新型高能化学电源 -2024-2025学年浙江高考化学专项复习（解析版）

第34讲飕1熊脩鹦1

01考情分析02真题精研03规律•方法•技巧04经典变式练

05核心知识精炼06基础测评07能力提升

考情分析

新型高能化学电源主要包括新型可充电电池和新型燃料电池。近几年高考中的新型可充电电池的各类

较多，如“储氢电池”、“锂一空气电池”、“高铁电池”、“锂硫电池”等。总的来说，可充电电池是既能将

化学能转化为电能（放电），又能将电能转化为化学能（充电）的可多次利用的一类电池。新型燃料电池是

利用氢气、甲烷、甲醇、硼氢化物等为燃料与氧气或空气进行反应，将化学能直接转化电能的一类原电池。

其特点一是有两个相同的多孔电极，同时两个电极不参与电极反应；二是不需要将还原剂和氧化剂全部储

存在电池内；三是能量的转化率高，燃料电池具有高能环保、电压稳定、经久耐用等优点。

真题精研

1.（2024•全国•高考真题）科学家使用B-MnO?研制了一种MnC）2-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ZnMnQ,。下列叙述正确的是

A.充电时，Zn"向阳极方向迁移

B.充电时，会发生反应Zn+2MnO2=ZnMn2C>4

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0.020molMnOOH

【答案】C

【分析】Zn具有比较强的还原性，MnC）2具有比较强的氧化性，自发的氧化还原反应发生在Zn与MnO?之

间，所以Mil。？电极为正极，Zn电极为负极，则充电时MnO?电极为阳极、Zn电极为阴极。

【解析】A.充电时该装置为电解池，电解池中阳离子向阴极迁移，即Zt?+向阴极方向迁移，A不正确；

B.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.放电时Mr!。？电极为正极，正极上检测到MnOOH和少量ZnMn2c则正极上主要发生的电极反应是

-

MnO2+H2O+e=MnOOH+OH,C正确；

D.放电时，Zn电极质量减少0.65g（物质的量为O.OlOmol）,电路中转移0.020mol电子，由正极的主要反

应MnOz+HzO+e-nMnOOH+OIT可知，若正极上只有MnOOH生成，则生成MnOOH的物质的量为

0.020mol,但是正极上还有ZnMn。生成，因此，MnOOH的物质的量小于0.020moLD不正确；

综上所述，本题选C。

规律•方法-技巧

1.电极反应式书写的一般步骤（类似氧化还原反应方程式的书写）

列物质_，负极发生氧化反应］_参加反应的微粒

标E失厂1正极发生还原反应J和得失电子数

一Jr在电解质溶液的环境中要生成稳定的电极

［零福——,产物，即H+、OH-、氏0等是否参加反应

上户〔遵守电荷守恒、质量守恒、电子守恒

圾%一两电极反应式相加，与总反应式对照验证

2.突破二次电池的四个角度

’放电时的正极反应颠倒过来为充电时的阳极反应’

书写放电时的负极反应颠倒过来为充电时的阴极反应

由生成的一极移向消耗的一极。区域pH变化：

禽子移动

生成OH-或消耗H+的区域，pH增大；消耗

通J方电OH-或生成H+的区域，pH减小

经典变式练

1.（2024•安徽・高考真题）［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Z11SO4和KI混合液为电解质溶液。下列说

法错误的是

B.电池总反应为：l3+ZnT^Z/++3r

J允电

C.充电时，阴极被还原的Zr?+主要来自Zn-TCPP

D.放电时，消耗0.65gZn,理论上转移0.02mol电子

【答案】C

【分析】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Zi^+Ze=Zn;正极上发生1+2e-=3「，则充电

时，该电极为阳极，电极反应式为3r-2e=U。

【详解】A.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、ZY+提供空轨道形成的配位键，A正确；

B.由以上分析可知，该电池总反应为I]+ZnW|-Zn2++3r,B正确；

C.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.放电时，负极的电极反应式为Zn-2e-=Zn2+,因此消耗0.65gZn（物质的量为O.Olmol）,理论上转移

0.02mol电子，D正确；

综上所述，本题选C。

一.核心知识精炼

1.新型可充电电池

（1）可充电电池有充电和放电两个过程，放电时是原电池反应，充电时是电解池反应。

（2）放电时的负极反应和充电时的阴极反应互为逆反应，放电时的正极反应和充电时的阳极反应互为逆反应。

将负（正）极反应式变换方向并将电子移项即可得出阴（阳）极反应式。

(3)充、放电时电解质溶液中离子移动方向的判断

分析电池工作过程中电解质溶液的变化时，要结合电池总反应进行分析。

①首先应分清电池是放电还是充电。

②再判断出正、负极或阴、阳极。

放电：阳离子一正极，阴离子一负极；

充电：阳离子一阴极，阴离子一阳极；

总之：阳离子一发生还原反应的电极；阴离子一发生氧化反应的电极。

2.燃料电池中电极反应式的书写

第一步：写出电池总反应式

燃料电池的总反应与燃料的燃烧反应一致，若产物能和电解质反应则总反应为加和后的反应。

如甲烷燃料电池(电解质为NaOH溶液)的反应式为

CH4+2O2=CO2+2H2O①

C02+2NaOH=Na2CO3+H20②

①式+②式得燃料电池总反应式为CH4+2。2+2NaOH=Na2CO3+3H2Oo

第二步：写出电池的正极反应式

根据燃料电池的特点，一般在正极上发生还原反应的物质是。2,随着电解质溶液的不同，其电极反应式有

所不同，大致有以下四种情况：

(1)酸性电解质溶液环境下电极反应式：

O2+4H++4e-=2H2Oo

(2)碱性电解质溶液环境下电极反应式：

O2+2H2O+4e-=4OH-o

⑶固体电解质(高温下能传导。2一)环境下电极反应式：

02+4e-^=202-o

(4)熔融碳酸盐(如熔融K2co3)环境下电极反应式：

O2+2CO2+4e-=2COFo

第三步：根据电池总反应式和正极反应式写出负极反应式

电池反应的总反应式一电池正极反应式=电池负极反应式。因为。2不是负极反应物，因此两个反应式相减

时要彻底消除。2。

3.氢氧燃料电池在四种常见介质中的电极反应总结

比一2钉=2H+口酸作介质口

-

H2-2e'+2OH=2H2O呼作介质口

负极H2—2e-+O2--H2O口熔融金属氧化物作介质口

,氏一2e—+C0F=H2O+CO2口熔融碳酸盐

作介质口

I

_+

O2+4e+4H=2H2O口酸作介质口

|o2+4e'+2H2O=40H-口碱作介质口

02+4-=202-口熔融金属氧化物作介质口

O2+4e-+2CO2=2COF口熔融碳酸盐作介质口

基础测评

1.（2024•广西贺州•一模）电致变色材料在飞机的舷窗和智能太阳镜等方面具有广泛应用。一种新一代集电

致变色功能和储能功能于一体的电子器件的工作原理如图所示，放电时该器件的透光率逐渐增强。下列说

法正确的是

A.放电时，Li+移向b极

B.充电时，b极接外电源的正极

+

C.充电时，b极的电极反应：Li4Ti5O12+3Li+3e=Li7Ti5O12

D.放电时，电路中转移Imol电子时，a极质量减少7g

【答案】C

【分析】该电池放电时器件的透光率逐渐增强，说明a电极由FePC>4转化为透明的LiFePCU，铁的化合价降

低发生还原反应，则a电极为正极、b电极为负极。

【详解】A.放电时，阳离子移向正极，向a极移动，A错误；

B.充电时，正极接电源正极，负极接电源负极，b为负极接外加电源负极，B错误；

C.充电时，正b为负极接外加电源负极，此时b为阴极，得到电子发生还原反应生成Li,TisOn,反应为

+

Li4Ti5O12+3Li+3e=Li7Ti5O12,C正确；

D.放电时，a电极为正极，FePCU得到电子发生还原生成LiFePCU，此时a极质量增大，D错误;

故选C。

2.（2024・河南•模拟预测）全乳液流电池是一种新型的绿色环保储能系统，工作原理如图。当完成储能时,

右端储液罐溶液为紫色。下列说法错误的是

A.放电时，正极颜色由黄色-蓝色

B.放电时，H卡由电极A-电极B

C.充电时，总反应为V3++VC)2++H2O=VO；+V2++2H+

D.充电时，阳极反应为VC）2++H2O-e-=VO：+2H+

【答案】B

【分析】当完成储能时，右端储液罐溶液为紫色，则放电时，右侧为负极发生氧化反应，电极反应式为

V2+-e-=V3+,左侧为正极，电极反应式为VO；+2H++e-=VO2++H2。，充电时，左侧为阳极、右侧为阴极;

【详解】A.放电时，正极电极反应式为VO；+2H++e-=VO2++H2。，则正极颜色由黄色-蓝色，A正确；

B.放电时阳离子向正极移动，则H+由电极B—电极A,B错误；

3+2+2++

C.充电时，总反应与放电总反应相反，结合分析可知，V+V0+H20=VO；+V+2H,C正

确;

D.充电时，阳极发生氧化反应，反应为VO"+H2。-b=VO；+2H+,D正确;

故选B。

3.（2023•广西•模拟预测）铁一铭液流电池是近年新投产、较好利用储（放）能技术的新型电池。该电池总

放电2+3+

反应为Fe3++C产iFe+Cro下列有关说法错误的是

交流/直流变换器

泵泵

A.放电时正极电解质溶液酸性增强

B.储能时原正极上的电极反应为Fe?+-e-=Fe3+

c.负极区电解质溶液中存在cd+与C/+的相互转化

D.在相同条件下，离子的氧化性：Cr3+>Fe3+

【答案】D

【详解】A.放电时发生原电池反应，电解质溶液中的阳离子向正极移动，即H+向正极移动，正极电解质

溶液酸性增强，A项正确；

B.储能时发生电解池反应，即充电反应，原正极发生失电子的氧化反应，即Fe2+-e』Fe3+,B项正确；

C.由放电反应可知，CP+在负极发生失电子的氧化反应生成CF+,C项正确；

D.因为原电池（放电）反应是自发的氧化还原反应，所以氧化性：Fe3+>Cr3+,D项错误；

故选D。

4.（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Cn（PF6）,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：Cn(PF6)-e--PF；+nC

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2moi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；

【详解】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：PF；+nC-e-=Cn(PF6),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AlLi-e-=A1+Li+,因此当电路转移电子数为2moi时即物质的量为2moL理论上

电极c±2molLi参加反应，理论上电极c质量减少m=n.M=2molx7g/mol=14g,D正确；

选D。

5.(2024•山东淄博・三模)|一种新型双功能催化剂电池的工作原理及催化路径如图所示。*R表示R基团在

催化剂表面的吸附态。下列说法错误的是

A.放电时，b极电势高于a极

B.放电时，与起始相比右室n(0H)减少

C.充电时，决速步反应为*+0H--e-=*0H

D.充电时，a极电极反应式[Zn(OH)4r+2e-=Zn+40lT

【答案】B

【分析】由题干装置图可知,放电时，锌失去电子，作负极即a为负极，负极反应式为:Zn-2e-+4OH=[Zn(OH)4]2-,

b为正极，电极反应式为：O2+2H2O+4e=4OH-,据此分析解题。

【详解】A.由分析可知，放电时，a极为负极，b极为正极，则b极电势高于a极，A正确；

B.由分析可知，放电时，b为正极，电极反应式为：O2+2H2O+4e=4OH-,根据电荷守恒可知，每生成4moiOH

电路上转移4moi电子，则有4moi0H-移向负极，故与起始相比右室n(OH-)不变，B错误；

C.由反应活化能越大反应速率越慢，多步反应中速率最慢的一步为决速步骤并结合题干图示信息可知，充

电时，决速步反应为*+OH--e-=*0H,C正确：

2

D.由分析可知，放电时，a为负极，负极反应式为：Zn-2e-+4OH-=[Zn(OH)4]-,则充电时，a极为阴极，其

电极反应式为[ZnCOH%广+2e=Zn+40H,D正确；

故答案为：Bo

放电

6.(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：3PbC)2+3Pb+4HQ+4cO；U

充电

2Pb3c2O7+8OH一,其中Pb3c2O7可表示为PbO2PbCC)3，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PbCh—Pb

C.充电时，理论上转移O.lmol电子，阴极的质量增加20.7g

D.放电时，正极反应为3PbO2+2COj+5H2O+6e—=Pb3c2O7+IOOH—

【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—+2cO：+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+2COt-

+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。

【详解】A.由分析可知，二氧化铅电极为阳极，碱性条件下Pb3c2。7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—PbC)2，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Pb3c2。7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3PbC)2+2CO；+5H2O+6e—=Pb3c2O7+IOOH一,故D正确；

故选D。

7.(2024•河北衡水•模拟预测)科研团队研发出一种可快充、成本低、更安全的动力电池(如下图)，这种电

池正极是硫属元素，比如硫碳复合物，负极是铝，电解质由NaCl-KCl-AlCL组成，该熔融盐电解质中含有

链状A1“C1；用如A1C1；、A1?C1；等。下列说法正确的是

A.电解质中加入NaCl和KC1主要作用是提局熔融态AlCb中+和C1的导电能力

B.A1„C13„+1中同时连接2个A1原子的C1原子有(n-1)个

C.放电时，负极发生的反应可能为Al+3e.+5Ale14=2内3©；。

D.充电时，A1电极接外电源负极，发生氧化反应

【答案】B

【分析】放电时铝失去电子生成铝离子做负极，硫单质得到电子做正极，充电时铝离子得到电子生成铝发

生在阴极，硫离子失去电子生成硫单质发生在阳极，依此解题。

【详解】A.NaCl和KC1主要作用是和A1CL形成低熔点的熔融氯铝酸盐，而不是提高A1"和C「的导电能

力，故A错误;

B.由A1"C1；”+］的结构可知同时连接2个Al原子的Cl原子有(n-1)个，故B正确;

C.放电时，负极要失去电子，发生氧化反应，故C错误；

D.充电时，A1电极接外电源负极，发生还原反应，故D错误；

答案选B。

8.(2024•北京海淀•三模)一种新型Zn-CO?水介质电池，为解决环境和能源问题提供了一种新途径，其工

B.放电时，CO2被转化为储氢物质HCOOH

C.充电时，电池总反应为：2Zn(OH)；-典2Zn+O2T+4OT+2H2。

D.充电时，双极隔膜产生的H+向右室移动

【答案】D

【分析】由图可知，放电时，锌电极为原电池的负极，碱性条件下锌在负极失去电子发生氧化反应生成四

羟基合锌离子，右侧电极为正极，酸性条件下二氧化碳在正极得到电子发生还原反应生成甲酸，双极膜中

氢离子向右室移动、氢氧根离子向左室移动；充电时，锌电极为电解池的阴极，四羟基合锌离子在阴极得

到电子发生还原反应生成锌和氢氧根离子，右侧电极为阳极，水分子在阳极失去电子发生氧化反应生成氢

离子和氧气，双极膜中氢离子向左室移动、氢氧根离子向右室移动。

【详解】A.由分析可知，放电时，锌电极为原电池的负极，故A正确；

B.由分析可知，放电时，右侧电极为正极，酸性条件下二氧化碳在正极得到电子发生还原反应生成甲酸,

故B正确;

C.由分析可知，充电时，锌电极为电解池的阴极，四羟基合锌离子在阴极得到电子发生还原反应生成锌和

氢氧根离子，右侧电极为阳极，水分子在阳极失去电子发生氧化反应生成氢离子和氧气，总反应为

2Zn（0H）^—2Zn+02f+40H-+2H2O,故C正确；

D.由分析可知，充电时，双极膜中氢离子向左室移动、氢氧根离子向右室移动，故D错误；

故选D。

9.（23-24高三下•安徽•阶段练习）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

FeS?）回收处理并利用，工作原理如图所示。下列说法错误的是

|Fc&SO]I

A.电子的移动方向：碳棒b->用电器-碳棒a

+

B.碳棒b上S生成SO：的电极反应式：S-6e+4H2O=SO^+8H

C.每生成ImolSO：,理论上消耗33.6LC>2（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。

【详解】A.碳棒b上发生氧化反应，碳棒b为原电池的负极，碳棒a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b上（负极）S生成SOj的电极反应式：S-6e-+4H2O=SO；-+8H,B项正确；

C.负极上每生成lmolSO/，电路中转移7moi电子，理论上消耗39.21。式标准状况下），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HzS。,，酸性增强，氧硫化菌失去活性，电池

效率降低，D项正确;

故答案选Co

10.(2024•河南•模拟预测)我国科学家通过箱负载的氢氧化镁催化剂，实现了将充电过程中产生的副产物

氧气在放电过程中重新利用，工作原理如下图所示。下列说法错误的是

B.放电时，氢氧化银所在电极为正极

C.充电时，Zn电极的电极反应式为[Zn(OH)4丁+2e-=Zn+4O^^

D.充电时，电路中每通过Imol电子，阳极会产生ImolNiOOH

【答案】D

【分析】根据图示可知：在放电时Zn为负极，失去电子转化为Zn[(OH)4F，Pt电极为正极，发生还原反应。

2

在充电时Zn电极连接电源负极为阴极，发生还原反应：Zn[(OH)4]-+2e-=Zn+4OH-,Pt电极上Ni(OH)2被氧

化变为NiOOH,溶液中部分OH-失去电子被氧化变为

【详解】A.由题意可知：在放电时，Zn极为负极，发生氧化反应，Pt极为正极，阴离子向负极移动，OH-

移向Zn极，故A项正确；

B.放电时，Pt极为正极，即氢氧化镁所在电极，故B项正确；

C.充电时Zn电极作阴极，电极方程式为[Zn(OH)4『+2e-=Zn+4OfT,故C项正确；

D.由物质转化可知，充电时，阳极上除Ni(OH)2失电子转化为NiOOH外，还有一部分OH-也会失电子转

化为。2，故当电路中通过1mol电子时，阳极产生的NiOOH小于Imol,故D项错误；

故答案为D。

11.(2024・安徽・模拟预测)有机溶剂-水自分层电池，借助液-液界面屏障，可以实现电池在无隔膜下平稳运

行。中国科学院大连化学物理研究所提出了一种锌、澳自分层电池，该电池采用ZnBr?的水溶液作为负极电

解液，而正极电解液为含Br?的CC1’有机溶液。其装置如图所示，下列说法错误的是

水相

有机相

A.放电时，电子从负极流出进入正极，再经电解液回到负极

B.放电时，溶于CC1,中的Br?被还原为BR，重新回到水溶液中

C.充电时，阴极电极反应式为Zn2++2e-=Zn

D.该电池可有效防止Br2的交叉混合，因此无需隔膜

【答案】A

【分析】根据题意可知，ZnB上为负极电解液，放电时电极反应式为Zn-2e-=Zn2+,Br2的CCI4为正极电解

液，电极反应式为Br2+2e-=2BF。

【详解】A.放电时，电子从负极流出进入正极，但不会经过电解液，电解液中离子定向移动形成闭合回路,

A错误。

B.根据题干信息可知，放电时，有机相为正极电解液，溶于CC1”中的Br?得电子被还原为BL,重新回到

水溶液中，B正确。

C.放电时，负极电极反应式为Zn-2e-=Zn2+,故充电时，阴极电极反应式为Zi?++2e、Zn,C正确。

D.Br?在水和CC」中溶解度相差较大，该电池可有效防止Br2的交叉混合，因此无需隔膜，D正确。

答案选A。

12.（2024•宁夏银川•模拟预测）吉林大学杜菲教授等人通过正极结构优化与单离子选择性隔膜的开发，构

筑了高比能水系Zn-S解耦电池，如图所示。下列叙述正确的是

电极1电极2

ZnJS

-ff出:怔怔

轻烟!轻，相

2CuS

[Zn(OH)4]12

NaOH+ZnO、CuSO4

钠离子选择性隔膜

A.充电时，Cu2s发生还原反应

B.放电时，电极1的电势高于电极2

C.充电时，电极2净减64g时转移1mol电子

D.放电时，电极1的电极反应式为Zn-2e-+4OH-=[Zn(OH)J

【答案】D

【分析】由图可知放电时电极1为负极，Zn失电子生成[Zn(OH)4『，电极2为正极，S得电子生成C112S；

【详解】A.充电时，电极2为阳极，Cu2s发生氧化反应，A错误；

B.放电时，电极1为负极，电极2为正极，正极电势高于负极电势，B错误；

2+

C.充电时，电极2发生反应：Cu2S-4e=2Cu+S,充电时，阳极材料有2moicu由+1价升高至+2价进

入溶液，转移4moi电子，故电极2净减64g时转移2moi电子，C错误；

2"

D.放电时，电极1发生氧化反应，锌生成四羟基合锌离子：Zn-2e+4OH=[Zn(OH)4],D正确；

故选D。

一.能力提升—

1.(2024・湖南•高考真题)|近年来，我国新能源产业得到了蓬勃发展，下列说法错误的是

A.理想的新能源应具有资源丰富、可再生、对环境无污染等特点

B.氢氧燃料电池具有能量转化率高、清洁等优点

C.锂离子电池放电时锂离子从负极脱嵌，充电时锂离子从正极脱嵌

D.太阳能电池是一种将化学能转化为电能的装置

【答案】D

【详解】A.理想的新能源应具有可再生、无污染等特点，故A正确；

B.氢氧燃料电池利用原电池将化学能转化为电能，对氢气与氧气反应的能量进行利用，减小了直接燃烧的

热量散失，产物无污染，故具有能量转化率高、清洁等优点，B正确；

C.脱嵌是锂从电极材料中出来的过程，放电时，负极材料产生锂离子，则锂离子在负极脱嵌，则充电时,

锂离子在阳极脱嵌，C正确；

D.太阳能电池是一种将太阳能能转化为电能的装置，D错误；

本题选D。

(2024・河北・高考真题)|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(PDA)以捕获CO?,使放电时CO2还原产物为国G0。该设计克服了MgCC)3导

电性差和释放co?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。

co2^多孔

碳

纳

Mg(TFSI)隔Mg(TFSI)

米

22管

膜

电

PDAPDA极

MgC2O/

回答下列问题。

2.下列说法错误的是

A.放电时，电池总反应为2cO2+Mg=MgCQ4

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，Mg?+向阴极迁移

D.放电时，每转移Imol电子，理论上可转化lmolCC）2

3.对上述电池放电时CO2的捕获和转化过程开展了进一步研究，电极上CO2转化的三种可能反应路径及相

对能量变化如图（*表示吸附态）。

反应进程

下列说法错误的是

A

-PDA捕获CO?的反应为八八/S/X

H2N1、JLJL2vx2*H,NN

H

B.路径2是优先路径，速控步骤反应式为

*C0：+H,N/X/XNOH+e七0：+H?N人/

22H

C.路径1、3经历不同的反应步骤但产物相同；路径2、3起始物相同但产物不同

D.三个路径速控步骤均涉及*CO；转化，路径2、3的速控步骤均伴有PDA再生

【答案】2.C3.D

【分析】放电时C02转化为MgC2（）4,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：

定位：二次电池，放电时阳离子向正极移动，充电时阳离子向阴极移动。

电极过程电极反应式

放电Mg-2e-=Mg2+

Mg电极

充电Mg2++2e-=Mg

2+

放电Mg+2CO2+2e-=MgC2O4

多孔碳纳米管电极

2+

充电MgC2O4-2e-=Mg+2CO2T

2.A.根据以上分析，放电时正极反应式为Mg2++2CO2+2e-=MgC2C>4、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.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.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Mg?+向阴极迁移，C错误；

D.根据放电时的电极反应式Mg2++2CO2+2e-=MgC2C）4可知，每转移2moi电子，有2moic02参与反应，因

此每转移Imol电子，理论上可转化ImolCO”D正确；

故选C。

3.

0

A.根据题给反应路径图可知，PDA（1,3-丙二胺）捕获CO2的产物为-因此PDA

H,N，'XNOH

2H

捕获。的反应为〜

c2+CQ/S/XOH，A正确;

■H.21、AA2v-/2>H,NN

H

B.由反应进程一相对能量图可知，路径2的最大能垒最小，因此与路径1和路径3相比，路径2是优先路

径，且路径2的最大能垒为*c。；f*60：的步骤，据反应路径2的图示可知，该步骤有

O

参与反应，因此速控步骤反应式为

TH,N,XNTOH

2H

-,/K/K>B正确;

*CO>+H,N/X/XN-/X

OH+e-►匕0j+H2N^NH2

22H

C.根据反应路径图可知，路径1、3的中间产物不同，即经历了不同的反应步骤，但产物均为*MgCOj,

而路径2、3的起始物均为cu，产物分别为*MgC?。’和*MgCC>3,c正确;

H,NZ7、NOH

2H

D.根据反应路径与相对能量的图像可知，三个路径的速控步骤中*CO；都参与了反应，且由B项分析可知,

路径2的速控步骤伴有PDA再生，但路径3的速控步骤为*CO；得电子转化为*CO和*CO；,没有PDA的

生成，D错误;

故选D。

4.（2023•辽宁•高考真题）某低成本储能电池原理如下图所示。下列说法正确的是

多孔碳

质子交换膜

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H+通过质子交换膜移向左侧

3+2+

D.充电总反应：Pb+SOj-+2Fe=PbSO4+2Fe

【答案】B

【分析】该储能电池放电时，Pb为负极，失电子结合硫酸根离子生成PbSCU，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，Fe?+失电子生成Fe3+,PbSC)4电极为阴极，PbSO4

得电子生成Pb和硫酸。

【详解】A.放电时负极上Pb失电子结合硫酸根离子生成PbSCU附着在负极上，负极质量增大，A错误；

B.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.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.充电时，总反应为PbSO4+2Fe2+=Pb+SO；-+2Fe3+,D错误；

故答案选B。

5.(2023•全国•高考真题)|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陛膜上作为一个电极，表面喷涂有硫黄粉末的炭化纤维素纸作

111XX

为另一■电极。工作时，在硫电极发生反应：—Sg+e-^-YSg,ySg+e_—>S4,2Na++—S4+2(1-1)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

一X

C.放电时正极反应为：2Na++石S8+2e-Na2Sx

O

D.炭化纤维素纸的作用是增强硫电极导电性能

【答案】A

【分析】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。

【详解】A.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.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NazSx，电子在外电路的流向为a—b,B正确；

Y

C.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++石S8+2e-fNazSx，C正确;

o

D.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；

故答案选Ao

6.（2023•全国•高考真题）一种以V2O5和Zn为电极、Zn（CF3so3｝水溶液为电解质的电池，其示意图如下

所示。放电时，Zn?+可插入V2O5层间形成ZnxVzOjnH?。。下列说法错误的是

令*w1电.臧砺9

V2O5ZnxV2O5«H2O

Zn电极V2O5电极

Zn(CF3so3)2水溶液

A.放电时V2O5为正极

B.放电时Zt?+由负极向正极迁移

C.充电总反应：xZn+V2O5+nH2O=ZnxV2O5nH2O

-2+

D.充电阳极反应：ZnxV2O5-nH2O-2xe=xZn+V2O5+nH2O

【答案】C

【分析】由题中信息可知，该电池中Zn为负极、V2O5为正极，电池的总反应为

xZn+V2O5+nH2O=ZnxV2O5nH2Oo

【详解】A.由题信息可知，放电时，Zn?+可插入VQ层间形成ZnAO/nH?。，V2O5发生了还原反应，

则放电时V2O5为正极，A说法正确；

B.Zn为负极，放电时Zn失去电子变为ZY+,阳离子向正极迁移，则放电时Zn?+由负极向正极迁移，B说

法正确；

C.电池在放电时的总反应为xZn+VzOs+nHzOZnxVzCVnHzO,则其在充电时的总反应为

ZnxV2O5-nH2O=xZn+V2O5+nH2O,C说法不正确；

D.充电阳极上ZnxVQsFH?。被氧化为V2O5，则阳极的电极反应为ZnUzOs-nHO-2xe=xZn2++VO+nHO,

2252

D说法正确；

综上所述，本题选C。

7.（2022•湖南•高考真题）|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下。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+H2T

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

【答案】B

【分析】锂海水电池的总反应为2Li+2H2O=2LiOH+H2T，M极上Li失去电子发生氧化反应，则M电极为

负极，电极反应为Li-e=Li+,N极为正极，电极反应为2H2O+2e=2OH-+H2f,同时氧气也可以在N极得电

子，电极反应为O2+4e-+2H2。=40日。

【详解】A.海水中含有丰富的电解质，如氯化钠、氯化镁等，可作为电解质溶液，故A正确；

B.由上述分析可知，N为正极，电极反应为2H2O+2e=2OH-+H2T，和反应。2+4y+2H2O=4OH;故B错误;

C.Li为活泼金属，易与水反应，玻璃陶瓷的作用是防止水和Li反应，并能传导离子，故C正确；

D.该电池不可充电，属于一次电池，故D正确；

答案选B。

8.（2022•广东•高考真题）科学家基于C'易溶于CC1,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）3o下列说法正确

的是

0-输电网1

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ImolC",电极a质量理论上增加23g

【答案】C

【详解】A.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.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N%氏（POj-2e-=从7氏（「。4）3+2可。+可

知，NaCl溶液的pH不变，故B错误；

C.放电时负极反应为乂^耳仍。）-2「正极反应为g+2F=2CT,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.充电时阳极反应为2CT-2e-=%T，阴极反应为Na"（POj+29++2e「=可生耳（尸Oj，由得失电

子守恒可知，每生成ImolCb，电极a质量理论上增加23g/molx2moi=46g,故D错误；

答案选C。

9.（2024•山东•模拟预测）锂离子电池的能量密度高，在生产生活中具有广泛的应用。科学家研发的一种锂

离子电池的工作原理如图所示。下列说法正确的是

放电

充电

O锂石墨

反应

生氧化

端均发

高电势

时，

放电

电或

池充

该电

A.