

(9)鉛蓄電池放電時，正極與負極質量均增加()

(10)燃料電池是一種高效、環保的新型化學電源()

典例引領

----------II<1

考向01考查二次電源裝置

【例1】（2024?江蘇徐州?一模）鉛酸蓄電池的示意圖如圖所示。下列說法正確的是（）

A.放電時，N為負極，其電極反應式為PbO2+SO/+4H++2屋=PbSO4+2H2。

B.放電時，c（H2so4）不變，兩極的質量增加

C.充電時，陽極反應式為PbSC）4+2e-=Pb+SO/

D.充電時，若N連電源正極，則該極生成PbO?

【思維建模】二次電池的充放電規律

（1）充電時電極的連接：充電的目的是使電池恢復其供電能力，因此負極應與電源的負極相連以獲得電子，

可簡記為負接負后做陰極，正接正后做陽極。

（2）工作時的電極反應式：同一電極上的電極反應式，在充電與放電時，形式上恰好是相反的；同一電極周圍

的溶液，充電與放電時pH的變化趨勢也恰好相反。

考向02考查燃料電池

【例2】（2024?河北?三模）MCFC（熔融碳酸鹽燃料電池，裝置如圖所示）以多孔陶瓷基質中懸浮的熔融碳

酸鹽作為電解質，甲烷水蒸氣催化重整反應產生的混合氣Y由兩種常見的可燃性氣體組成。下列說法錯誤

的是

A.負極的電極反應式之一為H2-2e+CO^=H2O+CO2

B.裝置甲中放置堿石灰，除去電極反應中產生的水和二氧化碳

C.電池工作時，電子由電極A經負載流向電極B,CO：由電極B移向電極A

D.長期高溫條件下工作，會發生腐蝕和滲漏，從而降低電池的壽命

【思維建模】燃料電池電極反應式的書寫（以氫氧燃料電池為例）

⑴注意介質環境

「H2-2e-=2H?（酸作介質）

責H2+2OH--2e-=2H2（）（堿作介質）

曳「H2+Ol2e-=H2O（熔融金屬氧化物作介質）

〔H2+COi"-2e-=H2O+CO2（熔融碳酸鹽作介質）

fO2+4H++4e-=2H2（）（酸作介質）

定O2+2H2（）+4e-=4OH-（堿作介質）

壑廠‘O2+4e-=2O/熔融金屬氧化物作介質）

IOi+2C（）2+4e-=2COi"（熔融碳酸鹽作介質）

⑵掌握書寫程序

負極反應式：符合“還原劑-“eJ氧化產物”

列物質的形式

-

寫式子正極反應式：符合“氧化劑+，3T■還原產物”

的形式

r檢查是否符合原子守恒、電荷守恒、得失

電子守恒。

酸性介質：多余的“0"，加"H"'轉化

為H,o,不能出現OH?。

看環境若是堿性介質：多余的“0”加“乩0”轉

—

配守恒化為0H.不能出現H。；若是在熔融態電

J解質中進行的反應，則可添加熔融態電解

:質中的相應離子，

;兩1極左應工耳口加,與點云應支對7照5證

兩式加：（對于較復雜的電極反應，某一極反應式

驗總式可用總反應式減去較簡單一極的電極反應

問）

考向03考查新型化學電源

【例3】（2024?陜西?模擬預測）近期我國科學家報道了一種低成本高儲能液流電池，其工作原理如下圖。

下列說法中錯誤的是

離子交換膜

A.電極M為正極

B.離子交換膜應選用陽離子交換膜

+

C.電極N上發生反應的電極反應為Na1+xTi2（PO4）3-^e-=NaTi2（PO4）3+xNa

D.理論上N電極質量減少23g,電路中轉移的電子數目為NA

【思維建模】

1.解答新型化學電源題目的方法

⑴根據總反應方程式分析元素化合價的變化，確定正、負極反應物。

⑵注意溶液酸堿性環境，書寫正、負極反應式。

⑶依據原電池原理或正、負極反應式分析判斷電子、離子的移向，電解質溶液的酸堿性變化。

（4）靈活應用守恒法、關系式法進行計算。

2.解答可充電電池題目的思路

一定

T放電——原電池；充電——電解池

裝置類型

0

二判放電時的正極為充電，時的陽極，放

電極名稱電時的負極為充電時的陰極

3

放電時的正極反應顛倒過來為充電

三寫

時的陽極反應；放電時的負極反應

電極反應式

顛倒過來為充電時的陰極反應

°

離子由生成一極向消耗一極移動；

四看區域pH變化：OFT生成區，H+消

離子移動耗區，pH增大；OFT消耗區，H*

生成區，pH減小

對點提升

-----------114

【對點1］（2024?湖南.二模）利用下圖所示裝置可合成己二睛［NCCHz^CN］。充電時生成己二晴，放電

時生成。2,其中a、b是互為反置的雙極膜，雙極膜中的H?。會解離出H+和OH-向兩極移動。下列說法

錯誤的是

MN

A.放電時，N極的電勢低于M極的電勢

B.放電時，雙極膜中OH-向N極移動

C.充電時，N極的電極反應式為2cH2=CHCN+2e-+2H+=NC（CHz）4CN

D.若充電時制得ImolNCXCHz^CN,則放電時需生成Imol。?，才能使左室溶液恢復至初始狀態

【對點2】（2024?安徽?三模）某沉積物-微生物燃料電池可以把含硫廢渣（硫元素的主要存在形式為FeS?）回

收處理并利用，工作原理如圖所示。下列說法錯誤的是

決

解

是

為

認

被

而。

能膜

功換

重交

雙

+a

L的

mN

。8儲

4為

示4存間

所為量中

低圖差能，

+降下小積和示

H如減用

8率體所

效置H的利

+tp/圖

池裝,中氣定下

O電

SO膜空關固如

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路后高2理

「O下性離沖O

-I2短前越C原

用電器況分題

H活，膜定有作

4狀池

+去后路一好具工

a-準失電短

棒e束不池池

6標（菌膜出電

碳-2結率電

S）化路子進除hh

>（作CC

-：L硫短電e去C

器6.工C--

式3氧型遞，L的aa

電應3，新傳?NN

大mO。

用反耗強種能電

增4C徑

f極消增一也2充

H，途

b電上性），p2

考快可效

棒的論酸子極出越）

理聯有

碳：,液?離正離速擬

：Oj溶陰，的

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2）向O后是遞應

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礎-0

點說-危

電碳每工短電標空-2（

....對列....基源

【.

ABCD下ABCD1能

下列說法正確的是

A.為了提高NaFSI基電解液流動性，可選用水溶液

B.電流從Na電極經電解液流向CO2電極

C.當處理8.8CO2時，理論上有0.4molNaY經交換膜移向Na電極

D.放電時總反應方程式為CO2+2Na+H+=HCOO+2Na

2.（2024.湖南岳陽?期中）我國科學工作者在化學頂尖期刊《AngewandteChemieInternationalEdition》上

報道了一種以偶氮基（-N=N-）為可逆氧化還原活性中心的新型偶氮苯類水系有機液流電池。其放電工

作原理如圖所示：

下列說法正確的是

A.放電時，左側為陰極區

B.偶氮苯類形成離子類微粒有助于溶于水

C.放電時，［Fe（CN）6廣由右向左移

D.充電時，X極電極反應式為：

+2L+2H+

3.（2024?遼寧遼陽?二模）香港城市大學、中國科學院深圳先進技術研究院和深圳大學合作，證明了TiOz

納米片在酸性條件下具有本征差的析氫活性，展現出快速選擇性地將硝酸根離子還原為氨的催化性能。下

列有關裝置放電過程（如圖所示）的敘述錯誤的是

A.電子由a極經用電器流向b極

B.a極為負極，b極發生還原反應

C.b極上的電極反應式為NO；+8e-+6H2O=NH3T+9OJT

D.a極質量減少2.60g時，雙極膜中有0.08molH+向a極區遷移

4.（2024?四川成都?三模）某研究所構建了Zn-CCh新型二次電池，為減少CCh的排放和實現能源的開發利

用提供了新的研究方向，該電池以Zn和多孔Pd納米片為兩極材料，以KOH和NaCl溶液為電解液，工

作原理如圖所示。下列說法錯誤的是

雙極膜

A.b極電勢高于a極

B.當雙極膜中離解1molH2O時，外電路轉移2moi電子

C.放電時，總反應為：Zn+CO2+2OH-+2H2O=Zn（OH）^+HCOOH

D.充電時，雙極膜中OH-移向b極，H+移向a極

5.（2024.山西大同.模擬預測）氫氧燃料電池在航天領域有重要應用。某氫氧燃料電池結構如圖所示，反

應生成的水可作為航天員的飲用水。下列說法錯誤的是

A.X極為燃料電池的負極，該極通入的氣體是

B.Y電極上的電極反應式為Oz+4e「+2凡0=4011一

C.每消耗11.2L（標準狀況）H2,有0.5mol。片移向X極

D.燃料電池的能量轉化率不可能達到100%

6.（2024?湖南長沙?模擬預測）一種NO—空氣酸性燃料電池的工作原理如圖所示。電池工作時，下列說法

B.若產生ImolHNO；,則理論上需通入11.2LO2。

+

C.負極的電極反應式為NO-3e+2H2O=NO3+4H

D.電子的流動方向為從負極經電解質溶液流向正極

7.（2024?湖北?三模）鹽酸羥胺（NH20H.HC1）是一種常見的還原劑和顯像劑，工業可采用如下電化學方法

制備。裝置和正極反應機理如下圖所示。下列有關說法不正確的是

氫

離

子

交

換

膜

含Fe的電極H1

A.X為H+,Y為NH3OH+

B.含Fe電極起到導電和催化的作用

+

C.Pt電極上的反應：H2+2e=2H

D.消耗ImolNO,有3moiH+通過交換膜

8.（2024.河北?模擬預測）我國在光電催化一化學耦合煙氣脫硫并進行能量轉化的研究中取得重大突破,

其工作原理如圖所示。下列說法正確的是

I-----1=1_@---1

多孔電yl11質子琴膜131崔化電極

'不+SO?H2

“+人so；H+＞］

Fe2（SOJ溶液］H2sO”溶液］

A.負極的電極反應為SO2+2Hq-2e-=SO：+4H+

B.右室中H2SO4溶液的濃度基本保持不變

C.每吸收ImolSCh,理論上裝置的總質量增加64g

D.電子由光催化電極通過導線流向多孔電極

9.（2024?四川成都?模擬預測）鈣鈦礦太陽能電池被稱為第三代太陽能電池，圖一是鈣鈦礦太陽能電池的

工作示意圖，圖二是該電池作電源電解酸性硫酸銘溶液獲取銘單質和硫酸的工作示意圖。下列說法錯誤的

是

圖二

A.C電極接鈣鈦礦太陽能電池的B極

B.D電極發生的電極反應式為2HzO-4e-=OZT+4H+

c.圖二中的離子交換膜I為質子交換膜，n為陰離子交換膜

D.當太陽能電池有9moi電子轉移時，Cr棒上增重的質量為156g

10.（2024?黑龍江哈爾濱?模擬預測）為實現CO2的資源化利用與電能儲存，設計如圖所示的三室隔膜電解

裝置（陰極室中注入溶有大量CO2且含有少量水的有機復合電解液），該裝置將CO?還原為CO,同時得到副

產物CL和碳酸氫鹽。下列說法錯誤的是

蒸發分離得到碳酸氫鈉

A.離子交換膜a為陰離子交換膜B.陽極反應式：2Cr-2e-=Cl2T

C.濃度：食鹽水1＞食鹽水2D.每通過2moiel消耗22.4LCC）2

能力提升

-----------110

11.（2024?河南許昌?一模）鋁-石墨雙離子電池采用廉價且易得的石墨替代傳統鋰電池中的正極材料，全面

提升了電池的能量密度。圖甲和圖乙表示該電池的充電或者放電時工作原理。X、Y表示可能為用電器或

電源。己知充電時正極發生陰離子插層反應生成Cn（PR）,下列有關分析正確的是

A.圖甲表示電池充電過程，電極a與電源的正極相連

B.圖甲中電極b電極反應式為：Cn（PJ^）-e-=PI^"+nC

C.圖乙中電極c電勢高于電極d

D.圖乙中當電路轉移電子數為2moi時，理論上電極c質量減少14g

12.（2024?湖北黃岡?模擬預測）鎂鋰雙鹽電池是新型二次離子電池，其放電時的工作原理如圖所示。

下列說法正確的是

A.充電時，Mg?+和Li+均向R極區移動

B.充電時，陰極的電極反應式為LixVS2-xe=VS?+xLi*

C.放電時，R電極發生氧化反應

D.電池工作時，若外電路中轉移電子O.lmol,則兩極的質量變化值相差0.5g

13.（2024?浙江?模擬預測）鈉硫電池是室溫低成本、高比能量能源存儲系統的重要部件，其結構如圖。下

列說法不正硬的是

A.充電時，電極A連接電源的負極，Na+得到電子，發生還原反應

B.充電時，電極B的電極反應為Na2s、-2e-=xS+2Na+

C.放電時，當熔融多硫化鈉鹽反應轉移Imol電子時，電極A中液態鈉減輕23g

D.放電時，增大兩電極之間的距離可以增大電池的放電電壓

放電

14.（2024?重慶?模擬預測）一種碳酸鉛電池示意圖如圖所示，電池總反應為：3PbO2+3Pb+4H2O+4CO：u

充電

2Pb3c2O7+8OH一,其中Pb3c2O7可表示為PbOSPbCCh,下列說法正確的是

A.充電時，陽極上有Pb3c2。7產生

B.放電時，導線中電子遷移方向為PbCh—Pb

C.充電時，理論上轉移0.Imol電子，陰極的質量增加20.7g

D.放電時，正極反應為3PbO2+2CO；-+5H2O+6e—=Pb3c2O7+IOOH—

15.（2024山東煙臺.三模）一種“氯介導電化學pH變化”系統可通過調節海水的pH去除海水中的CO?,工

+

作原理：Bi+3AgCl+H2O^^BiOCl+3Ag+2H+2C1o該裝置由甲、乙兩系統串聯而成，可實現充

放電的交替運行。甲系統放電時的原理如圖所示，下列說法錯誤的是

A.甲系統充電時，電路中每通過2moi電子，m電極質量增加71g

B.甲系統放電時，a電極的電極反應式為Bi+H2O+C「-3e-=BiOCl+2H+

C.乙系統放電時，海水中的Na+從n電極移向m電極

D.乙系統充電時，若電路中通過3moi電子，理論上可產生標準狀況下44.8LC。？

真題感知

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