高考化学第二轮专项复习选择题专练：新型化学电源（含答案或解析）

题型突破

电化学

I选择题专攻新型化学电源

■）盘点核心知识

1.燃料电池

以CH30H燃料电池为例，体会不同介质对电极反应的影响。

电池导电

反应式

类型介质

总反应：2cH3OH+3O2=2CO2+4H2O

酸性

燃料H+正极

电池

负极

总反应：2cH3OH+3O2+4OH--2C0歹+6丛0

碱性

燃料OH-正极

电池

负极

总反应：2cH3OH+3O2=2CO2+4H2。

熔融碳

正极

酸盐燃cor

料电池

负极

总反应：2cH3OH+3O2=2CO2+4H2。

固态氧

O2

化物燃正极

料电池

负极

总反应：2cH3OH+3O2=2CO2+4H2。

质子交

正极

换膜燃H+

料电池

负极

2.新型一次电池

电池类型反应式

+2+

总反应：H2O2+2H+Mg=Mg+2H2O

Mg-HzOz正极

电池

负极Mg-2e=Mg2+

总反应：2Na+%S^=Na2S%

钠硫电池正极

负极Na-e-=Na+

总反应：xLi+LiV3O8^=Lii+^V3O8

锂铀氧化

正极xLi++LiV3Os+xe-=Lii+尤丫3。8

物电池

负极Li-e=Li+

3.新型充电（可逆）电池

电池

反应式

类型

放.

总反应：3Zn+2K2FeO4+8H2O颉3Zn(OH)2+2Fe(OH)3+4KOH

高铁正极：_______________________________________________________________

电池负极：______________________________________________________________

阳极：_______________________________________________________________

阴极：_______________________________________________________________

放电T

总反应：LiiiCoO2+LixC6演LiCoO2+C6(x<l)

锂离

正极：Lii.%CoC)2+xe+xLi+=LiCoC)2

子电

+

负极：LixC6-xe^^=%Li+C6

池

阳极：LiCoO2-xe==Lii_%CoC)2+xLi+

阴极：xLi++xe+C6=LUC6

放q

总反应：2Na2s2+NaBn充也Na2s4+3NaBr

钠硫

正极：NaBr3+2e-+2Na+=3NaBr

蓄电

负极：2Na2s2-2e-=Na2s4+2Na+

池

阳极：3NaBr-2e-=NaBr3+2Na+

钠

阴极：Na2s4+2Na++2e=2Na2s2

电

放叱

池

总反应：Nai.„,CoO2+NamC„充电NaCoO2+C„

钠离

正极：_______________________________________________________________

子电

负极：_______________________________________________________________

池

-+

阳极：NaCoO2-me=Nai-mCoO2+mNa

阴极：mN^+Cn+me^=NamCn

放q

总反应：VOJ+2H++V2+充电V3++VO2++H2。

全铀液正极：_______________________________________________________________

流电池负极：_______________________________________________________________

2++

B日极：VO+H2O-e=V0j+2H

阴极：V3++e=V2+

4.浓差电池

浓差电池是利用物质的浓度差产生电势的一种装置。两侧半电池中的特定物质有浓度差，离子均是由

“高浓度”移向“低浓度”，阴离子移向负极区，阳离子移向正极区。

由于存在离子浓度差而产生电动势的电池称为离子浓差电池，当两极室离子浓度相等时放电完成。某

离子浓差电池的工作原理如图所示。

1用电器卜

CuSO4（aq）?CuSO4（aq）

铜电极I------5mobL-,<1mol,L_,---------铜电极n

隔膜

回答下列问题：

（1）铜电极I为极，电极反应式为O

（2）当放电完成时，负极区域增加g,（假设两侧溶液的体积均为100mL）。

皂精姆考真题

1.（2024•全国甲卷，12）科学家使用3-MnO2研制了一种MnCh-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ZnMnzOm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=ZnMn2O4

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

2.（2023・辽宁，11）某低成本储能电池原理如下图所示。下列说法正确的是（）

｛电源或负载）

Pb/PbSO4多孔碳

Fe"/Fe"

H2sO4(aq)

H2SO4(aq)

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+S+2Fe=PbSO4+2Fe

3.（2023•新课标卷，10）一种以V2O5和Zn为电极、Zn（CF3so3）2水溶液为电解质的电池，其示意图如下

所示。放电时，Zi?+可插入V2O5层间形成Zn、V2O5・"H2O。下列说法错误的是（）

'充电

ft\rv\r\F

V2O5ZnrV2O5-nH2O

Zn电极V2O5电极

HZn（CF3so3）2水溶液

A.放电时V2O5为正极

B.放电时Zr+由负极向正极迁移

C.充电总反应：xZn+V2O5+«H2O^=ZnrV2O5«H2O

2+

D.充电阳极反应：ZnAV2O5HH2O-2^e=rZn+V2O5+7?H2O

4.（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嗖膜上作为一个电极，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：|s+e-|S1-,iS1~+e―2Na++-Si-+2（l-

84

令e-Na2sx

钠电极

电解质

下列叙述错误的是（）

A.充电时Na卡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

C.放电时正极反应为2Na++[S8+2e--Na2sx

8

D.炭化纤维素纸的作用是增强硫电极导电性能

5.（2024・新课标卷，12）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）

纳米PV________________制相憾

导电聚合物纳米eg/导电聚々物「gVi

<^\葡萄糖酸"

而满

口。。。产〈）

葡萄糖

电池工作时，下列叙述错误的是（）

A.电池总反应为2c6Hl2O6+O2=2C6Hl2。7

B.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匍萄糖，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-a

6.（2019•全国卷I,12）利用生物燃料电池原理研究室温下氨的合成,电池工作时MV2+/MV+在电极与酶

之间传递电子，示意图如下所示。下列说法错误的是（）

+秘

£HMV\电

H2

NHf|"MV?"

V极

M固氮酶

交换膜

A.相比现有工业合成氨，该方法条件温和，同时还可提供电能

2+++

B.阴极区，在氢化酶作用下发生反应H2+2MV=2H+2MV

C.正极区，固氮酶为催化剂，N2发生还原反应生成NH3

D.电池工作时质子通过交换膜由负极区向正极区移动

7.（2024•河北，13）我国科技工作者设计了如图所示的可充电Mg-CCh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CO2，使放电时CO2还原产物为MgCzOm该设计克服了MgCCh

导电性差和释放CO2能力差的障碍，同时改善了Mg?+的溶剂化环境，提高了电池充放电循环性能。

CO?、多孔

Mg

Mg(TFSI)Mg(TFSI)A碳纳

电2隔

PDA膜PDAJ米管

极

电极

MgC2O：

下列说法错误的是（）

A.放电时，电池总反应为2co2+Mg=MgC2C）4

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，Mg2+向阴极迁移

D.放电时，每转移1mol电子，理论上可转化1molCO2

8.（2024.安徽，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ZnSCU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

放里

B.电池总反应为：g+Zn获Zn2++3「

C.充电时，阴极被还原的Zn?+主要来自Zn-TCPP

D.放电时，消耗0.65gZn,理论上转移0.02mol电子

9.(2023•山东，11改编)利用热再生氨电池可实现CuSC)4电镀废液的浓缩再生。电池装置如图所示，甲、

乙两室均预加相同的CuSO4电镀废液，向甲室加入足量氨水后电池开始工作。下列说法不正确的是

()

A.甲室Cu电极为负极

B.隔膜为阳离子膜

C.电池总反应：Cu2++4NH3=[Cu(NH3)4『+

D.NH3扩散到乙室将对电池电动势产生影响

KO—Qe^>-OK

10.(2023•河北，13)我国科学家发明了一种以丁0亡和MnCh为电极材料的新型电池，其内部结

KOQ^^—OK

构如图所示，其中①区、②区、③区电解质溶液的酸碱性不同。放电时，电极材料转化

A.充电时，b电极上发生还原反应

B.充电时，外电源的正极连接b电极

C.放电时，①区溶液中的so厂向②区迁移

+2+

D.放电时，a电极的电极反应式为MnO2+4H+2e-=Mn+2H2O

答案精析

盘点核心知识

+

l.O2+4e+4H=2H2O

+

CH3OH-6e+H2O=CO2+6H

O2+4e+2H2O=4OH

CH3OH-6e+8OH=C01~+6H2O

。2+4，+2co2=2CO/

CH3OH-6e+3C0i-=4CO2+2H2O

2

O2+4e=2O-

2

CH3OH-6e+3O-=CO2+2H2O

+

O2+4e+4H=2H2O

+

CH3OH-6e+H2O==CO2+6H

+

2.H2O2+2H+2e==2H2O

xS+2e==Sx-

-

3.FeOi+3e+4H2O=Fe(OH)3+5OH

Zn-2e+2OH=Zn(OH)2

Fe(OH)3+5OH-3e=Fe0^+4H2O

Zn(OH)2+2e=Zn+2OH

+

Nai-HICoO2+me'+mNa^=NaCoO2

-+

NamC,I-»ie^=77iNa+Cn

+2+

V0j+2H+e=VO+H2O

V2+-e=V3+

4.(1)JECu2++2e==Cu(2)32

解析(2)当两侧CuSO4溶液的浓度变为3mol-L1时，放电完成，右侧CuSCU增加2mol-L-1,其质量为2

1=

mol-L'xO.lLx160g-mor32g0

精练高考真题

1.C［充电时该装置为电解池，电解池中阳离子向阴极迁移，即Zn?+向阴极方向迁移，A错误；放电时，

Zn电极为负极，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，B错误；放电时，MnO?电极为正极，正极上检测到MnOOH和少量ZnMn2O4,则正极上主要发

生的电极反应为MnO2+H2O+e=MnOOH+OH,C正确；放电时，Zn电极质量减少0.65g(物质的量为

0.010mol),电路中转移0.020mol电子，由正极的主要反应MnO2+H2O+e』MnOOH+OH-可知，若正极上

只有MnOOH生成，则生成MnOOH的物质的量为0.020mol,但正极上还有少量ZnMmCU生成，因此，

生成的MnOOH的物质的量小于0.020mol,D错误。］

2.B［放电时，负极上Pb失电子结合硫酸根离子生成PbSO4附着在负极上，负极质量增大,A错误，•储能

过程中，该装置为电解池，将电能转化为化学能，B正确；放电时，右侧为正极，电解质溶液中的阳离子

向正极移动，左侧的可通过质子交换膜移向右侧，C错误；充电时，总反应为

2+3+

PbS04+2Fe=Pb+SO^+2Fe,D错误。］

3.C［放电时，Zi?+可插入V2O5层间形成ZnvV2O5HH2O,V2O5发生了还原反应，则放电时V2O5为正极，

A正确；Zn为负极，放电时Zn失去电子变为Zn?+,阳离子向正极迁移,则放电时Zi?+由负极向正极迁移，

B正确；电池在放电时的总反应为xZn+V2O5+77H2O=ZnAV2O5nH2O，则在充电时的总反应为

ZnvV2O5nH2O—rZn+V2O5+«H2O,C不正确；充电时阳极上ZnNzC^aHzO被氧化为V2O5,则阳极的电极

反应为Z&V2O5-“H2O-2xe-=xZn2++V2O5+"H2O,D正确。］

4.A［充电时为电解池装置，阳离子移向阴极，Na+由硫电极迁移至钠电极，A错误；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，即电子在外电路的流向为a-b,B正确；将题给硫电极发生

+

的反应依次编号为①②③，由9①+［x②+③可得正极的反应式为2Na+JS8+2e-Na2S.v,C正确；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。］

5.C［该装置为原电池,a为正极,电极反应为O2+4e+2H2O=4OH,b为负极，发生反应：Cu2O-2e

+2OH=2CUO+H2O,在负极区，葡萄糖被CuO氧化为葡萄糖酸：C6Hl2C)6+2CuO=C6Hl2O7+CU2O；电池

的总反应为2c6Hl2O6+O2=2C6Hl2O7,A正确；CuO将葡萄糖氧化为葡萄糖酸，自身被还原为Cu2O,

Cu2O在b电极上失电子转化成CuO,因此，CuO通过Cu(II)和Cu(I)相互转变起催化作用，B正确；由

反应2c6Hl2C)6+O2^2C6Hl2。7可知，1molC6Hl2。6参加反应时转移2mol电子，消耗18mg(0.1mmol)葡萄

糖时，理论上a电极有0.2mmol电子流入,C错误；原电池中阳离子从负极向正极迁移，故Naf迁移方向

为b-*a,D正确。］

6.B［相比现有工业合成氨，该方法选用酶作催化剂，条件温和，同时利用MV+和MV?+的相互转化，化

学能转化为电能，故可提供电能，故A正确；左室为负极区，MV+在负极失电子发生氧化反应生成MV2+,

电极反应式为MV+-e-=MV2+,放电生成的MV?+在氢化酶的作用下与a反应生成川和MV+,反应的方

2+++

程式为H2+2MV=2H+2MV,故B错误；右室为正极区，MV?+在正极得电子发生还原反应生成MVf,

电极反应式为MV2++e=MV+,放电生成的MV+与用在固氮酶的作用下反应生成NH3和MV?+,故C正

确；电池工作时，氢离子(即质子)通过交换膜由负极向正极移动，故D正确。］

7.C［放电时C02转化为MgC2O4,碳元素化合价由+4价降低为+3价，C02发生还原反应,所以多孔碳纳

2+

米管电极为正极，电极反应式为Mg+2CO2+2e==MgC2O4,Mg电极为负极，电极反应式为Mg-2e

2+

=Mg,则放电时电池总反应为2CO2+Mg=MgC2O4,A正确；充电时,多孔碳纳米管电极上发生氧化

反应，为阳极,与电源正极连接，B正确；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?+向阴极移动，C错误；根据放电时的电极总反应2cO2+Mg=MgC2O4可知，每转移1