1 新型化学电源-【创新教程】2026年高考化学大二轮专题增分方案学生用书

专题三 电化学 工 G 选择题突破三 1.新型化学电源 突破核心透视 O硫 1.化学电源认知模型 .Li2S6 DO ●锂 2.4 充电 ● 电子移动方向 OO 2.1 原 电极产物 氧化产物 Li-S 反应过程 失 还原产物 阳离子 放电 Li2S2 维 度 Ⅲ 电极反应物 电 还原剂 阴离子 安全 氧化剂 环保 电压 负 成本 技术维度 电子转移数/硫原子 0.5 2.0 材料 亭酥 418 1670 容量(mAh·g 装置维度 金属一硫电池工作原理 2.有机材料电池 以锂一硫电池为例：负极金属锂被氧化释放出锂 作为一种新型的电池技术，有机材料电池利用有 离子和电子；锂离子和电子分别通过电解液、外 机物作为电极材料，相较于传统的无机材料电 部负载移动到正极；单质硫在正极被还原成放电 产物硫化锂。 池，具有更高的能量密度、更轻的重量以及更好 4.液流电池 的柔韧性，为电池技术的发展开辟了新的道路。 液流电池的基本装置如图所示，液流电池的正、 有机材料电池的工作原理主要基于有机物在电 负极电解液储罐是完全独立分离放置在堆栈外 化学反应中的特性。在有机材料电池中，有机物 部的，通过两个循环动力泵将正、负极电解液通 过管道泵入液流电池堆栈中并持续发生电化学 作为电极材料，通过氧化还原反应产生电流。这 反应，通过将化学能与电能进行相互转换作用来 种反应过程中，有机物分子中的电子被抽取出 完成电能的储存和释放。由于液流电池的电解 来，形成负离子，而正离子则留在原来的位置。 液为水溶液，其化学反应基本都发生在水溶液 中，所以液流电池不存在任何爆炸或者发生火灾 通过外部电路，电流得以产生并输送到外部设 的安全隐患危险，具有相当高的使用安全性；而 备。与此同时，正负离子的分离使得电极材料内 且其电化学极化反应相对较小，所以可以进行深 部产生电位差，从而保持电池的电压。 度的充放电作业，循环次数多使得电池寿 命更长。 3.金属一硫电池 电源/负载 (a) 锂-硫电池 (b) 电极A 负载/电荷 SEI 电解液 电解液2 009oPof 、 电解液 存储罐 用 隔膜 LiPSs传输 O 5.浓差电池 浓差电池，顾名思义，是利用物质的浓度差产生 Li ←→Li+e 电势的一种装置。两侧半电池中的特定物质有 锂嵌人/脱出 硫氧化还原 浓度差，由于浓度差导致半电池上发生的氧化还 S←→LizS 原反应程度不同，从而产生不同的电势。 ·31· 1化学 电解质浓差电池由两个材料相同的金属或金属微 满分模板 溶盐，插人浓度不同的相同电解质溶液中构成。 可充电电池工作原理分析流程 金属电极构成的电解质浓差电池 一定 Ag AgNO3 (a)AgNOs (a2)Ag 放电一原电池：充电一电解池 装置类型 ↓ 二判 放电时的正极为充电时的阳极，放 Ag Ag 电极名称 电时的负极为充电时的阴极 0.1 mol/L 1 mol/L 放电时的正极反应式颠倒整理过来 AgNO,溶液 三写 为充电时的阳极反应式；放电时的 阴离子交换膜 AgNO3溶液 电极反应式 负极反应式颠倒整理过来为充电时 NO3ˉ由高浓度（右）向低浓度（左）扩散 的阴极反应式 负极(A):Ag-e==Ag 放电时，阳离子移向正极，阴离子移 正极(B):Ag十+e=Ag 四看 向负极；充电时，阳离子移向阴极 反应的结果是浓溶液变稀，稀溶液浓度升高，最 离子移向 (接电源负极)，阴离子移向阳极（接 终趋于平衡。 电源正极) 高考经典再研 3.(锂-氢可充电电池 气体扩散电极 惰性电极 1.（燃料电池与反应机理2025·广东卷)某理论研 究认为：燃料电池（图b)的电极I和Ⅱ上所发生 2025·安徽卷)研 反应的催化机理示意图分别如图a和图c,其中 究人员开发出一种 O2获得第一个电子的过程最慢。由此可知，理 锂-氢可充电电池 储氢容 电解质溶液 固体电 有机电 论上 ( (如图所示)，使用 气体 前需先充电，其固 LiH-PO H'te H 体电解质仅允许 ● HH 6 L十通过。下列说法正确的是 A.放电时电解质溶液质量减小 H'so H'te-iii H2O 质子交换膜 B.放电时电池总反应为H2+2Li一2LiH a b C.充电时I计移向惰性电极 A.负极反应的催化剂是i D.充电时每转移1mol电子，c(H)降低1mdl·L1 B.图a中，i到i过程的活化能一定最低 4.(双选)（浓差电池|2023·山东卷）利用热再生氨 C.电池工作过程中，负极室的溶液质量保持不变 D.相同时间内，电极I和电极Ⅱ上的催化循环 电池可实现CuSO4电镀废液的浓缩再生。电池 完成次数相同 装置如图所示，甲、乙两室均预加相同的CuSO4 2.(铝一硫电池|2023·福建卷)一种可在较高温下 电镀废液，向甲室加入足量氨水后电池开始工 安全快充的铝一硫电池的工作原理如图，电解质 作。下列说法正确的是 () 为熔融氯铝酸盐（由NaCl、KCI和AICl3形成熔 NH 点为93℃的共熔物)，其中氯铝酸根[Al,C13+1 (n≥1)门起到结合或释放A13+的作用。电池总 反应：2AI十3xS放电A2(S,)3。下列说法错误 充电 的是 CuSO4 低温 v 溶液 热解 +钨丝 铝 隔膜 A.甲室Cu电极为正极 熔融氯铝酸盐 S单质 B.隔膜为阳离子膜 C.电池总反应为：C++4NH—[Cu(NH)4]2 A.AlmC13+1含4n个A1一C1键 D.NH3扩散到乙室将对电池电动势产生影响 B.Al,Cl3m+1中同时连接2个A1原子的C1原子 有(n-1)个 变式集训典题 C.充电时，再生1molA1单质至少转移3mol电子 1.(生物质电池|2025·九省联考)某生物质电池原 D.放电时间越长，负极附近熔融盐中n值小的 理如图所示，充、放电时分别得到高附加值的醇 Al,CI3w+1浓度越高 和羧酸。下列说法正确的是 ( ) 水垢的形成。水中溶解有碳酸氢钙，一点也看不出来。但当把含有碳酸氢钙的水放到锅中烧时，碳 ·32·酸氢钙在受热后，逐渐分解，又转变为原来的二氧化碳、水以及碳酸钙。这些含有碳酸钙的开水倒在茶壶 或者热水瓶内，碳酸钙就逐渐深入瓶底或附结在内壁上，时间一长，碳酸钙结起，就成了“茶垢”。 上篇专题三电化学 剂（生长在泡沫镍 C00 电极上)，在电池 Mg Coo2NiosOOH/ 和电解池中同时 海水 2 4 KOH溶液 海水 CHOH Coo2Nio*(OH)2 产生氢气。下列 Mg(OH), KOH溶液 关于该系统的说 阳离子交换膜 法错误的是 ( CHO产品 糠醛 A.将催化剂生长在泡沫镍电极上可提高催化效率 A.放电时，正极电极反应为：( 0 CHO+H2O- B.在外电路中，电子从电极1流向电极4 C.电极3的反应为：4OH-一4e--2H2O+O2↑ 2e= ,0c00H+2H D.理论上，每通过2mol电子，可产生1molH2 4.(储氯电池2025·黑吉辽蒙卷)一种基于Cu2O B.放电时，Coa2i.8(OHD2转化为Co,2 Nio.8OOH 的储氯电池装置如图，放电过程中a、b极均增 C.充电时，K+通过交换膜从左室向右室迁移 重。若将b极换成Ag/AgC1电极，b极仍增重。 D.充电时，阴极电极反应为：心 CHO +2H2O 关于图中装置所示电池，下列说法错误的是 ( 0 +2e= CH2OH+20H 负载 2.(新型有机燃料电池2023·河北卷)我国科学家 进料口 出料口 Cu2O/ Cu2(OH)CI NaCI溶液 NaTiz(PO)3/ Na Ti2(PO4)3 发明了一种以 和MnO2为电 A.放电时Na+向b极迁移 极材料的新型电池，其内部结构如图所示，其中 B.该电池可用于海水脱盐 ①区、②区、③区电解质溶液的酸碱性不同。放 C.a极反应：Cu2O+2H2O+C1--2e Cu2 (OH)3C1+H D.若以Ag/AgCI电极代替a极，电池将失去储 电时，电极材料KO OK 转化 氯能力 5.(锂离子电池|2025·河北卷)科研工作者设计了 一种用于废弃电极材料Li,CoO2(.x<1)再锂化 的电化学装置，其示意图如下： 为 LA B 直流电源 参比电 02 Li.CoOz Li2SO4 阴离子交换膜 阳离子交换膜 电极 溶液 a 极 电 极 已知：参比电极的作用是确定Li,CoO2再锂化 KS0溶液 为LiCoO2的最优条件，不干扰电极反应。下列 ①区 ②区 ③区 说法正确的是 () A.Li,CoO2电极上发生的反应：Li,CoO2十xe 下列说法错误的是 +xLi—-LiCoO2 A.充电时，b电极上发生还原反应 B.产生标准状况下5.6LO2时，理论上可转化 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-向②区迁移 己，ol的1i.co0, D.放电时，a电极的电极反应式为MnO2+4H C.再锂化过程中，SO向Li,CoO2电极迁移 +2e-Mn2++2H2O D.电解过程中，阳极附近溶液pH升高 3.(Mg-海水电池2025·甘肃卷)我国科研工作者 C温攀提污 设计了一种Mg海水电池驱动海水(pH=8.2) 学习至此，请完成配套专题强化练9 电解系统（如图），以新型MoNi/NiMoO4为催化 ·33·1化学 3.答案：(1)大于HBO,分子中的B采取sD2杂化，而 晶体中S除与该晶胞中的2个As键合外，还与相邻晶 BH中的B采取sp杂化，sp杂化形成的键角大于sp 胞中的2个As键合，故晶体中单个Sn与4个As键合 杂化形成的键角 (2)①因为m<a<n,所以距离点2(Au)的最近的CI (2)小S()的空间结构为正四面体形，键角为109°28'， 有：上面的面心和中间体内的C1,故点2(Au)的配离子 SeO,的空间结构为平面正三角形，键角为120° 化学式为[AuCl2];距离点2(Au)的最近的CI有：下 (3)>晶体中Si和N原子都采取sp杂化，N原子上 面六面体的前后左右四个面的面心位置的C,故点 有孤电子对，由于孤电子对与成键电子对的排斥力更 3(Au)的配离子化学式为[AuCl,厂； 大，使得Si一N一Si键角较小 分数坐标是指x、y、之三个方向上的距离分别占晶胞长 考向4 宽高的比例，如图所示，晶胞内部点2原子位于上面立方 对点题型集训 体的体心位置，以原子1为原，点建立坐标系，则点2原子 1.解析：(1)由晶胞结构知，C1位于8个顶点，O位于体心， K位于面心，1个晶胞中含C1:8×日=1个含01个、 的分数生标为（合：古：） ②根据图示可知：若一个单环状离子中Si原子数为n(n 含K:6X号=3个，该化合物的化李式为K,C10:由图可 ≥3)，则含有n个四面体结构，含有的氧原子数目比n个 硅酸根离子恰好少n个O原子，即：含有n个Si原子，则 知，C1的配位数为8X3=12:该化合物可看成KC1· 含有3n个氧原子，带有的负电荷为：n×(-2)=一2n,故 2 其化学式为[SiOm]2" K,O,故该化合物与足量NH,C1溶液反应生成KCI和 答案：(1)4(0.5,0,0.25)、(0.5,0.5,0)4 NH,·H,O,反应的化学方程式为K,CIO十2NH,C1 H.O-3KC1+2NH,·H,O。 (2)①[AuCL,] AuCl /11n十0.5m 221 m十n (2)由PbS晶胞结构图可知，该晶胞中有4个Pb和4个 ②[Si,On] S,距离每个原子周围最近的原子数均为6，因此Pb的配 专题三 位数为6。设NA为阿伏加德罗常数的值，则VA个晶胞 选择题突破三 1新型化学电源 的质量为4×(207十32)g,NA个晶胞的体积为VA 高考经典再研 (594×101°cm)3,因此该晶体密度为 1.C [该燃料电池为氢氧燃料电池，由图可知该原电池的 4×(207+32) 956 NX694X10g·cm（线Nx69X10Tg 电解质溶液为酸性，氢气发生氧化反应，做负极，电极反 应式为：H2一2e一2H;氧气发生还原反应，做正极， ·cm)。 电极反应式为：02十4e十4H =2H,0。 答案：(1)12K,C1O K CIO+2NH CI+H,O A.由分析可知，氧气发生还原反应，做正极，正极反应的 3KCI+2NH·HO 4×(207+32) 催化剂是1，A错误；（催化剂的判断）B.图a中，1到ⅱ (2)6 VaX(594X101)g·cm3(或 过程为O,获得第一个电子的过程，根据题中信息，O 956 获得第一个电子的过程最慢，则到ⅱ过程的活化能 VAX(594X10)8·cm3) 定最高，B错误；（题干信息获得第一个电子的过程最慢） 2.解析：由题图知，Ca+个数为2十4× 6+4X2=3,CN号 C.氢气发生氧化反应，做负极，电极反应式为：H2一2e 2H,同时，反应负极每失去1个电子，就会有一个 个数为2+2X1 十2X=3,则其化学式为CaCN2;根 6 H通过质子交换膜进入正极室，故电池工作过程中，负 极室的溶液质量保持不变，C正确；D.由图a、c可知，氧 气催化循环一次需要转移4个电子，氢气催化循环一次 据六方最密堆积图 以上面的面心分析 需要转移2个电子，相同时间内，电极【和电极Ⅱ上的催 化循环完成次数不相同，D错误。] 2.D[A.Al,CIn+1的结构为 下面灰色的有3个，同理上面也应该有3个，本题中分析 A—CA-CI· Al-CI $ 以1个 CI CI AL,Cl+1中含4n个A-C1键，A正确；B.由AL Clm+1的 得到88 88,以这个CN进行分析，共俯税图为 结构可知同时连接2个A1原子的C1原子有(n一1)个，B 正确：C.由总反应可知充电时，再生1molA」单质需由 铝离子得到3mol电子，所以至少转移3mol电子，C正 确；D.由总反应可知放电时间越长，负极铝失去电子生成的 铝离子越多，所以n值大的ACm+1浓度越高，D错误。] 3.C[金属锂易失去电子，则放电时，惰性电极为负极，气 体扩散电极为正极，电池在使用前需先充电，目的是将 ●b,因此距离最近的钙离子个数为6，其配位 LH,PO,解离为Li和HPO,,则充电时，惰性电极为 阴极，（根据金属锂的性质判断电池正负极）电极的反危 数为6。 为：Li十e—Li,阳极为气体扩散电极，电极反应：H 答案：CaCN26 -2e十2H,PO—2HPO,放电时，惰性电极为负 3.解析：(1)由四方晶系CdSnAs2 极，电极反应为：Li一e一Li,气体扩散电极为正极 晶胞及原子的分数坐标可知， 有4个Sn位于棱上，6个Sn位 电极反应为2HPO,十2e—2H,PO,十H24,据此解 于面上，则属于一个晶胞的S加 答。A.放电时，L会通过固体电解质进入电解质溶液， 2a pm 的个数为4×1/4十6×1/2=4。 同时正极会生成H2进入储氢容器，当转移2mol电子 与Cd(0,0,0)最近的Sn原子为 时，电解质溶液质量增加7g/mol×2mol一1molX 如图所示的a、b两个Sn原子，a 2g/mol=12g,即电解质溶液质量会增大，A错误；B.放 位置的Sn的分数坐标为(0.5， 电时，由分析中的正、负电极反应可知，总反应为2Li十 0,0.25),b位置的Sn的分数坐 2HPO1一-H2个十2LiH2PO1,B错误；C.充电时，Li 标为(0.5,0.5,0)。CdSnAs2 向阴极移动，则Li向惰性电极移动，C正确；D.充电时 224· 参考答案丨 每转移1mol电子，会有1molH与H2PO结合生成 HPO,但不知道电解液体积，无法计算c(H+)降低了 多少，D错误。] 是KO OK电极，①为酸性溶液是二氧化锰电 4.CD[A.向甲室加入足量氨水后电池开始工作，则甲室 Cu电极溶解，变为铜离子与氨气形成[Cu(NH2),]2+, 极，充电时，b电极上得电子，发生还原反应，A正确；充 因此甲室Cu电极为负极，故A错误；B.在原电池内电 电时，外电源的正极连接电极，电极失去电子，电极反 路中阳离子向正极移动，若隔膜为阳离子膜，电极溶解 应式为Mn2++2H20-2e =MnO,+4H+,B错误； 生成的铜离子要向右侧移动，通入氨气要消耗铜离子， 放电时①区溶液多余的SO向②区迁移，C正确：放电 显然左侧阳离子不断减小，明显不利于电池反应正常进 时a电极的电极反应式为MnO,十4H+十2e一Mn 行，故B错误：C.左侧负极反应式是Cu一2e十4NH 十2H,O,D正确。 —[Cu(NH,)12+,正极反应式是Cu++2e一Cu,则 3.D「由图可知，左侧为原电池，右侧为电解池，电极1为 电池总反应为：Cu+十4NH一[Cu(NH)1]2+,故C正 负极，发生氧化反应，电极反应式为：Mg一2e十2OH 确：D.NH,扩散到乙室会与铜离子反应生成 =Mg(OH)2,电极2为正极发生还原反应，电极反应 [C(NH)1]+,铜离子浓度降低，铜离子得电子能力减 式为：2H2O十2e一H2◆十2OH,右侧为电解池，电 极3为阳极，产生氧气，电极4为阴极，产生氢气。 弱，因此将对电池电动势产生影响，故D正确。] A.催化剂生长在泡沫镍电极上可加快电解速率，提高催 变式集训典题 化效率，A正确；B.根据分析，电极1是负极，电极4为 1.D 阴极，电子从电极1流向电极4，B正确；C.由分析可知 0 CHO +2H2O+2e 0 CH:OH-20H 电极3为阳极，发生氧化反应，生成氧气，电极3的反应 充电（阴极） 为：4OH一4e—2H,O十O2个，C正确；D.根据分析 可知，电极2和电极4均产生氢气，理论上，每通过2ol 电子，可产生2molH2,D错误。] 4.D[放电过程中a、b极均增重，这说明a电极是负极， 电极反应式为Cu,O十2H,O十C1 -2e 2e+30H 0 c00+2H,0 Cu2(OH),C1十H,b电极是正极，电极反应式为 放电（负极） NaTi,(PO)+2e2Na= =NaTi,(PO,),,据此解 Co Ni.OOHe 答。A.放电时b电极是正极，阳离子向正极移动，所以 Coo.2 Ni.&(OH)2 Na向b极迁移，A正确；B.负极消耗氯离子，正极消耗 -e 钠离子，所以该电池可用于海水脱盐，B正确；C.a电极 放电时，负发生氧化反应，心0转化为心 C00 是负极，电极反应式为Cu,O十2HO十CI一2e 所以放电时，Rh/Cu是负极。充电时，Rh/Cu是阴极。 Cu(OH),C1十H,C正确：D.若以Ag/AgCI电极代替 极，此时Ag失去电子，结合氯离子生成氯化银，所以电 放电时，负极糠醛发生氧化反应生成C00,故A错 池不会失去储氯能力，D错误。] 5.B[Li,CoO2电极上发生的反应为Li CoO,十(1-x)e 误；放电时，正极得电子，Co.2 Ni.&OOH转化为Co.2 (1-x)Li N(OH),,故B错误；充电时，阳离子向阴极移动，充 一LiCoO2,A错误；由电极反应式可知，产 生标准状况下5.6L(即0.25mol)O2时转移1mol电 电时，Rh/Cu是阴极，K通过交换膜从右室向左室迁 移，故C错误：充电时，Rh/Cu为阴极，糠醛发生还原反 子，理论上转化之mol的Li,Co02B正确：SO为阴 应生成( 0C0m,阴校电校反应式为心0+2H,0 离子，向阳极移动，即向P电极迁移，C错误；由阳极电 极反应式可知，电解过程中，阳极产生H、消耗HO,则 +2e 0CH0H+2OH,故D正确。] 阳极附近pH降低，D错误。] 选择题突破三 2电解原理及应用 2.B 高考经典再研 1.A「据图示可知，b电极上HCHO转化为HCOO,而 MnO. HCHO转化为HCOO为氧化反应，所以b电极为阳 极，a电极为阴极，HCHO为阳极反应物，由反应机理 极 阴离子交换膜 阳离子交换膜 HO O HO O +OH -e 负极 HH -OH HH KS0溶液 ①区 ②区 ③区 HO O 号H:可知 +(0H 反应后生成 H:SO KOH H HO 转化为HCOOH。由原子守恒和电荷守 放电时， 电极材 料 转化为 恒可知，在生成HCOOH的同时还生成了H,生成的 HCOOH再与氢氧化钾酸碱中和：HCOOH十OH= HCOO十H,O,而生成的H在阳极失电子发生氧化反 应生成氢气，即2H-2e= 一H,◆，阴极水得电子生 电极反应式为KO OK 成氢气：2H,O+2e—H,+2OH- A,由以上分析可知，阳极反应：①HCHO十OH一e HCOOH+ZH,◆，②HCOOH+OH HCOO十H2O,阴极反应2HO十2e一H2◆+ 十2nK,是原电池的负极，阳离 2OH,即转移2mol电子时，阴、阳两极各生成1molH2, 共2m©1H,而传统电解水：2H,0电解2H,4+0,◆， 子增多需要通过阳离子交换膜进入②区；二氧化锰得到 转移2mol电子，只有阴极生成1molH,,所以相同电量 电子变成锰离子，是原电池的正极，电极反应式为MO 下H,理论产量是传统电解水的2倍，故A错误；B.阴极 十4H十2e—Mn2+十2H,O,阳离子减少，多余的阴 水得电子生成氢气，阴极反应为2H,O+2e—H2◆+ 离子需要通过阴离子交换膜进入②区，故③为碱性溶液 2OH一，故B正确：C.由电极反应式可知，电解过程中阴极 ·225·