【备考新思路】高考化学 新型电池问题探究专题整合跟踪训练(含解析)

2024届全国高考(统考版)化学复习历年真题好题专项(新型电池的开发和利用)练习 1．[2022ꞏ全国甲卷]一种水性电解液Zn-MnO2离子选择双隔膜电池如图所示[KOH溶液存在]。

电池放电时，下列叙述错误的是（ ）中，Zn2＋以Zn（OH）2－4A．Ⅱ区的K＋通过隔膜向Ⅲ区迁移B．Ⅰ区的SO2－4通过隔膜向Ⅱ区迁移C．MnO2电极反应：MnO2＋4H＋＋2e－===Mn2＋＋2H2OD．电池总反应：Zn＋4OH－＋MnO2＋4H＋===Zn（OH）2－4＋Mn2＋＋2H2O2．[2022ꞏ湖南卷]海水电池在海洋能源领域备受关注，一种锂-海水电池构造示意图如图。

下列说法错误的是A．海水起电解质溶液作用B．N极仅发生的电极反应：2H2O＋2e－===2OH－＋H2↑C．玻璃陶瓷具有传导离子和防水的功能D．该锂-海水电池属于一次电池3．[2022ꞏ福建卷]催化剂TAPP-Mn（Ⅱ）的应用，使Li-CO2电池的研究取得了新的进展。

Li-CO2电池结构和该催化剂作用下正极反应可能的历程如下图所示。

下列说法错误的是（ ）A ．Li-CO 2电池可使用有机电解液B ．充电时，Li ＋由正极向负极迁移C ．放电时，正极反应为3CO 2＋4Li ＋＋4e －===2Li 2CO 3＋CD ．*LiCO 2、*CO 、*LiC 2O 3和C 都是正极反应的中间产物4．[2023ꞏ全国乙卷]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：12S 8＋e －―→12 S 2－8 ，12 S 2－8 ＋e －―→S 2－4 ，2Na ＋＋x 4 S 2－4 ＋2（1－x 4 ）e －―→Na 2S x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 →bC ．放电时正极反应为：2Na ＋＋x 8 S 8＋2e －―→Na 2S x D ．炭化纤维素纸的作用是增强硫电极导电性能5．[2023ꞏ武汉市四月调研]我国某科研团队借助氧化还原介质RM ，将Li-CO 2电池的放电电压提高至3 V 以上，该电池的工作原理如图。

课时跟踪检测(二十六)新型化学电源、离子交换膜的应用(题型课)1．(2021·淄博模拟)一种碳纳米管新型二次电池的装置如图所示。

下列说法中正确的是()A．离子交换膜选用阳离子交换膜(只允许阳离子通过)B．正极的电极反应为NiO(OH)＋H2O＋e－===Ni(OH)2＋OH－C．导线中通过1 mol电子时，理论上负极区溶液质量增加1 gD．充电时，碳电极与电源的正极相连解析：选B根据装置图，碳电极通入氢气，发生氧化反应，电极反应为H2－2e－＋2OH －===2H2O，Ni电极NiO(OH)→Ni(OH)2，发生还原反应，电极反应为NiO(OH)＋H2O＋e－===Ni(OH)2＋OH－，碳电极是负极，Ni电极是正极。

离子交换膜选用阴离子交换膜(只允许阴离子通过)，故A错误，B正确；导线中通过1 mol电子时，负极生成1 mol水，理论上负极区溶液质量增加18 g，故C错误；充电时，负极与电源负极相连，所以碳电极与电源的负极相连，故D错误。

2．我国科学家设计二氧化碳熔盐捕获及电化学转化装置，其示意图如下：下列说法正确的是()A．b为电源的负极，d为电解池的阳极B ．过程①②中捕获CO 2时碳的化合价发生了变化C ．a 极的电极反应式为2C 2O 2－5 －4e －===4CO 2↑＋O 2↑ D ．上述装置中总反应的化学方程式为C ＋O 2===CO 2解析：选C 总反应为CO 2=====电解C ＋O 2↑。

a 电极为C 2O 2－5 失去电子，发生氧化反应生成氧气，是电解池的阳极，连接电源的正极，即b 为正极，A 错误；过程①捕获CO 2时生成的C 2O 2－5 中的碳元素的化合价是＋4价，②捕获CO 2时生成的CO 2－3 中的碳元素的化合价是＋4价，碳的化合价均未发生变化，B 错误；由电解装置可知，a 极的电极反应式为2C 2O 2－5 －4e －===4CO 2↑＋O 2↑，C 正确；由电解装置可知，a 电极生成氧气，d 电极为碳酸根得电子生成碳单质，电解总反应为CO 2=====电解C ＋O 2↑，D 错误。

化学反应与能量变化新型电源（含答案）课标要求核心考点五年考情核心素养对接1.认识化学能与电能相互转化的实际意义及其重要应用。

2.能分析、解释原电池的工作原理，能设计简单的原电池。

3.能列举常见的化学电源，并能利用相关信息分析化学电源的工作原理。

4.学生必做实验：制作简单的燃料电池新型电源2023全国乙，T12；2022广东，T16；2022湖南，T8；2022全国甲，T10；2022全国乙，T12；2021河北，T9、T16；2021年6月浙江，T22；2021湖南，T10；2021辽宁，T10；2021福建，T9；2020天津，T11；2020上海，T2；2020全国Ⅰ，T12；2019天津，T6；2019全国Ⅰ，T12证据推理与模型认知：能分析识别复杂的实际电池；能利用电化学原理创造性地解决实际问题命题分析预测1.近年高考常结合电池科技前沿，如能量密度高的液流电池、安全性能高的石墨烯锂电池、燃料电池（微生物燃料电池、有机物燃料电池等）、金属－空气电池等考查原电池的工作原理及其应用、二次电池的充放电过程及相关计算等。

2.2025年高考要关注：（1）新型有机物燃料电池。

有机物与电化学结合既体现模块知识的综合性，又考查考生灵活运用所学知识解决实际问题的能力。

（2）航空航天领域、电动车领域的新型电池考点新型电源1.Li 、Na 、K 、Mg 、Al 、Zn 电池 名称装置图工作原理锂电池负极反应：[1] Li －e－Li ＋①正极反应物为S 8，产物为Li 2S 4、Li 2S 2，正极反应：[2] S 8＋4e －＋4Li＋2Li 2S 4、S 8＋8e －＋8Li＋4Li 2S 2 ；②正极反应物为CO 2，产物为C ＋Li 2CO 3，正极反应：[3] 3CO 2＋4e －＋4Li＋2Li 2CO 3＋C ；③正极反应物为O 2，产物为Li 2O 、Li 2O 2，正极反应：[4] O 2＋4e －＋4Li＋2Li 2O 、O 2＋2e －＋2Li＋Li 2O 2钠电池负极反应：[5] Na －e－Na ＋正极反应物为S x ，产物为Na 2S x ，正极反应：[6] S x ＋2e －＋2Na＋Na 2S x钾电池负极反应：[7] K －e－K ＋正极反应物为O 2，产物为KO 2，正极反应：[8] O 2＋e －＋K＋KO 2镁电池负极反应：[9] Mg －2e －＋2OH －Mg （OH ）2正极反应：[10] 2CO 2＋2e－C 2O 42－铝电池负极反应：[11] Al －3e －＋4OH －[Al （OH ）4]－（或Al－3e－Al 3＋）离子导体为盐溶液（中性），正极反应物为S ，产物为H 2S ，正极反应：[12] 3S ＋6e －＋2Al 3＋＋6H 2O3H 2S↑＋2Al （OH ）3锌电池 负极反应：[13] Zn －2e －＋4OH－[Zn （OH ）4]2－正极反应物为CO 2，产物为CH 3COOH ，正极反应：[14] 2CO 2＋8e －＋8H＋CH 3COOH ＋2H 2O2.锂离子电池 名称装置图工作原理负极反应：[15] Li x C 6－x e －x Li ＋＋6C、LiC6－e－Li＋＋6C锂离子电池 正极反应：[16] Li 1－x CoO 2＋x e －＋x Li＋LiCoO 2、Li 1－x NiO 2＋x e－＋x Li＋LiNiO 2、Li 1－x MnO 2＋x e －＋x Li＋LiMnO 2、Li 1－x FePO 4＋x e －＋x Li＋LiFePO 4、Li 1－x Mn 2O 4＋x e －＋x Li ＋LiMn 2O 43.燃料电池 名称装置图工作原理燃料 电池负极反应：[17] CO －2e －＋4OH －C O 32－＋2H 2O 、CH 4－8e －＋10OH－C O 32－＋7H 2O 、CH 3OH －6e －＋8OH－C O 32－＋6H 2O 、CH 3OCH 3－12e －＋16OH－2C O 32－＋11H 2O 、C 6H 12O 6－24e －＋36OH －6C O 32－＋24H 2O 、NH 2NH 2－4e －＋4OH－N 2↑＋4H 2O正极反应：[18] O 2＋4e －＋2H 2O4OH －微生物电池负极反应：[19] CH 3COOH －8e －＋2H 2O2CO 2↑＋8H ＋、C 6H 12O 6－24e －＋6H 2O6CO 2↑＋24H ＋正极反应：[20] O 2＋4e －＋4H＋2H 2O注意 燃料电池负极反应式书写的难点是有机物化合价的分析，可以用“化合物中元素化合价代数和为零”法，来分析碳元素的化合价，且只需要分析发生化合价变化的碳原子。

2020年高考化学《新型电池》专项复习1.一种新型电池反应原理如图所示，其中电解质溶于混合有机溶剂中，通过电解质迁移入品格中，生成，下列说法错误的是A. 电子由a流向bB. 正极反应式是C. 转移电子1mol，正极质量增加7gD. 电解质可以换成水溶液2.液体燃料电池相比于气体燃料电池具有体积小等优点。

一种以液态肼为燃料的电池装置如图所示。

下列有关叙述正确的是A. 该燃料电池放电时，正极发生氧化反应，pH变大B. a极的反应式：C. 放电时，电流从a极经过负载流向b极D. 其中的离子交换膜需选用阳离子交换膜3.水系钠离子电池安全性能好、价格低廉、对环境友好，有着巨大的市场前景。

某钠离子电池工作原理如图，电池总反应为：4.5.下列说法错误的是A. 充电时，a接电源正极B. 放电时，溶液中的在电极上得电子被还原C. 充电时，阴极上的电极反应为D. 理论上，该电池在充电或放电过程中溶液中的不变6.一种三室微生物燃料电池污水净化系统原理如图所示，图中有机废水中有机物可用表示。

下列有关说法正确的是A. 电解精炼铜应将粗铜连接在a电极上B. b电极附近溶液的pH减小C. 中间室：移向左室，移向右室D. a电极反应式7.含氯苯的废水可通过加入适量乙酸钠，设计成微生物电池将氯苯转化为苯而除去，其原理如图所示。

下列叙述正确的是A. 电子流向：N极导线极溶液极C. 每生成，有发生转移D. 处理后的废水酸性增强8.一种新型可逆电池的工作原理如图所示。

放电时总反应为表示石墨。

电解质为含的熔融盐，下列说法正确的是9.A. 放电时负极反应为B. 放电时移向正极C. 充电时阳极反应为D. 电路中每转移电子，最多有被还原10.可燃冰是另一种的要来源，利用可冰制备的甲烷可以设计成如下燃料电池，可以作为“移动的发电厂”，源源不断的对外供电，下列说法错误的是A. a电极通入甲烷气体，做负极B. 每通入1mol ，有通过质子交换膜D. 催化剂电极采用疏松多孔结构可提高电极反应效率11.乙烯直接氧化法制乙醛的总反应方程式为。

【备考新思路】2014高考化学新型电池问题探究专题整合跟踪训练（含解析）1.(2012·四川)一种基于酸性燃料电池原理设计的酒精检测仪，负极上的反应为CH3CH2OH－4e－＋H2O===CH3COOH＋4H＋。

下列有关说法正确的是( )A．检测时，电解质溶液中的H＋向负极移动B．若有0.4 mol电子转移，则在标准状况下消耗4.48 L氧气C．电池反应的化学方程式为CH3CH2OH＋O2===CH3COOH＋H2OD．正极上发生的反应为O2＋4e－＋2H2O===4OH－解析本题考查了学生对电化学原理的理解与应用。

在原电池中，电解质溶液中，阳离子向正极移动，A项错；在酸性溶液中，正极的电极反应式为O2＋4e－＋4H＋===2H2O，当转移0.4 mol电子时，消耗0.1 mol O2，在标准状况下O2的体积为2.24 L，B、D项错，只有C 项符合题意。

答案 C2．(2012·无锡市测试)如图所示，将两烧杯中电极用导线相连，四个电极分别为Mg、Al、Pt、C。

当闭合开关S后，以下表述正确的是(双选)( )A．电流表指针不发生偏转B．Al、Pt两极有H2产生C．甲池pH减小，乙池pH增加D．Mg、C两极生成的气体在一定条件下可以恰好完全反应解析根据题给信息闭合S后，甲池为原电池，乙池为电解池，电流表指针发生偏转，A项错；Al电极作负极，Al溶解，不产生H2，B项错；甲池发生的反应为2Al＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑，pH减小，乙池电解水后，NaOH溶液浓度增大，pH增大，C项正确；甲池中Mg作正极产生H2，乙池中C极作阳极产生O2，当有4 mol电子通过电路时Mg极产生2 mol H2，C极产生1 mol O2，二者在一定条件下恰好完全反应，D项正确。

答案CD3．(2012·武汉检测)一种碳纳米管能够吸附氢气，用这种材料制备的二次电池原理如下图所示，该电池的电解质为6 mol·L－1 KOH溶液，下列说法中正确的是( )A．放电时K＋移向负极B．放电时电池负极的电极反应为H2－2e－===2H＋C．放电时电池正极的电极反应为NiO(OH)＋H2O＋e－===Ni(OH)2＋OH－D．该电池充电时将碳电极与电源的正极相连解析该装置连接用电器时，作为电源，发生原电池反应，根据用电器中电子的流向，可确定碳电极作负极，H2在该极发生氧化反应，电极反应式为H2－2e－＋2OH－===2H2O，则充电时与外电源的负极相连；放电时镍电极作正极，发生还原反应，正极反应式为NiO(OH)＋H2O＋e－===Ni(OH)2＋OH－；电解质溶液中的阳离子移向正极，即K＋移向正极(即镍电极)，故只有C项正确。

课时跟踪训练(二十)A级(基础达标)一、选择题1．电池是人类生产和生活中的重要能量来源，各式各样电池的发明是化学对人类的一项重大贡献，下列有关电池的叙述正确的是( )A．锌锰干电池工作一段时间后碳棒变细B．氢氧燃料电池可将热能直接转变为电能C．氢氧燃料电池工作时氢气在负极被氧化D．太阳能电池的主要材料是高纯度的二氧化硅[解析]A中碳棒是正极，工作中不会消耗，A错误；原电池是将化学能转化为电能的装置，B错误；原电池工作时，氢气在负极上失去电子被氧化，C正确；SiO2是制造光导纤维的材料。

太阳能电池的主要材料是晶体硅，D错误。

[答案] C2．(2016·浙江高招选考)按如图所示装置进行实验，下列说法不正确的是( )A．装置甲的锌片上和装置乙的铜片上均可观察到有气泡产生B．甲、乙装置中的能量变化均为化学能转化为电能C．装置乙中的锌、铜之间用导线连接电流计，可观察到电流计指针发生偏转D．装置乙中负极的电极反应式：Zn－2e－===Zn2＋[解析]装置甲中锌与稀硫酸发生氧化还原反应，生成氢气，产生气泡，装置乙中形成铜锌原电池，且锌作负极，铜作正极，正极上H＋得电子生成氢气，A项正确；装置甲中没有形成原电池，不存在化学能与电能的转化，B项错误；装置乙形成了原电池，锌、铜之间用导线连接电流计，可观察到电流计指针发生偏转，C项正确；装置乙中负极的电极反应式为Zn－2e－===Zn2＋，D项正确。

[答案] B3．(2017·黑龙江实验中学月考)将编号为①②③④四种金属片两两相连浸入稀硫酸中都可组成原电池。

①②相连时，外电路电流从②流向①；①③相连时，③为正极；②④相连时，②上有气泡逸出；③④相连时，③的质量减少。

据此判断这四种金属活动性由强到弱的顺序是( )A．①③②④B．①③④②C．③④②①D．③①②④[解析]①②相连时，外电路电流从②流向①，说明②为正极，①比②活泼；①③相连时，③为正极，说明①比③活泼；②④相连时，②上有气泡逸出，说明②是正极，④比②活泼；③④相连时，③的质量减少，说明③是负极，③比④活泼，故金属活动性由强到弱的顺序是①③④②。

课时跟踪练35 新型化学电源[基础巩固]1.(2024·梅州模拟)热电池是高温熔融盐一次电池，在航空航天领域有广泛应用。

该电池若接受 Li(Al)、Li(Si)等合金为电极，比纯锂平安性更好。

某热电池的结构示意图如下，放电时，1 mol FeS2完全反应时得到4 mol电子。

下列说法错误的是( )A．电子流向：Li(Al)极→用电器→FeS2极B．若1 mol Li0.9(Al)转化为Li0.08(Al)，则消耗FeS2的质量为98.4 gC．正极的电极反应式为FeS2＋4Li＋＋4e－===Fe＋2Li2SD．假如用Li(Si)替代Li(Al)，电极反应和电池反应都不变更解析：选B。

由题图可知，Li(Al)极为负极，FeS2极为正极，负极锂比铝活泼，放电时锂优先失电子生成锂离子，负极反应式为Li－e－===Li＋，正极反应式为FeS2＋4Li＋＋4e－===Fe ＋2Li2S。

电池放电时，电子由负极经外电路流向正极，即电子流向：Li(Al)极→用电器→FeS2极，A项正确；放电时，1 mol Li0.9(Al)转化为Li0.08(Al)的反应式为Li0.9(Al)－0.82e－===Li0.08(Al)＋0.82Li ＋，正极反应式为FeS2＋4Li＋＋4e－===Fe＋2Li2S，当转移0.82 mol电子时，消耗0.205 mol FeS2，质量为0.205 mol×120 g·mol－1＝24.6 g，B项错误；由分析可知，正极的电极反应式为FeS2＋4Li＋＋4e－===Fe＋2Li2S，C项正确；Li(Si)为负极，照旧是锂发生氧化反应，电极反应和电池反应都不变更，D项正确。

2.(2024·汕头阶段测试)科学家设计微生物原电池，用于处理废水(酸性)中的有机化合物及脱除硝态氮，工作原理示意图如下。

下列有关该微生物电池的说法正确的是( )A．电子由电极m转移到电极nB．每生成1 mol CO2转移8 mol e－C．电极m的电极反应式为2NO－3＋6H2O＋10e－===N2↑＋12OH－D．H＋通过质子交换膜移向左侧极室解析：选D。

新型电源的解题策略(选择题)1.普通锌锰干电池的简图如图所示,它是用锌皮制成的锌筒作电极,中央插一根碳棒,碳棒顶端加一铜帽。

在石墨碳棒周围填满二氧化锰和炭黑的混合物,并用离子可以通过的长纤维纸包裹作隔膜,隔膜外是用氯化锌、氯化铵和淀粉等调成糊状作电解质溶液。

该电池工作时的总反应为Zn+2N+2MnO2[Zn(NH3)2]2+ +Mn2O3+H2O。

下列关于锌锰干电池的说法中正确的是( )A.当该电池电压逐渐下降后,利用电解原理能重新充电复原B.电池负极反应式为2MnO2+2N+2e-Mn2O3+2NH3+H2OC.原电池工作时,电子从负极通过外电路流向正极D.外电路中每通过0.1 mol电子,锌的质量理论上减小6.5 g【解析】选C。

普通锌锰干电池是一次电池,不能充电复原,A项错误;根据原电池工作原理,负极失电子,B项错误;由负极的电极反应式可知,每通过0.1 mol电子,消耗锌的质量是65 g·mol-1×=3.25 g,D项错误。

2.(2020·漳州模拟)锂亚硫酰氯(Li/SOCl2)电池是实际应用电池系列中比能量最高的一种电池,剖视图如图所示,一种非水的LiAlCl4的SOCl2溶液为电解液。

亚硫酰氯既是电解质,又是正极活性物质,其中碳电极区的电极反应式为2SOCl2+4e-4Cl-+S+SO2↑。

该电池工作时,下列说法错误的是( )A.锂电极区发生的电极反应:Li-e-Li+B.放电时发生的总反应:4Li+2SOCl24LiCl+SO2↑+SC.锂电极上的电势比碳电极上的低D.若采用水溶液代替SOCl2溶液,电池总反应和效率均不变【解析】选D。

锂电池中锂为电池的负极,失电子生成锂离子,电极反应式为Li-e-Li+,A 正确;放电时的总反应式为电池正负极得失电子总数相等时电极反应相加,4Li+2SOCl24LiCl+SO2↑+S,B正确;锂电极为电池的负极,负极的电势比正极低,C正确;若采用水溶液代替SOCl2溶液,锂电极则与水反应生成氢氧化锂,造成电极的损耗,D错误。

新型电池专练(建议用时50分钟)类型一一次电池1．一种具有高能量比的新型干电池示意图如图所示，石墨电极区发生的电极反应为MnO2＋e－＋H2O===MnO(OH)＋OH－。

该装置工作时，下列叙述正确的是( )A．Al电极区的电极反应式：Al－3e－＋3NH3·H2O===Al(OH)3＋3NH＋4B．石墨电极上的电势比Al电极上的低C．每消耗27g Al，有3 mol电子通过溶液转移到石墨电极上D．若采用食盐水和NaOH溶液作电解质溶液，电极反应式相同【解析】选A。

Al电极为负极，失电子，发生氧化反应，在氨水溶液中发生Al－3e－＋3NH3·H2O===Al(OH)3＋3NH＋4，A正确；石墨电极为正极，Al电极为负极，石墨电极上的电势比Al电极上的高，B错误；电子只能通过导线由Al电极转移到石墨电极上，C错误；若采用食盐水和NaOH溶液作电解质溶液，由于Al(OH)3是两性物质，可以被NaOH溶液溶解，所以电极反应式不相同，D错误。

2．雌黄(As2S3)在我国古代常用作书写涂改修正胶。

浓硝酸氧化雌黄可制得硫黄，并生成砷酸和一种红棕色气体，利用此反应原理设计原电池。

下列有关叙述正确的是( )A．砷酸的分子式为H2AsO4B．红棕色气体在该原电池的负极区生成并逸出C．该反应的氧化剂和还原剂物质的量之比为12∶1D．该反应中每析出4.8 g硫黄，则转移0.5 mol电子【解析】选D。

砷最高价为＋5，砷酸的分子式为H3AsO4，A错误；红棕色气体是硝酸发生还原反应生成的NO2，NO2在正极生成并逸出，B错误；As2S3被氧化为砷酸和硫单质，As2S3化合价共升高10，硝酸被还原为NO2，氮元素化合价降低1，氧化剂和还原剂物质的量之比为10∶1，C错误；As2S3被氧化为砷酸和硫单质，1 mol As2S3失10 mol电子，生成2 mol 砷酸和3 mol硫单质，所以生成0.15 mol硫黄，转移0.5 mol电子，D正确。