考点22原电池新型电源（核心考点精讲精练）-备战2025年高考化学一轮复习考点帮（新高考）（原卷版）

考点22原电池新型电源目录TOC\o"1-3"\h\u 11.高考真题考点分布 12.命题规律及备考策略 1 2考法01原电池的工作原理 2考法02化学电源与新型电池 5 111.高考真题考点分布考点内容考点分布原电池原理2024·江苏卷8题，3分；2024·北京卷3题，3分；2023广东卷6题，2分；2023山东卷11题，4分；2022全国甲卷12题，6分；2022山东卷13题，4分；2021广东卷9题，2分；2021山东卷10题，2分；新型二次电池2024·安徽卷11题，3分；2024·全国甲卷6题，3分；2024·河北卷13题，3分；2023辽宁卷11题，3分；2023全国甲卷10题，6分；2022辽宁卷14题，3分；2022福建卷9题，4分；2021河北卷9题，3分；2021辽宁卷10题，3分；2021浙江1月选考22题，2分；2021浙江6月选考22题，2分；2021湖南卷10题，3分；燃料电池2024·全国新课标卷6题，3分2.命题规律及备考策略【命题规律】高频考点从近几年全国高考试题来看，原电池原理、电极反应方程式、离子的移动方向以及定量分析转移电子仍是高考命题的热点。【备考策略】电极反应式书写技巧方法一：直接书写方法二：间接书写第一步，写出电池总反应式。第二步，写出电极的正极反应式。第三步，负极反应式＝总反应式－正极反应式。【命题预测】预计2025年高考会以新的情境载体考查有关原电池判断、新型电源、电极反应方程式书写、转移电子定量计算等，题目难度一般较大。考法01原电池的工作原理1.原电池概念把转化为的装置，其本质是发生了。2.原电池的构成条件(1)有两个的电极(常见为金属或石墨)。(2)将电极插入或熔融电解质中。(3)两电极间构成(两电极接触或用导线连接)。(4)能发生氧化还原反应。3.原电池的工作原理(1)两种装置如图是Cu－Zn原电池的两种装置：(2)工作原理电极名称负极正极电极材料锌片铜片电极反应反应类型电子流向由Zn片沿导线流向Cu片盐桥中离子移向盐桥含饱和KCl溶液，K＋移向，Cl－移向盐桥作用①连接内电路，形成闭合回路；②平衡电荷，使原电池不断产生电流4.原电池原理的应用(1)比较金属的强弱：原电池中，负极一般是活动性较强的金属，正极一般是活动性较弱的金属(或非金属)。(2)化学反应速率：氧化还原反应形成原电池时，反应速率加快。(3)用于金属的：将需要保护的金属制品作原电池的正极而受到保护。(4)设计制作化学电源①首先将氧化还原反应分成两个半反应。②根据原电池的工作原理，结合两个半反应，选择正、负电极材料以及电解质溶液。请判断下列说法的正误(正确的打“√”，错误的打“×”)(1)理论上，任何氧化还原反应都可设计成原电池。()(2)放热反应都可设计成原电池。()(3)在锌铜原电池中，因为有电子通过电解质溶液形成闭合回路，所以有电流产生。()(4)两种活动性不同的金属组成原电池的两极，活泼金属一定作负极。()(5)一般来说，带有“盐桥”的原电池比不带“盐桥”的原电池效率高。()(6)实验室制备H2时，用粗锌(含Cu、Fe等)代替纯锌与盐酸反应效果更佳。()(7)两种活泼性不同的金属组成原电池的两极，活泼金属一定作负极()(8)原电池工作时，溶液中的阳离子向负极移动，盐桥中的阳离子向正极移动()(9)两种活泼性不同的金属组成原电池的两极，活泼金属一定做负极()(10)在锌铜原电池中，因为有电子通过电解质溶液形成闭合回路，所以有电流产生()考向01考查原电池原理及装置分析【例1】（2024·辽宁沈阳·一模）热激活电池可用作火箭、导弹的工作电源。一种热激活电池的基本结构如图所示，其中作为电解质的无水LiCl­KCl混合物受热熔融后，电池即可瞬间输出电能。该电池总反应为PbSO4＋2LiCl＋Ca=CaCl2＋Li2SO4＋Pb。下列有关说法不正确的是A．负极反应式：Ca＋2Cl--2e-=CaCl2B．放电过程中，Li＋向正极移动C．每转移0.2mol电子，理论上生成20.7gPbD．常温时，在正负极间接上电流表或检流计，指针偏转【思维建模】判断原电池正、负极的5种方法考向02考查原电池原理的应用【例2】（2024·江苏南京·二模）M、N、P、E四种金属，已知：①M＋N2＋=N＋M2＋；②M、P用导线连接放入硫酸氢钠溶液中，M表面有大量气泡逸出；③N、E用导线连接放入E的硫酸盐溶液中，电极反应为E2＋＋2e－=E，N－2e－=N2＋。则这四种金属的还原性由强到弱的顺序是()A.P＞M＞N＞E B.E＞N＞M＞PC.P＞N＞M＞E D.E＞P＞M＞N【对点1】（2024·广东惠州·期末）我国科学家设计的“海泥电池”工作原理如图所示，其中微生物代谢产物显酸性。下列说法不正确的是A．电极A上电极反应式为B．工作时，B电极附近pH变小C．从海水层通过交接面向海底沉积层移动D．微生物代谢反应中，氧化剂与还原剂的物质的量之比为1：2【对点2】（2024·江苏宿迁·期末）有a、b、c、d四个金属电极，有关的实验装置及部分实验现象如下：实验装置部分实验现象a极质量减小；b极质量增加b极有气体产生；c极无变化d极溶解；c极有气体产生电流从a极流向d极由此可判断这四种金属的活动性顺序是A． B． C． D．考法02化学电源与新型电池1.一次电池放电后不可再充电的电池。(1)碱性锌锰电池负极：；正极：2MnO2＋2H2O＋2e－=2MnO(OH)＋2OH－；总反应：Zn＋2MnO2＋2H2O=2MnO(OH)＋Zn(OH)2。(2)锌银电池负极：Zn＋2OH－－2e－=Zn(OH)2；正极：Ag2O＋H2O＋2e－=2Ag＋2OH－；总反应：。2.二次电池又称可充电电池或蓄电池，是一类放电后可以再充电而反复使用的电池。以铅酸蓄电池为例：总反应：Pb＋PbO2＋2H2SO4eq\o(,\s\up5(放电),\s\do4(充电))2PbSO4＋2H2O。放电时的反应负极：；正极：。充电时的反应阴极：；阳极：。3.燃料电池一种连续地将燃料和氧化剂的化学能直接转化为电能的化学电源。(1)氢氧燃料电池是目前最成熟的燃料电池，可分为酸性和碱性两种。种类酸性碱性负极反应式正极反应式电池总反应式备注燃料电池的电极不参与反应，有很强的催化活性，起导电作用(2)燃料电池常用的燃料H2、CO、烃(如CH4、C2H6)、醇(如CH3OH)、肼(N2H4)等。(3)燃料电池常用的电解质①酸性电解质溶液，如H2SO4溶液；②碱性电解质溶液，如NaOH溶液；③熔融氧化物；④熔融碳酸盐，如K2CO3等。4.新型电池（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正极反应物为S8，产物为Li2S4、Li2S2，正极反应：；②正极反应物为CO2，产物为C＋Li2CO3，正极反应：；③正极反应物为O2，产物为Li2O、Li2O2，正极反应：钠电池负极反应：正极反应物为Sx，产物为Na2Sx，正极反应：钾电池负极反应：正极反应物为O2，产物为KO2，正极反应：镁电池负极反应：正极反应：铝电池负极反应：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：锌电池负极反应：正极反应物为CO2，产物为CH3COOH，正极反应：2（2）锂离子电池名称装置图工作原理锂离子电池负极反应：正极反应：请判断下列说法的正误(正确的打“√”，错误的打“×”)(1)碱性锌锰干电池是一次电池，其中MnO2是催化剂，可使锌锰干电池的比能量更高。()(2)铅酸蓄电池在放电过程中，负极质量减小，正极质量增加。()(3)可充电电池中的放电反应和充电反应互为可逆反应。()(4)可充电电池充电时，电池的正极应连接外接电源的负极。()(5)锂碘电池的电极反应为2Li(s)＋I2(s)=2LiI(s)，则碘电极作该电池的正极。()(6)燃料电池工作时燃料在电池中燃烧，然后热能转化为电能。()(7)太阳能电池不属于原电池()(8)手机、电脑中使用的锂电池属于一次电池()(9)铅蓄电池放电时，正极与负极质量均增加()(10)燃料电池是一种高效、环保的新型化学电源()考向01考查二次电源装置【例1】（2024·江苏徐州·一模）铅酸蓄电池的示意图如图所示。下列说法正确的是()A.放电时，N为负极，其电极反应式为PbO2＋SOeq\o\al(2－,4)＋4H＋＋2e－=PbSO4＋2H2OB.放电时，c(H2SO4)不变，两极的质量增加C.充电时，阳极反应式为PbSO4＋2e－=Pb＋SOeq\o\al(2－,4)D.充电时，若N连电源正极，则该极生成PbO2【思维建模】二次电池的充放电规律(1)充电时电极的连接：充电的目的是使电池恢复其供电能力，因此负极应与电源的负极相连以获得电子，可简记为负接负后做阴极，正接正后做阳极。(2)工作时的电极反应式：同一电极上的电极反应式，在充电与放电时，形式上恰好是相反的；同一电极周围的溶液，充电与放电时pH的变化趋势也恰好相反。考向02考查燃料电池【例2】（2024·河北·三模）(熔融碳酸盐燃料电池，装置如图所示)以多孔陶瓷基质中悬浮的熔融碳酸盐作为电解质，甲烷水蒸气催化重整反应产生的混合气由两种常见的可燃性气体组成。下列说法错误的是A．负极的电极反应式之一为B．装置甲中放置碱石灰，除去电极反应中产生的水和二氧化碳C．电池工作时，电子由电极经负载流向电极，由电极移向电极D．长期高温条件下工作，会发生腐蚀和渗漏，从而降低电池的寿命【思维建模】燃料电池电极反应式的书写(以氢氧燃料电池为例)(1)注意介质环境(2)掌握书写程序考向03考查新型化学电源【例3】（2024·陕西·模拟预测）近期我国科学家报道了一种低成本高储能液流电池，其工作原理如下图。下列说法中错误的是A．电极M为正极B．离子交换膜应选用阳离子交换膜C．电极N上发生反应的电极反应为D．理论上N电极质量减少，电路中转移的电子数目为【思维建模】1.解答新型化学电源题目的方法(1)根据总反应方程式分析元素化合价的变化，确定正、负极反应物。(2)注意溶液酸碱性环境，书写正、负极反应式。(3)依据原电池原理或正、负极反应式分析判断电子、离子的移向，电解质溶液的酸碱性变化。(4)灵活应用守恒法、关系式法进行计算。2.解答可充电电池题目的思路【对点1】（2024·湖南·二模）利用下图所示装置可合成己二腈。充电时生成己二腈，放电时生成，其中a、b是互为反置的双极膜，双极膜中的会解离出和向两极移动。下列说法错误的是A．放电时，N极的电势低于M极的电势B．放电时，双极膜中向N极移动C．充电时，N极的电极反应式为D．若充电时制得1mol，则放电时需生成1mol，才能使左室溶液恢复至初始状态【对点2】（2024·安徽·三模）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)回收处理并利用，工作原理如图所示。下列说法错误的是A．电子的移动方向：碳棒用电器碳棒B．碳棒上生成的电极反应式：C．每生成，理论上消耗(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【对点3】（2024·浙江·联考）一种新型短路膜电池分离装置如下图所示。下列说法不正确的是A．短路膜既能传递阴离子，也能传递电子B．电池工作过程中，正极增大，工作结束后，短路膜中减小C．标准状况下，每分离出，进出短路膜前后空气的体积差为D．空气(含)的流速越快，的去除率不一定越高1．（2024·山东德州·模拟）可充电Na-CO2电池具有CO2固定/利用和能量存储的双重功能而被认为是解决能源危机和温室效应的有效途径。Na-CO2电池工作原理如下图所示，中间为Na+交换膜。下列说法正确的是A．为了提高NaFSI基电解液流动性，可选用水溶液B．电流从Na电极经电解液流向CO2电极C．当处理8.8CO2时，理论上有0.4molNaY经交换膜移向Na电极D．放电时总反应方程式为2．（2024·湖南岳阳·期中）我国科学工作者在化学顶尖期刊《AngewandteChemieInternationalEdition》上报道了一种以偶氮基（）为可逆氧化还原活性中心的新型偶氮苯类水系有机液流电池。其放电工作原理如图所示：下列说法正确的是A．放电时，左侧为阴极区B．偶氮苯类形成离子类微粒有助于溶于水C．放电时，由右向左移D．充电时，极电极反应式为：3．（2024·辽宁辽阳·二模）香港城市大学、中国科学院深圳先进技术研究院和深圳大学合作，证明了纳米片在酸性条件下具有本征差的析氢活性，展现出快速选择性地将硝酸根离子还原为氨的催化性能。下列有关装置放电过程(如图所示)的叙述错误的是A．电子由a极经用电器流向b极B．a极为负极，b极发生还原反应C．b极上的电极反应式为D．a极质量减少2.60g时，双极膜中有向a极区迁移4．（2024·四川成都·三模）某研究所构建了Zn-CO2新型二次电池，为减少CO2的排放和实现能源的开发利用提供了新的研究方向，该电池以Zn和多孔Pd纳米片为两极材料，以KOH和NaCl溶液为电解液，工作原理如图所示。下列说法错误的是A．b极电势高于a极B．当双极膜中离解1molH2O时，外电路转移2mol电子C．放电时，总反应为：Zn+CO2+2OH−+2H2O=+HCOOHD．充电时，双极膜中OH−移向b极，H+移向a极5．（2024·山西大同·模拟预测）氢氧燃料电池在航天领域有重要应用。某氢氧燃料电池结构如图所示，反应生成的水可作为航天员的饮用水。下列说法错误的是A．X极为燃料电池的负极，该极通入的气体是B．Y电极上的电极反应式为C．每消耗11.2L（标准状况），有0.5mol移向X极D．燃料电池的能量转化率不可能达到100%6．（2024·湖南长沙·模拟预测）一种NO—空气酸性燃料电池的工作原理如图所示。电池工作时，下列说法正确的是A．通过质子交换膜从右侧向左侧多孔石墨棒移动B．若产生1mol，则理论上需通入11.2L。C．负极的电极反应式为D．电子的流动方向为从负极经电解质溶液流向正极7．（2024·湖北·三模）盐酸羟胺(NH2OH﹒HCl)是一种常见的还原剂和显像剂，工业可采用如下电化学方法制备。装置和正极反应机理如下图所示。下列有关说法不正确的是A．X为H+，Y为NH3OH+B．含Fe电极起到导电和催化的作用C．Pt电极上的反应：H2+2e-=2H+D．消耗1molNO，有3molH+通过交换膜8．（2024·河北·模拟预测）我国在光电催化一化学耦合烟气脱硫并进行能量转化的研究中取得重大突破，其工作原理如图所示。下列说法正确的是A．负极的电极反应为B．右室中H2SO4溶液的浓度基本保持不变C．每吸收1molSO2，理论上装置的总质量增加64gD．电子由光催化电极通过导线流向多孔电极9．（2024·四川成都·模拟预测）钙钛矿太阳能电池被称为第三代太阳能电池，图一是钙钛矿太阳能电池的工作示意图，图二是该电池作电源电解酸性硫酸铬溶液获取铬单质和硫酸的工作示意图。下列说法错误的是A．C电极接钙钛矿太阳能电池的B极B．D电极发生的电极反应式为C．图二中的离子交换膜I为质子交换膜，Ⅱ为阴离子交换膜D．当太阳能电池有9mol电子转移时，Cr棒上增重的质量为156g10．（2024·黑龙江哈尔滨·模拟预测）为实现的资源化利用与电能储存，设计如图所示的三室隔膜电解装置(阴极室中注入溶有大量且含有少量水的有机复合电解液)，该装置将还原为CO，同时得到副产物和碳酸氢盐。下列说法错误的是A．离子交换膜a为阴离子交换膜 B．阳极反应式：C．浓度：食盐水1>食盐水2 D．每通过2mol，消耗22.4L11．（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，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：C．图乙中电极c电势高于电极dD．图乙中当电路转移电子数为2mol时，理论上电极c质量减少14g12．（2024·湖北黄冈·模拟预测）镁锂双盐电池是新型二次离子电池，其放电时的工作原理如图所示。下列说法正确的是A．充电时，和均向极区移动B．充电时，阴极的电极反应式为C．放电时，电极发生氧化反应D．电池工作时，若外电路中转移电子，则两极的质量变化值相差13．（2024·浙江·模拟预测）钠硫电池是室温低成本、高比能量能源存储系统的重要部件，其结构如图。下列说法不正确的是A．充电时，电极连接电源的负极，得到电子，发生还原反应B．充电时，电极的电极反应为C．放电时，当熔融多硫化钠盐反应转移电子时，电极A中液态钠减轻D．放电时，增大两电极之间的距离可以增大电池的放电电压14．（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：3PbO2+3Pb+4H2O+42Pb3C2O7+8OH—，其中Pb3C2O7可表示为PbO·2PbCO3，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PbO2→PbC．充电时，理论上转移0.1mol电子，阴极的质量增加20.7gD．放电时，正极反应为3PbO2+2+5H2O+6e—=Pb3C2O7+10OH—15．（2024·山东烟台·三模）一种“氯介导电化学pH变化”系统可通过调节海水的pH去除海水中的，工作原理：。该装置由甲、乙两系统串联而成，可实现充放电的交替运行。甲系统放电时的原理如图所示，下列说法错误的是A．甲系统充电时，电路中每通过2mol电子，m电极质量增加71gB．甲系统放电时，a电极的电极反应式为C．乙系统放电时，海水中的从n电极移向m电极D．乙系统充电时，若电路中通过3mol电子，理论上可产生标准状况下44.8L1.(2024·江苏卷，8)碱性锌锰电池的总反应为Zn+2MnO2+H2O=ZnO+2MnOOH，电池构造示意图如图所示。下列有关说法正确的是()A．电池工作时，MnO2发生氧化反应B．电池工作时，OH-通过隔膜向正极移动C．环境温度过低，不利于电池放电D．反应中每生成1molMnOOH，转移电子数为2×6.02×10-232.(2024·安徽卷，11)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ZnSO4和KI混合液为电解质溶液。下列说法错误的是()A．标注框内所示结构中存在共价键和配位键B．电池总反应为：I3-+ZnZn2++3I-C．充电时，阴极被还原的Zn2+主要来自Zn-TCPPD放电时，消耗0.65gZn，理论上转移0.02mol电子3.(2024·全国新课标卷，6)一种可植入体内的微型电池工作原理如图所示，通过CuO催化消耗血糖发电，从而控制血糖浓度。当传感器检测到血糖浓度高于标准，电池启动。血糖浓度下降至标准，电池停止工作。(血糖浓度以葡萄糖浓度计)电池工作时，下列叙述错误的是A．电池总反应为2C6H12O6+O2=2C6H12O7B．b电极上CuO通过Cu(Ⅱ)和Cu(Ⅰ)相互转变起催化作用C．消耗18mg葡萄糖，理论上a电极有0.4mmol电子流入D．两电极间血液中的Na＋在电场驱动下的迁移方向为b→a4．(2024·北京卷，3，3分)酸性锌锰干电池的构造示意图如下。关于该电池及其工作原理，下列说法正确的是()A．石墨作电池的负极材料 B．电池工作时，NH4+向负极方向移动C．MnO2发生氧化反应 D．锌筒发生的电极反应为Zn-2e-=Zn2＋5．(2024·全国甲卷，6，3分)科学家使用δ-MnO2研制了一种MnO2-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ZnMn2O4。下列叙述正确的是()A．充电时，Zn2+向阳极方向迁移B．充电时，会发生反应Zn+2MnO2=ZnMn2O4C．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0.020molMnOOH6．(2024·河北卷，13，3分)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()以捕获CO2，使放电时CO2还原产物为MgC2O4。该设计克服了MgCO3导电性差和释放CO2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。下列说法错误的是()A．放电时，电池总反应为Mg+2CO2=MgC2O4B．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，Mg2+向阴极迁移D．放电时，每转移1mol电子，理论上可转化1molCO26.(2023•广东卷，6)负载有和的活性炭，可选择性去除实现废酸的纯化，其工作原理如图。下列说法正确的是()A.Ag作原电池正极B.电子由Ag经活性炭流向PtC.Pt表面发生的电极反应：O2+2H2O+4e-=4OH-D.每消耗标准状况下11.2L的O2，最多去除1molCl-7．(2023•辽宁省选择性考试，11)某低成本储能电池原理如下图所示。下列说法正确的是()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．放电时右侧通过质子交换膜移向左侧D．充电总反应：Pb+SO42-+2Fe3+=PbSO4+2Fe2+8．(2023•全国乙卷，12)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：S8+e-→S，S+e-→S，2Na++S+2(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→bC．放电时正极反应为：2Na+