2025届高三化学一轮复习 化学反应与能量变化之新型电源VIP

2025届高考化学一轮复习讲义

化学反应与能量变化之新型电源考点新型电源

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]

⁠①正极反应物为S8，产物为Li2S4、Li2S2，正极反应：[2]

⁠

⁠；②正极反应物为CO2，产物为C＋Li2CO3，正极反应：

[3]

⁠；③正极反应物为O2，产物为Li2O、Li2O2，正极反应：[4]

⁠

⁠

S8＋

O2＋

名称装置图工作原理钠电

池

负极反应：[5]

⁠正极反应物为S

x

，产物为Na2S

x

，正极反应：[6]

⁠

⁠

S

x

＋

名称装置图工作原理钾电池

负极反应：[7]

⁠正极反应物为O2，产物为KO2，正极反应：[8]

⁠

⁠镁电

池

负极反应：[9]

⁠正极反应：[10]

⁠

O2＋e－＋

名称装置图工作原理铝电

池

负极反应：[11]

⁠

⁠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：[12]

⁠

⁠

2Al(OH)3

名称装置图工作原理锌电

池

负极反应：[13]

⁠正极反应物为CO2，产物为CH3COOH，正极反应：

[14]

⁠

2.

锂离子电池名称装置图工作原理锂离

子电池

负极反应：[15]

⁠

⁠正极反应：[16]

⁠

⁠

⁠

⁠

3.

燃料电池名称装置图工作原理燃料电池

负极反应：[17]

⁠

⁠

⁠

⁠

⁠正极反应：[18]

⁠

名称装置图工作原理微生物电池

负极反应：[19]

⁠

⁠正极反应：[20]

⁠

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。如CH3CH3中碳元素的化合价为－3，CH3OCH3中碳元

素的化合价为－2。

1.

手机、电脑的锂电池是一次电池还是二次电池？二次电池2.

相同质量的物质失去电子数越多，其能量密度越大，则Li、Na、Mg、Al的能量密

度由大到小的顺序为

⁠。Li＞Al＞Mg＞Na

3.

已知锂电池的正极反应物和产物，写出其正极反应。(1)正极反应物为Bi，产物为Li3Bi，则正极反应为

⁠。(2)正极反应物为FeS，产物为Fe、Li2S，则正极反应为

⁠

⁠。

Li2S

4.

O2作为原电池的正极反应物时，其电极反应在不同的介质中有不同的写法。(1)强酸作介质：

⁠。(2)强碱作介质：

⁠。(3)导O2－固体作介质：

⁠。(4)熔融碳酸盐作介质，同时通入O2与CO2：

⁠。(5)熔融硝酸盐作介质，同时通入O2与N2O5：

⁠。

5.

银器皿长期放置表面变黑(Ag2S)，可将其放置于盛有饱和食盐水的铝制盆中，一

段时间后银器变银白色，其负极反应式为

⁠

，正极反应式为

⁠。

命题点1

锂电池的工作原理及应用1.

[2021辽宁]如图，某液态金属储能电池放电时产生金属间化合物Li3Bi。下列说法

正确的是(

B

)A.

放电时，M电极反应为Ni－2e－

Ni2＋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＋＋BiB[解析]结合该电池放电时产生金属间化合物Li3Bi，可知M极为负极，N极为正极。

技巧点拨锂电池的放电、充电电极反应及离子移动情况命题点2

金属－空气电池2.

[2021河北]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(

D

)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2.22D.

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D[解析]

命题点3

锂离子电池的工作原理3.

[2021浙江]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LiCoO2薄膜；集流体起导电作

用。下列说法不正确的是(

B

)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

mol电子时，LiPON薄膜电解质损失

a

molLi＋C.

放电时，电极B为正极，反应可表示为Li1－

x

CoO2＋

x

Li＋＋

x

e－

LiCoO2D.

电池总反应可表示为Li

x

Si＋Li1－

x

CoO2

Si＋LiCoO2B[解析]由充电时Li＋得电子成为Li嵌入电极A的薄膜材料中可知，充电时电极A为

阴极，则该电池放电时，电极A为负极，电极B为正极，电极反应为电极电极反应负极(电极A)Li

x

Si－

x

e－

x

Li＋＋Si正极(电极B)Li1－

x

CoO2＋

x

Li＋＋

x

e－

LiCoO2

命题点4

原电池与海水淡化4.

[山东高考]微生物脱盐电池是一种高效、经济的能源装置，利用微生物处理有机

废水获得电能，同时可实现海水淡化。现以NaCl溶液模拟海水，采用惰性电极，用

下图装置处理有机废水(以含CH3COO－的溶液为例)。下列说法错误的是(

B

)A.

负极反应为CH3COO－＋2H2O－8e－

2CO2↑＋7H＋B.

隔膜1为阳离子交换膜，隔膜2为阴离子交换膜C.

当电路中转移1mol电子时，模拟海水理论上除盐58.5gD.

电池工作一段时间后，正、负极产生气体的物质的量之比

为2∶1B[解析]结合图示可知放电时的电极反应如下：电极名称电极反应负极(a极)CH3COO－＋2H2O－8e－

2CO2↑＋7H＋正极(b极)2H＋＋2e－

H2↑根据上述分析可知，A项正确；为实现海水淡化，该电池工作时，Cl－向a极移动，

Na＋向b极移动，即隔膜1为阴离子交换膜，隔膜2为阳离子交换膜，B项错误；电路

中转移1mol电子时，向a极和b极分别移动1molCl－和1molNa＋，则模拟海水理论

上可除盐58.5g，C项正确；电池工作时负极产生CO2，正极产生H2，根据得失电子

守恒可知，一段时间后，正极和负极产生气体的物质的量之比为2∶1，D项正确。

科学探究思想——揭秘航天器电源技术命题特点：液流电池、锂离子电池、蓄电池等，情境、装置常考常新。电极名

称→电极反应式(同一电极有多个电极反应)→双极膜、交换膜→总反应式→电

能利用率等。

1.

人类航天活动中应用过的电源主要包括一次化学电源、太阳能电池、化学蓄电

池、燃料电池、核能热电系统等，这些电源占世界航天电源应用综合的比例分别为

太阳能电池阵蓄电池组电源系统90％；化学电池5％；燃料电池3％；核能发电则占

2％。

A.

飞船进入光照区，还原反应为Cd(OH)2＋2e－

Cd＋2OH－B.

太阳能电池阵经过“太阳能—化学能—电能”为蓄电池充电C.

镍镉蓄电池宜采用阴离子交换膜，电池放电时，阴离子向负极移动D.

飞船进入阴影区，镍镉蓄电池放电，放电时正极附近溶液pH升高B

A.

电池工作过程中，KOH溶液浓度降低B.

电池工作过程中，电解液中OH－向正极迁移C.

负极发生反应Zn＋2OH－－2e－

Zn(OH)2D.

正极发生反应Ag2O＋2H＋＋2e－

2Ag＋H2OC

3.

[微生物燃料电池]某微生物燃料电池在废水处理和新能源开发领域具有广阔的应

用前景，其工作原理如图所示。下列说法正确的是(

B

)A.

电极电势a＜b，电极b上发生氧化反应B.HS－在硫氧化菌作用下发生反应：HS－＋4H2O－8e－

S

＋9H＋C.

若该电池外电路有0.4mol电子通过，则有0.45molH＋迁

移到b极D.

该燃料电池在高温下进行效率更高

B

1.

[室温钠－硫电池][2023全国乙]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：

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＋＋

S8＋2e－

Na2S

x

D.

炭化纤维素纸的作用是增强硫电极导电性能下列叙述错误的是(

A

)A[解析]

2.

[新型“可呼吸式”镍锌电池][2023山东潍坊模拟改编]中国科学家试验成功了一种

新型的“可呼吸式”镍锌电池(Ni－ZnAB)，充电时产生氧气，放电时吸收氧气，显

著提高镍锌电池的能量效率和稳定性，电池工作原理如图。下列说法正确的是(

C

)A.

该电池为非水系电解质溶液B.

放电时，正极存在一个电极反应C.

充电时，阴极反应式：[Zn(OH)4]2－＋2e－

Zn＋4OH－D.

放电时，负极质量减少65g，则正极消耗氧气11.2L(标准状况)C

1.

[新型全固态电池][2021广东]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(

B

)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B[解析]根据题中信息可知该Na－CO2电池中Na为负极，碳纳米管为正极，负极上

金属钠失去电子发生氧化反应，A项错误；CO2在正极碳纳米管上得电子发生还原反

应生成单质碳，B项正确；原电池工作时，阳离子从负极向正极移动，C项错误；该

电池将化学能转化为电能，D项错误。

A.

Na2S4的电子式为Na＋[∶

∶

∶

∶

∶]2－Na＋B.

放电时正极反应为

x

S＋2Na＋＋2e－

Na2S

x

C.

Na和Na2S

x

分别为电池的负极和正极D.

该电池是以Na－β－Al2O3为隔膜的二次电池C

3.

[光催化钠离子二次电池][2024陕西安康名校联考]天津大学在光催化钠离子二次电

池的应用研究中取得重大进展。该电池工作原理如图所示，光催化电极能在太阳光

下实现对设备进行充电。下列说法错误的是(

A

)A.

充电时，电子从石墨电极流出通过导线流向光催化电极B.

放电时，石墨电极的电极反应式为4S2－－6e－

C.

离子交换膜为阳离子交换膜D.

放电时，当外电路转移1mol电子时，离子交换膜左室电解质溶液质量减少23gA

A.

充电时，Mg电极为阴极B.

放电时，Li＋从Ⅰ室向Ⅱ室迁移C.

放电时，Ⅱ室Li2SO4溶液的浓度增大D.

放电时，每消耗1molMg，电极a质量理论上增加14gC[解析]根据放电时电极a发生还原反应知，电极a为正极，Mg电极为负极。电极电极反应放电(原电池)负极(Mg电极)Mg－2e－

Mg2＋正极(电极a)Li1－

x

FePO4＋

x

Li＋＋

x

e－

LiFePO4充电(电解池)阴极(Mg电极)Mg2＋＋2e－

Mg阳极(电极a)LiFePO4－

x

e－

Li1－

x

FePO4＋

x

Li＋

5.[海底燃料电池][2024湖北黄石二中测试改编]一种由石墨电极制成的海底燃料电池

的装置如图所示。下列说法正确的是(

C

)A.

向a极迁移的是OH－B.

大块沉积物中的铁元素均显＋2价C.

b极上FeS2转化为S的电极反应式为FeS2－2e－

Fe2＋＋2SD.

微生物作用下S循环生成的S

和HS－的物质的量之比为1∶5C

6.

[2024江西九校联考]我国科研人员将单独脱除SO2的反应与H2O2的制备反应相结

合，实现协同转化。

协同转化装置如图(在电场作用下，双