第六章 专题探究6 新型电池-【5星学霸·高考白题】2026年高考化学一轮复习

专题探究6 ☑专题强化热点聚焦，重难突破限时：30mim 1.(2025·北京一模)“全氢电池”是一种新型化 学电源，能量效率可达80%，其工作原理如下 图所示。 负我 NaOH和 HC0 NC1O0.的 昆合溶液 威附层A离子变换膜吸附层B 该电池放电时，下列说法不正确的是() A.吸附层A为负极，其电极反应为H2-2e =2H B.Na通过离子交换膜由左向右移动 C.NaClO4主要作用是提高溶液的导电性 D.电池总反应为H+OH一H2O 2.(2024·广东湛江一模)我国某科研团队设计 了一种新型能量存储/转化装置。闭合K,、断 开K,时，制氢并储能：断开K2、闭合K,时，供 能。已知Zn(OH)2与A1(OH),的性质相似。 下列说法正确的是 X电极 OH H 光伏电池 G(OH OH A.闭合K,时，X电极发生还原反应 B.闭合K2时，溶液pH不变 C.闭合K,时，Z电极表面生成沉淀 D.该装置能直接将光能转化成化学能 3.(2025·浙江温州二模)某新型锂离子电池是 以嵌锂非晶硅薄膜(Li,Si)和钴酸锂(LiCoO2) 薄膜为电极的二次电池，充电时，L嵌入非晶 硅薄膜，放电时发生脱嵌，工作原理如图 所示。 第六章化学反应与电能学丽高春 新型电池 导电介质交换膜导电介质 下列说法正确的是 A.充电时，b极接电源的负极 B.充电时，a极的电极反应式为xeˉ+ xLi-xLi C.放电时，外电路通过1mole,b极质量增 加7g D.放电时，Li穿过Li交换膜向a极移动 4.(2025·重庆二模)浓差电池是利用物质的浓 度差产生电势的一种装置，当两极室离子浓 度相等时放电完成。某浓差电池的工作原理 如图所示（两室溶液的体积一直均为 200mL)。下列说法正确的是 用电器 Cu CuSO.(ag) CuSO.(ag) 6 mol-L- 2 mol-L 阴离子交换膜 A.电极Ⅱ的电势高于电极I B.电子从电极I流出经用电器流入电极Ⅱ C.电极I的电极反应式为Cu-2e=Cu D.放电结束后，左右两室溶液质量变化量 相等 5.一种在300℃下工作的新型锂一二硫化亚铁 热电池的截面结构如图所示，LLZTO导体管 只允许通过。当用1.8V电压充电后，电 池正极材料中S、Fe的原子个数比为1.02（不 计Li,S,下同)；2.3V电压充电后，S、Fe的原 子个数比为2.01。下列说法不正确的是 ( 081 学霸高春白题化学 负极集流器 A,0,绝缘体 山ZT0导体管 FeS, 正极集流器 A.A山，0，绝缘体隔离正负极，使化学能有效地 转化为电能 B.电池工作时，负极发生反应：2Li+S2-2e -Li,S C.电池正极材料的变化为FeS2一一FeS 一Ffe D.电池总反应可表示为2xLi+FeS2 放 充电 xLiS+FeS2-x 6(2024·湖南长沙-模)以0> OK OK 和N,N-二蒽醌-花二亚胺(PTCDI--DAQ)作 电极的新型有机钾离子电池的综合性能达到 了世界领先水平，该电池的工作原理如图。 下列说法正确的是 ( 电源 OK PTCDI-DAO KO OK KO O K。-PTCDI--DAQ A.放电时，b极为负极 B.放电时，a极电极反应式为 C.充电时，K由a极移向b极 D.充电时，a极与电源正极相连 7,(2025·天津二模)一种新型短路膜电池分离 C02装置如下图所示。下列说法中，不正确 的是 0821 出口A .C0 空气（含C0, 出口B H HCO. H HCO HCO HCO 00 0 正极 CO co 002 短路膜C0,分离器 模块示意图 0H、C0 CO. 化学与传输示意图 A.负极反应为H2+20H-2e=H20 B.正极反应消耗22.4L02(已转化为标准状 况)，理论上需要转移4mol电子 C.该装置用于空气中C0,的捕获，C0,最终 由出口B流出 D.短路膜和常见的离子交换膜不同，它既能 传递离子，还可以传递电子 8.(2024·广东梅州一模)国内首创的电化学脱 嵌法盐湖提锂是通过“富锂态吸附材料（阳极） |支持电解质1阴离子膜1卤水欠锂态吸附材 料（阴极）”实现盐湖卤水中锂的高效选择性提 取和富集，且高选择性提取锂的磷酸铁 (FePO)离子筛价廉易得，可反复使用。工作 原理如图所示，下列说法不正确的是() LiFePO FePO 支电解质 阳极脱视 阴离子膜 阴极嵌锂 (锂富集) (锂提取) A.该离子筛高选择性提取锂而不提取Na、 K的原因是Li半径小，能嵌入离子筛 B.阴极室发生的电极反应式为FePO,+Li+ e—-LiFePO, C.卤水中的C通过阴离子膜进人阳极室以 维持整个体系的电荷平衡 D.以5A的电流电解32分钟后，阳极板质量 减轻1.4g(F=96000C·mol1)4H一2V02+2C0,↑+3H,0,C错误：电解时阴极发生还原反应， 电极反应为V02*+e+2H一V++H,0,D正确。 6.(1)阳(2)C02+2N0+18H+16eC0(NH2)2+7H20 解析：(1)由图可知，水在b电极失去电子发生氧化反应生成氧气， 故b是电解池的阳极。(2)电解过程中二氧化碳和硝酸根离子在阴 极得到电子发生还原反应生成尿素，根据得失电子守恒和电荷守恒 配平电极反应式为C02+2N05+18H+16eC0(NH2)2+7H,0。 7.(1)H2(2)C02+6e+6H-CH30H+H20 解析：(1)结合图示可知，H通过质子交换膜流向阴极区，因此右侧 电极区为阴极，当溶液酸性增强，阴极法拉第效率降低，则通过电极 的电子部分生成了其他气体，结合题意可得电极反应式应为2+ 2e—H2↑，因此气体a的分子式为H2。(2)结合图示可知，右侧 电极区为阴极，CO,在阴极得到电子生成甲醇，因此阴极电极反应式 为C02+6e+6HCH30H+H20。 8.(1)C02+6e+5H20CH,0H+60H(2)阳极区发生电极反应 2H20-4e一4H'+02↑，阴极区产生的C0透过阴离子交换膜 进人阳极区，发生反应C0+2H=C02↑+H20,产生C02 解析：(1)若阴极C0,的还原产物为CHOH,则生成CH,OH的电极 反应式为C02+6c+5H20一CH,0H+60H。(2)电极I为阳极， 阳极区产生C02的过程可描述为阳极区发生电极反应2H,0-4: 一4H+02↑，阴极区产生的C0透过阴离子交换膜进人阳极 发生反应C0+2HC021+H0,产生C02。(3)阴极生成碳酸 根离子，发生的反应为二氧化碳和氢氧根离子生成碳酸根离子和 水：C02+20H=C0+H20:在阴极区C02每得到1mol电子， 同时H20也会得到等物质的量的电子，若生成1mlCH2OH,消耗 1malC02得6mol电子，生成6mol0H,H20也会得到6mal电子， 生成6mol0H,共12mol0H,发生反应C02+20H一C0 +H20.消耗6m%lC02,阴极共消耗7molC02,根据选择性公式 Q品，0阳选得性的理论是大值)一-宁 专题探究6新型电池 1,A解析： 吸附层A上氧气失电子与 吸附层B为正极，发 氨氧板离子结合生成水， 生还原反应，正极反 发生氧化反应，吸附层A 应式为2e+2H—H1 为负规，负极反应式为 H,-2e+20H-2H.0 负战 H H NaOH和 HCO,和 NaCl0,的 NaCO,的 混合溶液 混合溶液 吸附层A 离子匀换展吸斯层B 总反应为H+O日一H0.原电池工作时 阳离子移向正极，阴离子移向负极。 吸附层A为负极，H2失去电子生成H,电极反应为H2-2e+20H 一2H20,A错误：原电池中阳离子向正极移动.由分析可知，吸附 层A为负极，吸附层B为正极，Na通过离子交换膜由左向右移动，B 正确：由分析可知，该原电池的总反应为H+0H一H20,NC1O4 在水溶液中完全电离，主要作用是提高溶液的导电性，C正确；右边 吸附层B为正极，发生还原反应，正极电极反应是2H+2 一H2↑，左边吸附层A为负极，发生氧化反应，电极反应是H2一 2e+20H2H20,因此总反应为H'+0H一H,0,D正确。 2.B解析：闭合K2时，X电极发生反应Ni(0H)2+OH-e NiOOH+H20,Ni元素化合价升高，发生氧化反应，A错误：闭合 一学霸高考·白 K,时，P1电极发生反应2H20+2c一20H+H2↑，X电极发生反 应Ni(OH)2+0H-e=NiOOH+H20,电池总反应为2Ni(0H)2 2 NiOOH+H2↑，溶液中0H被度不变，pH不变，B正确：闭合 K,时，Zn电极作原电池负极，表面发生反应Z加-2e+40川 [Z知(0H),]2,表面没有沉淀生成，C错误：该装置将光能先转化为 电能，再转化为化学能，D错误。 3.C解析：充电时，电解质的阳离子移向阴极，该电池充电时，1嵌入 非品硅薄膜，因此充电时极为阴极，放电时为负极。根据分析知， 充电时，b极为阳极，接电源的正极，A错误：充电时，a极的电极反应 式为xi+xe+Si一山，Si,B错误；放电时，外电路通过1mole,b 极将嵌入1mol,因此b极质量增加7g,C正确：放电时，阳离子 向正极移动，因此a极区的穿过交换膜向b极移动，D错误。 4.D解析：该装置中电极1为正极，电极反应式为Cu2++2e Cu, 电极Ⅱ为负极，电极反应式为Cu-2e 一Cu2*,S0子通过阴离子交 换膜从左往右移动。电极Ⅱ的电势低于电板I,A错误：电子应从电 极Ⅱ流出经用电器流入电极I,B错误：电极】的电极反应式为 Cu2++2e一Cu,C错误：放电结束后，左右两室溶液浓度均为 4m·L',左侧溶液诚少的质量与右侧溶液增加的质量相等，D 正确。 5.B解析：为使化学能有效地转化为电能，需要用A山，0，绝缘体隔离 正负极，A正确：根据IZO导体管只允许i*通过，因此电池工 作时，负极发生反应：Li-e一i,B错误：根据用18V电压充电 后，电池正极材料中S,Fe的原子个数比为102（不计i2S,下同）： 23V电压充电后，S、Fe的原子个数比为2.01，说明电池正极材料的 变化为FeS,一FeS一Fe,C正确；根据在300℃下工作的新型 俚一二硫化亚铁热电池，则电池总反应可表示为2xi+FS,充电 放电 i,S+FS2-,D正确。 6.B解析：根据该电池的工作原理图可得，放电时，a电极为原电池负 极，发生氧化反应，b电极为原电池正极，发生还原反应，A错误：放 电时，a电极反应式为： 0 -2= 00 0 0 0 0 B正确：充电时，a电极为阴极，发生还原反应，b电极为阳极，发生氧 化反应，阳离子(K)由阳极(b电极)移向阴极(a电极)，C错误：充 电时，a电极为阴极，连接电源负极，D错误。 技巧点拨 对于有机电池或电解池，若其中一个电复反应是无机反应，可先根 据无机反应的类至判断发生有机反应的电校类型。若两个电极反 应均为有机反应，可将复杂有机物中的日，0等元素的化合价看作 常舰化合价(H元素为+1价、0元素为-2价等)，然后推斯C元素 的化合价及变化情况，进而确定反应类型：也可极据有机物中H、 0元素的增减情况确定其反应类型。 7.A解析：氢气通人极为负极，电极反应式为H2-2e一2H,A错 误：标准状况下22.4L02的物质的量为1ml,结合分析可知，正极 反应式为02+2H20+4e一40H,则此时理论上需要转移4mol电 子，B正确：由图可知，该装置用于空气中C02的辅获，C02→C0→ HCO,H与HC0;反应生成C02,则C02最终由出口B流出，C正 确：由图可知，短路膜中存在电子运动，和常见的离子交换膜不同， 它既能传递离子，还可以传递电子，D正确。 8.D解析：电子层数越多半径越大，电子层数相同时，核电荷数起大， 半径越小：锂离子半径小于Na、K,导致L'能嵌入离子缔，从而能 高选择性提取锂而不提取Na',K·,A正确：阴极室中FcPO,得到电 子发生还颜反应生成1 iFePO.4,发生的电极反应式为FePO,+i+e 一LiFePO4.,B正确：装置中为阴离子膜，反应过程中卤水中的C 通过阴离子膜进人阳极室以维持整个体系的电荷平衡，C正确：5A 的电流电解2分钟后，转移电子6测0。l=01m,则用授板释 ·化学·031 放出0.1m0l1i,质量减轻0.7g,D错误。 第六章综合测试 1.A解析：电解饱和食盐水的过程中，阴极发生反应2H,0+2e 一H2↑+20H,阴极区氢氧根离子浓度增大，碱性不新断增强，A错 误；铅酸蓄电池放电时，P%作负极，Ph02作正极，电子通过导线由负 极P%流向正极PO2,B正确：在铁制品上镀铜，铁是待镀金属，钢作 为镀层金属.倒作阳极，失去电子：Cu-2。一Cu2,铁作阴极，铜离 子被还原：C:2*+2eˉ一Cu,C正确：铜板上的铁铆钉在中性水膜中 发生吸氧腐蚀，正极氧气得电子，电极反应式为02+4e+2H,0一 40H,D正确 2.D解析： 步骤I时，启动电源乙，使海水中L'进入MO,结构形成 Li,Mn,0,MnO中锰元素的化合价降低，作阴极，与电源 乙的负极相连，电极反应式为2MnO+ai+m一iMnO: 腔室2中的Na向阴极移动。进入MO,所在腔室，B正确：电 极b作阳极，连接电源乙正极，电板反应式为2H,O4e 03T+4,A正确。 电源甲 电源乙 腔室1 腔室2 MnOz 0.I mol-L 0.5 mol-L OH溶液 NaS0,溶液 6 阳离子 阳离子 文换膜 海水 交换膜 步骤Ⅱ时，关闭电源乙和海水通道，启动电源甲，向电 极a上通入空气，使LiMn,O,中的i脱出进入腔室1，则 电极a为阴极，电极反应式为2H,0+0+4e一40H,阳 极的电极反应式为Li,Mn,0-e—ti+2Mn02,C正确： 电极为阴极，由电极反应式得，每消耗5.6L0(换算成 标准状况)，即0.25l02,转移电子数为1ml,即有 1mli进入腔室1，腔室1增重：0.25ml×32gm+ 1mal×7gmol-15g,D错误。 3.B解析：根据有机电池放电示意图可知，A1电极失电子发生氧化反 应，作负极，电极反应式为3+AC-9e一4A1C+,则C0F电极 作正极。由分析可知，1作负校，失电子发生氧化反应，C0F作正 极，得电子发生还原反应，A项正确：由分析可知，负极的电极反应式 为3A1+AC-9e一4A1CI2,B项错误：电池工作时，阳离子从负 极移向正极，即A1C*从负极移向正极，C项正确：根据负极电极反 应式，负极质量减少27g,即消耗1 mol Al,理论上转移n(e)= 3n(Al)=3 27g·aF=3ml,D项正确。 27g 4.D解析：由图示信息可知阳极的电极反应式为[Cu(NH,)2]·-e+ 2NH,·H0一[Cu(NH,),]24+2H,0,阴极的电极反应式为 [Cu(NH3)z]+e+2H20Cu+2NH3·H0,阳极室可以使蚀刻 液获得再生。由分析可知，阳极的电极反应式为[C(NH,)2]一 e+2NH3·H20一[Cu(NH).]2++2H20,可以使蚀刻液获得再 生，A正确：用水泵循环多次，有利于电解蚀刻废液完全反应，可以提 高铜的回收率，B正确：结合分析，阳极的电极反应式为 [Cu(NH3)2]-e+2NH3·H20—[Cu(NH3)4]2+2H20,C正 确：阳极的电极反应式为[Cu(NH3)2]-e+2NH3·H20 [Cu(NH3):]2”+2H20,阴极的电极反应式为[Cu(NH3)z]·+e+ 2H20Cu+2NH3·H20.理论上外电路有1ml电子移动时，阴 一学霸高考·白是 极室有64gCu析出，但是阳处还有NH迁移到阴极室，阴极室的 质量减少量小于64g,D不正确。 5,B解析：由题图可知，N极为正极，M为负极，放电时正极发生还原 反应，A正确：放电时，氯离子向M极迁移，Na、Mg等金属阳离子 向N极迁移，因为离子所带电荷数不相等，根据电荷守恒，相同时间 内向两极迁移的氯离子数与阳离子数不相等，B错误：效电时M为 负极，则充电时M极为阴极，与电源负极连接，C正确：充电时，N极 为阳极，发生氧化反应，根据阳极材料，可能生成多种物质，如AgC1、 CuCl,FeOCl,阳极反应式之一是Cu+C-e一CaCl,N极固体质量 增加，D正确。 6.B解析：由题意可知，电解质溶液中的c(Ag)保持标准值时，电解 池不工作：样品进入电解池后与Ag反应，Ag浓度减小，测氯仪便立 即自动进行电解产生Ag',此时P电极Ag不会放电，H放电生 成H2,说明P电极附近离子放电的顺序：Ag<H,B错误。 7.C解析：由分析可知，多孔电极a为负极，多孔电极b为正极，故多 孔电极a的电势比多孔电极b低，A错误：由分析可知，多孔电极a 为负极，多孔电极b为正极，则02在电解质中向多孔电极a移动， 电流方向为由多孔电极b经导线流向多孔电极，B错误：由分析可 知，多孔电极a为负极，发生氧化反应，该电极反应为CH+402- 8eC02+2H20,C正确：由分析可知，负极电极反应为CH+ 402-8e一C02+2H20,则标准状况下56mLCH,在多孔电极a上 完全反应时，流入传感控制器电路的电子的物质的量为 22400al·aF×8=0.02mml,D错误 56 mL 8.（1)油(2)02NaC+2H,0电整C,t+H,↑+2Na0H②0，+4e+ 2H20一40He%>%>b%③阴极生成的氢气与阳极氯气反 应有爆炸危险：阳极区NaC与阴极区NaOH混合使制得的NaOH不 纯：0H迁移至阳极区发生反应40H-4e一02↑+2H20,生成氧 气，使氯气不纯：0州迁移至阳极区与生成的氯气发生反应，减少氯 气产量等（答任意1条即可）④75%(3）①Fe-6e+80H一 Fe0+4H,0②阴 解析：(1)为了减缓海水对钢闸门A的腐蚀，A作正极，B作负极，故 B比A活泼，b正确。(2)①电解饱和食盐水生成氢氧化钠、氢气和 氯气，化学方程式为2NC+2,0也解C,↑+H,1+2N0H:②通人 空气的电极为原电池的正极，电极反应式为02+4eˉ+2H20一 4O川：燃料电池中有阳离子交换膜，只允许阳离子通过，而燃料电池 中正极氧气得电子产生氢氧根离子，所以右侧正极区反应后氢氧根 离子浓度增加，即c%>%,左侧区域为负极区，电极反应消耗氢氧根 离子，所以负极区反应后氢氧根离子浓度诚小，即a%>b%,则a%、 b%、c%的大小关系为e%>a%>b%:③阴极生成的氢气与阳极氯气 反应有爆炸危险：阳极区NaCI与阴极区NaOH混合使制得的NaOH 不纯：0H迁移至阳极区发生反应40H-4e一0，↑+2H,0,生成 氧气，使氯气不纯：0H迁移至阳极区与生成的氯气发生反应，减少 氟气产量等：④在标准状况下，当有448L氢气放电时，转移的电子 44.8L 数为24L:m*2=4m,电解施中产生3,6L氯气转移的电子 n4inm*2=3m,n(a)=×10%=75%。 数为 33.6L 4 mol (3)①根据工业上电解浓NaOH溶液制备N2FcO:,Fe需要转化为 FO好，铁的化合价升高，发生氧化反应，因此Fe连接外电源的正极， 作阳极，电极反应式为Fe-6e+8OH一4H20+FO片：②根据电极 反应式，阳极反应会消耗溶液中的OH,为了维持反应的进行，中间 ·化学·032