新能源汽车-2025年上海高考化学复习专练（原卷版）

热点素材05新能源汽车

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［瀛点解读

2024年，中国汽车产业风云激荡。新能源汽车作为强势崛起的一股新势力，正在持续迈入新的发展阶

段，对行业内外产生着深远影响。在此前举行的2024企业家博鳌论坛上，众多业内人士紧扣中国汽车产业

进入新发展阶段的时代脉搏，凝聚企业家智慧，共同探索在智能化转型关键时期，创新科技与市场营销的

最新趋势，寻求创新路径，引领创新潮流。

汽车是国民经济的重要支柱产业，是衡量一个国家工业化水平、综合经济实力和科技创新能力的重要

指标，发展新能源汽车是我国从汽车大国迈向汽车强国的必由之路。十年来，中国汽车产业牢牢把握电动

化、智能化、网联化转型的历史机遇，着力创新发展实现了换道超车，使新能源汽车成为举世瞩目的中国“新

三样”之一。去年，中国汽车产业迈上年销3000万辆的新台阶，今年实现了新能源汽车年产量首次突破1000

万辆，这标志着我国汽车产业迎来了快速发展的新阶段。

动力电池作为新能源汽车产业链中游最关键的零部件，中国在这一领域的发展已经迈入国际领先行列。

我国已经建立起全球最全面、规模最大的动力电池产业链，覆盖从材料研发、电池制造、回收利用到设备

支持的各个环节。在决定新能源汽车性能和续航能力的关键指标——能量密度方面，我国量产的三元电池

单体能量密度已达到全球领先的300瓦时/公斤。以新能源车的核心部件之一动力电池为例，长安汽车打造

领先电池系统“金钟罩”，应用新一代高能量密度磷酸铁锂电池，在隔热性能、低温充电性能、快充性能各方

面实现大幅提升，实现电量30%到80%补能时间小于10分钟。最终带给用户“长寿命”“真安全”“超高效”“快

补能”的全新体验。

新能源汽车在市场上普及，销量不断增长，电池报废量也不小。《中国新能源电池回收利用产业发展报

告（2024）》显示，预计到2025年，报废新能源汽车的动力电池接近80万吨。在上海老港工业园区，国内

首条自主研发的智能化新能源汽车拆解线上，拆卸下来的动力电池通过绿色低碳技术提取出锲、钻、铳、

锂等再生材料，重新制备成动力电池的正极材料，实现了“从哪里来到哪里去”。

，，绿色转型，，内有乾坤，是实现高质量发展的关键环节。集中精力“练内功”，办好自己的事情，我国经济

将持续展现新活力。

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限时提升练

（建议用时：40分钟）

考向01动力电池的研发

1.（2024•广东省东莞市高三教学质量检查）磷酸铁锂超充电池开启新能源汽车超充时代。下列说法正确

的是（）

A.Li作原电池正极

B.该电池是一次电池

C.充电时Li+由正极移向负极

D.充电时发生反应：LiFePO4+xe=Lii“FePC）4+xLi+

2.（2025•山东省泰安第二中学月考）特斯拉全电动汽车使用的是LiCoCh电池，工作原理如图所示。下

列说法错误的是（）

电极a

Li,_CoO

x2充电-----

放电—

锂O

氧•

钻O

电解质溶液

A.放电时电子由电极b通过外电路流向电极a,充电时电极b接电源负极

B.放电时，总反应为LiCoO2+Cy=LixCy+Lii一xCoCh

C.充电时，阳极电极反应式为LiCoO2-xe-=Lii-xCoO2+xLi+

D.当电路中通过0.4mol电子时，有2.8gLi+迁移

3.（2024•河南省信阳高级中学月考）LiFePCU电池具有稳定性高、安全、对环境友好等优点，可用于电

动汽车.某新能源汽车的电池负极材料是石墨，正极材料LiFePCU.正极材料充放电过程中晶胞结构变化如图

所示.其中O围绕Fe和P分别形成正八面体和正四面体，它们通过共顶点、共棱形成空间链结构.下列叙述

不正确的是（）

A.（a）-（c）的过程是电池充电过程

B.(b)—(a)的电极反应式为：Lii-xFePO4+xLi++xe-=LiFePO4,

C.每个图（a）晶胞中含有LiFePCU的单元数有4个

D.图（b）中n（Fe2+）：n（Fe3+）=3：13

4.（2024•河南省信阳高级中学月考）三元电池成为我国电动汽车的新能源，其正极材料可表示为

+2+3+4

LiNixCOyMnzO「且x+y+z=l。充电时电池总反应为:LiNixCoyMnzO2+6C（石墨）=Lii-aNixCoyMnzO2+LiaC6,

其电池工作原理如图所示，两极之间有一个允许特定的离子X通过的隔膜。下列说法正确的是（）

A.放电时，正极反应式为Lii-aNixCoyMnzO2+aLi++ae=LiNixCoyMnzC）2

B.充电时，A为阴极，发生氧化反应

C.放电时，B为负极，发生氧化反应

D.允许离子X通过的隔膜属于阴离子交换膜

5.（2025•江苏省镇江市三校、泰州市部分学校期中）铅蓄电池是汽车常用的蓄电池，其总反应：

Pb+PbO2+2H2SO4H2PbSO4+2H2Oo下列说法不正确的是（）

A.放电时，当外电路上有2moie-通过时，负极质量增加96g

+2+

B.放电时正极反应式PbO2+2e+4H=Pb+2H2O

C.充电一段时间生成硫酸的物质的量增加

D.若用铅蓄电池做电源电解饱和食盐水，每消耗ImolPb,在阴极产生2molNaOH

6.（2025•云南省普洱市月考）磷酸铁锂电池作为新能源汽车和储能领域的关键技术之一，其产量正在快

速增长，具有工作电压高、能量密度大、安全性能好等特点。如图是磷酸铁锂电池的工作原理图，下列说

法不正确的是（）

铝

集

流

体

石墨层•锂离子糠it像磷酸铁锂

A.放电时，磷酸铁锂为电池的正极

B.充电时，磷酸铁锂上的电极反应式为LiFePO4-e-=FePO4+Li+

C.放电时，正极区域的pH减小

D.充电时，锂离子从磷酸铁锂中脱离出来，迁移到石墨层表面

7.（2025•湖南省湖湘教育三新协作体联考）中国全固态锂电池又有新突破，央视新闻报道，中国科学院

青岛生物能源与过程研究所在全固态锂电池领域取得新突破，开发出了高能量密度、超长循环寿命的全固

态锂电池。全固态锂硫电池能量密度高、成本低，其工作原理如图所示，其中电极a常用掺有石墨烯的S8

材料，电池反应为16Li+xS8=8Li2Sx,（2<x<8）o下列说法错误的是（）

A.放电时，电子流向为b极—用电器—a极

B.电池充电时，a极发生的反应为2Li2s2-2e=Li2s4+2Li+

C.电池充电时，b极接外接电源的负极，每通过0.04mol电子b极增重0.28g

D.可将固态离子导体替换成水溶液电解质，对锂离子进行传导

8.（2024•山东省青岛市黄岛区等4地期末）电动汽车的迅速发展带来废旧电池回收利用的难题。通过电

解可将旧锂电池中的LiMmO4可获得难溶性的MnCh和可溶性的锂盐，工作原理如图（固体颗粒不能透过玻

璃纤维，电解过程中溶液的体积变化忽略不计）。下列说法错误的是（）

]克湎电源

电极甲电极乙

玻璃纤雄

A.电极甲为阳极，发生氧化反应

B.电极乙的电极反应式：LiMn2C）4+3e-+8H+=Li++2Mn2++4H2O

C.电解过程中Mn2+浓度保持不变

D.电解一段时间后溶液中pH保持不变

9.（2025•陕西省宝鸡市金台区宝鸡中学期中）第八届国际钠电池大会2023年9月22日首次在中国举行，

钠离子电池比锂离子电池更稳定，造价更低，可实现5Tomin内快速充电。钠离子电池是利用Na+在电极之

间“嵌脱实现充放电（原理如图所示），工作时总反应为Na,一yMOz+NayC「翳NaxMO2+nC（M为一种过渡

A.放电时，Na+由的X极通过交换膜移向Y极

B.充电时，阳极反应式为NaxMOz-ye-=Na.yMC）2+yNa+

C.单位质量的负极材料，钠离子电池比锂离子电池可以提供更多的电量

D.用铅蓄电池对该钠离子电池充电，铅蓄电池中每消耗0.2mol铅，钠离子电池正极区域质量减少4.6g

10.（2025•湖南省湘东十校高三联考）随着电动汽车市场的快速发展，电池的需求越来越高，钠离子电

池具有资源丰富、安全性高、成本低等优势。钠离子电池的工作原理与锂离子电池相似，一种钠离子二次

电池的结构示意图如图1所示，该电池的负极材料为NaxCy（嵌钠硬碳），正极材料为Nax[MnFe（CN）6],

Nax[MnFe（CN）6]在充、放电过程中某时刻的晶胞示意图如图2所示。下列说法正确的是（）

图1图2

A.钠离子电池的比能量（比能量是指单位质量电池所放出的能量）比锂离子电池高

B.充电时，每转移Imol电子，两个电极的质量变化相差46g

C.该时刻晶胞所示的Nax[MnFe（CN）目中，x=2

D.放电时，a极电势高于b极电势，且a极电极反应式为NaxCy-xe=Cy+xNa+

考向02废旧电池的回收与利用

11.（2024•湖南省娄底市高三联考）约翰等化学家在锂电池研发中做出的突出贡献，获得2019年诺贝尔

化学奖；锂电池是新能源汽车的动力电池之一，主要以磷酸亚铁锂LiFePCU为原料。以下是在锂电池废料中

回收锂和正极金属，流程如下，下列叙述正确的是（）

r>NaAlOz滤液

正极片邂I沉淀

出含Li、P、Fe等滤液里”■

含磷酸亚上.碳酸钠人、》

H2SO4/HNO3滤液-----►含Li沉淀

铁锂滤渣

修炭黑等滤渣

A.上述流程中可用NaNCh代替Na2cCh

B.废旧电池属于湿垃圾，可通过掩埋土壤中进行处理

C.从“正极片”中可回收的金属元素有Al、Fe、Li

D.“沉淀”反应的金属离子为Fe2+

12.（2024•山西省吕梁市孝义市期末）2019年诺贝尔化学奖授予英国科学家古德纳夫及另外两位科学家,

以表彰他们在锂离子电池研究中的杰出贡献。新能源汽车的核心部件是锂离子电池，磷酸亚铁锂（LiFePOQ

以其高倍率性、高比能量、高循环特征、高安全性、低成本、环保等优点而逐渐成为“能源新宠”。

【方法一】制备流程如图。

稀硫酸双氧水、磷酸Li2c。3

铁屑----►酸浸——►沉铁——►FePO4——>煨烧-----►LiFePO4

It

料液适量H2c2O4

(1)写出“沉铁”过程中的离子方程式：o

(2)可循环利用的物质是(写化学式)。

(3)“燃烧”中生成lmolLiFePO4的同时产生CO2在标准状况下的体积为L。

【方法二】钛铁矿为铁源，Li2c03、碳粉等原料来生产磷酸亚铁锂。其主要工艺流程如图:

22+22+

已知：①滤液I的主要成分是：TiOCl4->Fe,还含有少量Fe3+、Mg\Ca；

②滤渣的成分是TiCh；滤液中c(Fe2+)=0.25mol-L-i,c(Ca2+)=0.0056molLi,c(Mg2+)=0.068mol-L1；

③残留在溶液中的离子浓度小于1.0xl(y5mol.L-i,说明该离子沉淀完全；

几种物质的Ksp

物质（）

Fe3PO42-8H2OFePO4Mg3（PO4）2Ca3（PO4）2

Ksp(单位略)1.3X10-229.9x10-291.04x10-242.0x10-29

(4)写出生成滤渣n的离子方程式：0

(5)通过计算判断实际工业生产方案中得到FePO4的过程中是否会引入其他杂质?

(6)写出在高温下生成磷酸亚铁锂的化学方程式：o

(7)磷酸亚铁锂锂离子电池工作原理如图所示，写出正极的电极反应式：o

13.(2024•四川省大数据精准教学联盟高三第二次统一监测)随着我国新能源汽车保有量的快速增长，

废旧电池的回收处理问题受到广泛关注。回收处理废旧锂电池获得高纯CU2O和Li2c03的工艺流程如下图所

7J\o

废旧

锂电池口2co3

已知:

i.酸浸液中的主要离子浓度如下表:

离子Ni2+Mn2+Co2+Li+Cu2+Al3+

浓度/©!/)52.617.515.39.84.84.5

ii.完全除去银、钻、镒,需控制溶液pHNlO.5。

回答下列问题：

(1)“酸浸”时，为提高浸出率，可采取的措施是.(写出两点即可)。酸浸液中。(Li+)=

mol/Lo

(2)“除铜”时，反应生成CU2。和SO2的离子方程式为o该过程需要控制pH为2.5左右，当

pH<2.5时除铜率较低的原因是o

(3)已知：Al3+的分布系数随pH变化的变化如下图所示。

1.0

0.8

0.6

0.4

0.2

0.0

244.768101214

pH

①“除铝”时，加入适量Na2cCh调节溶液的pH为4.7,AV+几乎完全去除(浓度小于LOxlgmolL」)，则

Ksp[Al(OH)3]=o

②若略去“除银、钻、锦”步骤，(填“能”或“不能”)通过加入Na2c03调节溶液pH的同时实

现除铝、银、钻、镒，判断的理由是O

(4)“沉锂”时，发生反应的离子方程式为o

14.(2024•山西省名校联考)我国在新能源汽车领域世界领先，新能源汽车动力电池的制备和回收利用

技术至关重要。回答下列问题：

I.磷酸铁锂电池放电时电池反应为Li*C6+Li「*FePO4=6C+LiFePO4,石墨电极的电极反应式为

-+

LivC6-Ae=.rLi+6C。

(l)LiFePO4在原电池的(填“正极”或“负极”)生亦该极的电极反应式为o

(2)将Li2c03、磷酸铁与足量炭黑混合高温灼烧可制备LiFePCU,同时生成一种有毒的气体。写出反应

的化学方程式o

II.回收含的废旧电池制备Li2c的流程如图所示:

盐酸、过氧化氢碳酸钠溶液

含LiFePC)4的废料f|浸出1隔鼾T沉锂HI操作a1Li2CO3

(3)“浸出”前一般先将含LiFePCU的废料进行粉碎，原因是o

(4)“浸出”过程中温度不宜高于40℃,原因是o

(5)“沉锂”时发生反应的离子方程式为(己知碳酸锂微溶于水)。

(6)欲验证Li2cCh产品中是否含LiCl,应进行的实验操作是0

考向03电池材料的开发

15.(2024•安徽省安庆二中适应性模拟考试)大力推广锂电池新能源汽车对实现“碳达峰”“碳中和”具有重

要意义。Li4Ti50i2与LiFePCU都是锂离子电池的电极材料，可利用钛铁矿(主要成分为FeTiCh,还有少量

MgO、SiCh等杂质)来制备，工艺流程如下：

TiO2-jiH2O

滤

钛

盐

液

铁

一

酸

矿①

过滤|一滤双氧―过滤,FePC)4U£O3、H2GoiT

14

液磷酸.|T沉淀高温煨烧,e

滤渣②L滤液③

下列叙述错误的是()

A.酸浸后，得到滤渣的主要成分是SiCh

B.在滤液②中主要的金属阳离子有Mg2+、Fe2+

C.制备Li4Ti5Oi2过程中会生成Li2Ti5Oi5(Ti为+4价)，则LizTisOis中不含过氧键

D.高温煨烧时发生的反应为2FePC)4+Li2cC)3+H2c2。4型袋2LiFePO4+3CO2T+H2。

16.(2025•四川省蓬溪中学校第二次质量检测)目前市面上的新能源汽车部分采用的是磷酸铁锂电池,

其电极材料以硫铁矿(主要成分FeS2含少量AI2O3、SiO2＞和FesO。为原料制备，工业流程如图所示。

试剂R/

SO2稀硫酸FeSFeOH2sO4

已知几种金属离子沉淀的pH如表所示:

金属氢氧化物

Fe(OH)3Fe(OH)2A1(OH)3

开始沉淀的pH2.37.54.0

完全沉淀的pH4.19.75.2

(l)LiFePCU中阴离子的空间构型为,滤渣2的主要成分是(填化学式)与过量的FeS。

(2)加入绿色液态试剂R前需确定溶液中Fe?+的物质的量浓度，可利用酸性高镒酸钾溶液滴定，写出滴

定反应的离子方程式,若滴定10.00mL滤液消耗O.lOOOmol/LKMnCU标准液12.00mL,则10L滤液

应至少加入4mol/L的R溶液Lo

(3)加入试剂R后确定溶液中是否残留Fe2+的操作方法：。

(4)为了使AF+完全沉淀加入FeO调节pH最低为5.2(分析化学认为当溶液中离子浓度小于1x105moi/L

时，该离子完全沉淀)，计算Ksp[Al(OH)3]=(不写单位)。

(5)写出高温燃烧中由FePCU制备LiFePCU的化学反应方程式。

考向04化学与汽车行驶安全

17.(2025•辽宁省大连市第二十四中月考)汽车剧烈碰撞时，安全气囊中发生反应：

10NaN3+2KNO3=K2O+5Na2O+16N2t(,若氧化产物比还原产物多7个，则下列判断不正确的是()

A.生成8个N2B.有1个KNO3被还原

C.转移的电子个数为5个D.被氧化的N原子个数为5个

18.叠氮化钠(NaN3)可作为汽车安全气囊的气体发生剂，当汽车发生碰撞时，会瞬间分解产生气体。实

验室模拟尿素法制备水合股(N2H4耳20)并利用其进一步反应制取NaN3的流程如下:

30%NaOH溶液尿素［CO(NHR

JI，蒸懒腑土卜「fNa£C)3冰水冷却

■田蛔坤①结窿£¥、洗涤，NaN,

硫酸镒(催化剂)丁②重结昨

NaOH与亚硝酸

乙酯混合溶液

已知：①N2H4-H2O易溶于水，具有强还原性，易被氧化成N2；

②一定条件下，碱性NaClO溶液与CO(NH2)2溶液反应生成N2H4H2O；

③叠氮化钠(NaN3)不溶于乙酸，微溶于乙醇，易溶于水。

回答下列问题：

(1)NaN3是(填“离子”或洪价”)化合物。汽车受到猛烈碰撞时，点火器点火引发NaN3迅速

分解并释放大量的热，下列可表示该反应过程中能量变化的是(填字母)。

能量

反应物生成物.

O反应过短

C

(2)吸收塔内发生的反应的离子方程式为o

(3)写出反应器1中生成水合朋的反应的化学方程式：。

(4)反应器1中发生反应时要控制NaClO溶液的用量，其主要目的是；反应器2中加入无

水乙醛的作用是0

(5)某实验室设计了如图装置制备N2H4。双极膜是阴、阳复合膜，层间的H2O解离成OH-和H+并分别

通过阴、阳膜定向移动。

双极膜

①双极膜中产生的(填“H+”或“OT”)移向多孔柏电极。

②石墨电极的电极反应式为

拓展培优练

19.（2024•陕西省韩城期末统考）新能源汽车所用蓄电池主要为二次锂电池。请回答下列问题：

（1）如图所示为水溶液锂离子电池体系。放电时，电池的负极是（填"a”或"b”），溶液中Li+从

（填“a向b”或“b向a”）迁移。

ab

—Li

LiMnO4----Li+快离子导体

2聚合物电解质

Li2s。4水溶液

（2）钻酸锂电池是目前常见的锂离子二次电池,电池总反应为LitC6+LiiCoO?.嗡LiCoO2+C$,用

它做电源按如图装置进行电解。通电后，d电极附近先出现白色沉淀（CuCl）。

食盐水II

①放电时，负极反应式为.

②该电池充电时，n极为电源的.极，试写出装置II中d电极附近产生白色沉淀的反应

式.

③电极a上的现象是

④若装置I为铜上镀银，则装置I中U形管内的溶液为.（填化学式，下同），电解一段时间

后，若铜棒上无气体产生，要使溶液恢复原状态，需加入

20.（2024•四川省泸州市高三联考）随着新能源汽车的发展，废旧锂电池需要回收处理。一种对磷酸亚

铁锂废电池处理料（主要成分为LiFePO4、FePCU、AhC等）的回收处理工艺流程如下所示。

滋液S

LijCOj

已知：常温下，相关金属离子氢氧化物的Ksp与沉淀时的pH,以及部分盐的Ksp如下

金属离子开始沉淀的pH沉淀完全的pHKsp(氢氧化物)Ksp(盐)

3+3.2x10-3822

Fe2.243.2Ksp(FePO4)=1.3xl0-

+5.5x10-33

LiKsp(Li2CO3)=1.7X1O-

1

(1)己知A1(OH)4OH+A1(OH)3,KI=6.25X10-2；HCO3H++CO；,K2=4.7xl0i；“滤液”中的溶质主

要是NaAl(OH)4,则步骤①中A1主要反应的离子方程式为;步骤②曾有学者研究用NaHCCh代替

H2s04,则用NaHCCh溶液反应的平衡常数的数量级为,当反应平衡常数大于1。5时，可视为反应

完全，则用NaHCCh代替H2sCU的反应是否完全？。

(2)步骤③硫酸溶液足量，“滤渣2”的成分是,实际反应中H2O2用量超过理论值,原因是；

试写出Fe2+与H2O2按物质的量1：1反应的总离子反应方程式：o

(3)若步骤④处加入NaOH溶液和NH3F2O溶液后Li+浓度为0.55mol/L,则此处所调pH的范围为

滤液4的主要阳离子有(填离子符号)。

(4)步骤⑤主要是回收利用元素。

21.(2024•四川省成都市龙泉驿区高三联考)当今，电动汽车因对环境污染少，很受大众欢迎。市售电

动汽车已约达汽车销量的1/3。不同品牌电动汽车所用电池有不同类型，如铅酸电池、银镉电池和银氢电池、

锂电池、磷酸铁锂电池、燃料电池等。其中磷酸亚铁锂(LiFePCU)电池由于其性能高、循环次数多、放电电

位稳定，是电动汽车的重要选择之一。回答下列问题：

(l)LiFePCU中基态亚铁离子的价电子排布式为；阴离子的空间构型是，其中心原子的

杂化类型为=

(2)N、P、As是同主族元素，第一电离能均大于同周期相邻元素，其主要原因是；NH3极易溶

于水，而PH3、AsHj难溶于水，