大单元四 专题一 新型化学电源【精讲精练】-2026届高三化学二轮复习●大概念专题突破（新高考通用）

该高中化学讲义聚焦电化学专题中的新型化学电源，覆盖原电池模型、充电电池、浓差电池等高考核心考点，按“真题再现-核心梳理-考点突破-限时训练”逻辑架构知识，通过考点梳理、方法指导、真题训练等环节，帮助学生构建系统知识网络，突破电极反应书写、离子迁移等难点。 资料以科学思维和科学探究与实践为导向，创新采用分类讲解策略，如按电解质环境详解燃料电池电极反应式书写，培养学生模型建构能力。设置分层限时训练，配合真题案例分析，确保高效复习，助力学生提升解题能力，为教师把控复习节奏提供清晰路径。

大单元四 电化学 专题一　新型化学电源 【真题再现●明考向】 1.(2025·黑吉辽蒙卷)一种基于Cu2O的储氯电池装置如图，放电过程中a、b极均增重。若将b极换成Ag/AgCl电极，b极仍增重。关于图中装置所示电池，下列说法错误的是(　　) A.放电时Na＋向b极迁移 B.该电池可用于海水脱盐 C.a极反应：Cu2O＋2H2O＋Cl－－2e－===Cu2(OH)3Cl＋H＋ D.若以Ag/AgCl电极代替a极，电池将失去储氯能力 【答案】D　 【解析】放电时，a、b两极均增重，由两个电极及电解液组成可知，a极上Cu2O→Cu2(OH)3Cl，Cu由＋1价升高为＋2价，发生氧化反应，a极为原电池负极，b极上 NaTi2(PO4)3→Na3Ti2(PO4)3，Ti由＋4价降低为＋3价，发生还原反应，b极为原电池正极。原电池中，阳离子移向正极，即放电时，Na＋向b极迁移，A正确；由两个电极的物质转化可知，a极消耗电解质溶液中的Cl－，b极消耗电解质溶液中的Na＋，故电池工作时，NaCl浓度逐渐减小，则该电池可用于海水脱盐，B正确；结合a极的物质转化及得失电子守恒、原子守恒，可知a极的电极反应式为Cu2O－2e－＋Cl－＋2H2O===Cu2(OH)3Cl＋H＋，C正确；将b极换成Ag/AgCl电极，b极仍增重，说明b极上Ag→AgCl，该电极仍能起到储氯的作用，D错误。 2.(2025·重庆卷)下图为AgCl­Sb原电池，有关说法正确的是(　　) A.放电时，M为正极 B.放电时，N的电极反应为：Ag－e－＋Cl－===AgCl C.充电时，消耗4 mol Ag，同时消耗4 mol Sb4O5Cl2 D.充电时，M极的电极反应为：Sb4O5Cl2＋12e－＋10H＋===4Sb＋2Cl－＋5H2O 【答案】D　 【解析】由题图可知，放电时，N电极上AgCl→Ag发生得电子的还原反应，为正极，电极反应为AgCl＋e－===Ag＋Cl－，M电极为负极，电极反应为4Sb－12e－＋2Cl－＋5H2O===Sb4O5Cl2＋10H＋，充电时，N为阳极，M为阴极，电极反应与原电池相反，A、B错误；根据电极反应式和电子守恒有：Sb4O5Cl2～12e－～12Ag，由此可知，消耗4 mol Ag，同时消耗 mol Sb4O5Cl2，C错误；充电时，M极为阴极，电极反应与原电池相反：Sb4O5Cl2＋12e－＋10H＋===4Sb＋2Cl－＋5H2O，D正确。 3.(2025·四川卷)最近，我国科学工作者制备了一种Ni­CuO电催化剂，并将其与金属铝组装成可充电电池，用于还原污水中的NO为NH3，其工作原理如图所示。研究证明，电池放电时，水中的氢离子在电催化剂表面获得电子成为氢原子，氢原子再将吸附在电催化剂表面的NO逐步还原为NH3。 下列说法错误的是(　　) A.放电时，负极区游离的OH－数目保持不变 B.放电时，还原1.0 mol NO为NH3，理论上需要8.0 mol氢原子 C.充电时，OH－从阴极区穿过离子交换膜进入阳极区 D.充电时，电池总反应为4[Al(OH)4]－===4Al＋6H2O＋4OH－＋3O2↑ 【答案】A　 【解析】放电时，负极铝失去电子和氢氧根离子结合生成四羟基合铝酸根离子：Al－3e－＋4OH－===[Al(OH)4]－，当转移3 mol电子时，消耗4 mol OH－，同时正极区会有3 mol OH－通过OH－离子交换膜进行补充，OH－净消耗1 mol，故负极区游离的OH－数目会减少，A错误；氢原子将吸附在电催化剂表面的NO逐步还原为NH3，还原1.0 mol NO为NH3，由化合价变化可知，得到8 mol电子，所以理论上需要8.0 mol氢原子，B正确；充电时，金属铝为阴极，Ni－CuO电极为阳极，阴离子向阳极移动，所以充电时，OH－从阴极区穿过OH－离子交换膜进入阳极区，C正确；充电时，电池阴极反应式为4[Al(OH)4]－＋12e－===4Al＋16OH－，阳极反应式为12OH－－12e－===3O2↑＋6H2O，总反应为4[Al(OH)4]－===4Al＋6H2O＋4OH－＋3O2↑，D正确。 4.(2024·安徽卷)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 Zn­TCPP(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I＋ZnZn2+＋3I－ C.充电时，阴极被还原的Zn2+主要来自Zn­TCPP D.放电时，消耗0.65 g Zn，理论上转移 0.02 mol电子 【答案】C　 【解析】框内所示结构属于配合物，配位体中存在碳碳单键、碳碳双键、碳氮单键、碳氮双键和碳氢键等多种共价键，还有由N提供孤电子对、Zn2+提供空轨道形成的配位键，A不符合题意；由图中信息可知，该新型水系锌电池的负极是锌、正极是超分子材料；负极的电极反应式为Zn－2e－===Zn2+，因此消耗0.65 g Zn(物质的量为0.01 mol)，理论上转移 0.02 mol电子；正极上发生I＋2e－===3I－，则该电池总反应为I＋ZnZn2+＋3I－，B、D不符合题意；充电时，Zn电极为阴极，电极反应式为Zn2+＋2e－===Zn，被还原的Zn2+主要来自电解质溶液，C符合题意。 【核心梳理●明方向】 1.原电池模型(锌铜原电池) 2.充电电池原理分析 3.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。两侧电解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。 4.有机物燃料电池电极反应式的书写——以CH4燃料电池为例 (1)在酸性电池中，电极反应式用H＋平衡电荷，不能出现OH－。负极生成H＋，正极消耗H＋。 负极：CH4＋2H2O－8e－===CO2＋8H＋。 正极：O2＋4e－＋4H＋===2H2O。 电池总反应式：CH4＋2O2===CO2＋2H2O。 (2)在碱性电池中，电极反应式用OH－平衡电荷，不能出现H＋、CO2(应为CO)。负极消耗OH－，正极生成OH－。 负极：CH4＋10OH－－8e－===7H2O＋CO。 正极：O2＋4e－＋2H2O===4OH－。 电池总反应式：CH4＋2O2＋2KOH===K2CO3＋3H2O。 (3)熔融碳酸盐燃料电池(CO平衡电荷)。负极：燃料失去电子，生成CO2；正极：氧气得到电子，生成CO。 负极：CH4＋4CO－8e－===5CO2＋2H2O。 正极：O2＋2CO2＋4e－===2CO。 (4)固态氧化物燃料电池(O2-平衡电荷)。 负极：CH4＋4O2-－8e－===CO2＋2H2O。 正极：O2＋4e－===2O2-。 5.微生物燃料电池 微生物(或酶)电池是指在微生物的作用下(类似催化作用)，将化学能转化为电能的装置，其工作原理如图所示： ①微生物有利于有机物的氧化反应，促进了反应中电子的转移。 ②有机物在负极失去电子，负极反应中有CO2生成，同时生成H＋(如葡萄糖在负极发生反应：C6H12O6＋6H2O－24e－===6CO2＋24H＋)，H＋通过质子交换膜从负极区移向正极区。 【考点突破●提能力】 1.(2025·江苏省四市一模)以LiAlCl4为离子导体的铝­磷酸铁锂电池，该电池放电时Li＋嵌入Li1－xFePO4形成LiFePO4，工作原理如图所示，下列关于电池放电时的说法不正确的是(　　) A.化学能转化为电能 B.电极Al作负极 C.Li＋透过离子交换膜从右向左迁移 D.正极的电极反应：Li1－xFePO4－xe－＋xLi＋===LiFePO4 【答案】D　 【解析】该装置为原电池，可以将化学能转化为电能，A不符合题意；铝电极，铝失去电子形成铝离子，铝离子结合AlCl形成Al2Cl，同时锂离子向左移动，嵌入Li1－xFePO4形成 LiFePO4，则铝电极为负极，左侧电极为正极，B不符合题意；Li＋透过离子交换膜从右向左迁移，C不符合题意；正极发生还原反应，电极反应为Li1－xFePO4＋xe－＋xLi＋===LiFePO4，D符合题意。 2.(2025·陕西省商洛市二模)化学家发明了N2/H2生物燃料电池，以质子交换膜为隔膜，室温条件下合成了氨(工作原理如图所示)。已知工业合成氨的热化学方程式为N2(g)＋3H2(g)⥫⥬2NH3(g)　ΔH＝－92.4 kJ·mol-1。下列有关该电池的说法正确的是(　　) A.“Anode”意为正极、“Cathode”意为负极 B.已知原装置中不含有NH，则理论上燃料电池中最终不会生成NH C.“Anode”电极上发生反应为N2＋6e－＋6H＋===2NH3 D.若该电池的能量转化效率为80%，则每生成17 g NH3，理论上可放出73.92 kJ电能 【答案】B　 【解析】“Anode”极失去电子为负极、“Cathode”极得到电子为正极，A错误；每转移3 mol质子的同时，消耗3 mol H＋并生成 1 mol NH3，移动至正极的H＋不足，不能与NH3反应生成NH，B正确；“Anode”极失去电子为负极，“Cathode”极得到电子为正极，“Cathode”极上发生反应为N2＋6e－＋6H＋===2NH3，C错误；若该电池的能量转化效率为80%，则每生成17 g NH3，理论上可产生 ×92.4 kJ×80%＝36.96 kJ电能，D错误。 3.(2025·河南名校学术联盟一模联考)近日，海南大学某团队以MXene作为负极，AgCl/CuCl/FeOCl作为正极，首次报道了一种基于天然海水电解液的可充电氯离子电池。 下列叙述错误的是(　　) A.放电时，N极发生还原反应 B.放电时，发生迁移的Cl－数与阳离子数相等 C.充电时，M极与电池的负极连接 D.充电时，N极固体质量增加 【答案】B　 【解析】N极为正极，M为负极，放电时正极发生还原反应，故A不符合题意；放电时，氯离子向M极迁移，Na＋、Mg2+等金属阳离子向N极迁移，因为离子所带电荷不相等，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，故B符合题意；放电时M为负极，则充电时M极为阴极，与电源负极连接，故C不符合题意；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AgCl、CuCl、FeOCl，阳极反应式之一是Cu＋Cl－－e－===CuCl，N极固体质量增加，故D不符合题意。 4.(2025·八省联考四川卷)我国科学家发明了一种高储能、循环性能优良的水性电池，其工作示意图如下。 下列说法错误的是(　　) A.放电时，K＋从负极向正极迁移 B.放电时，Zn(OH)的生成说明Zn(OH)2具有两性 C.充电时，电池总反应为Zn(OH)＋2S2O===Zn＋S4O＋4OH－ D.充电时，若生成1.0 mol S4O，则有4.0 mol K＋穿过离子交换膜 【答案】D　 【解析】由电池装置图可知，放电时Zn为负极，电极反应为Zn－2e－＋4OH－===Zn(OH)，多孔碳为正极，电极反应为S4O＋2e－===2S2O；充电时Zn为阴极，电极反应为Zn(OH)＋2e－===Zn＋4OH－，多孔碳为阳极，电极反应为2S2O－2e－===S4O，C不符合题意；放电时为原电池，原电池中K＋向正极移动，A不符合题意；碱性环境中有 Zn(OH)生成说明Zn(OH)2能与碱反应，既能与酸反应又能与碱反应说明Zn(OH)2具有两性，B不符合题意；充电时，由电极反应2S2O－2e－===S4O，生成 1 mol S4O转移电子物质的量为2 mol，应有2 mol K＋穿过离子交换膜，D符合题意。 【限时训练】（限时：60分钟） 　新型化学电源 (选择题每题5分，满分：50分) 1.1800年意大利科学家伏打发明了世界上第一个发电器——伏打电堆，开创了电学发展的新时代。目前最先进电池之一的“比亚迪刀片电池”在结构上仍能看到伏打电堆的影子。下列说法不正确的是(　　) A.放电过程中，电流从b极经过导线流向a极 B.电池单元组越多电压越大 C.食盐水中Cl－发生电极反应：2Cl－－2e－===Cl2↑ D.放电过程中，Na＋从Zn片移向Cu片 【答案】C　 【解析】由题图可知，该电池是原电池，锌比铜活泼，所以Zn作负极，Cu作正极，电流从正极b极经过导线流向负极a极；放电过程中，电流从b极经过导线流向a极，A不符合题意；电池单元组越多，电势差越大，电压越大，B不符合题意；Zn为活泼金属，失电子产生锌离子：Zn－2e－===Zn2+，氯离子不放电，C符合题意；放电过程中，阳离子Na＋从负极Zn片移向正极Cu片，D不符合题意。 2.(2025·山西省晋城市二模)由Cu2S制备 CuSO4工作原理如图所示。下列有关说法错误的是(　　) A.X交换膜为阴离子交换膜 B.该电池工作时，电子由M极经过导线移向N极 C.当外电路转移1 mol e－，交换膜右侧溶液质量减少24 g D.M极的电极反应式为Cu2S－10e－＋4H2O===2Cu2+＋8H＋＋SO 【答案】C　 【解析】该装置为原电池，Cu2S失去电子生成CuSO4，则M电极为负极，电极反应式为Cu2S－10e－＋4H2O===2Cu2+＋8H＋＋SO，则N电极为正极，电极反应式为Fe3+＋e－===Fe2+，原电池工作时，阳离子移向正极N，阴离子移向负极M，由于制备的是 CuSO4，则SO应由右侧进入左侧，故X交换膜为阴离子交换膜，A项不符合题意；电池工作时，电子由负极经导线向正极移动，B项不符合题意；当外电路转移 1 mol e－，溶液中0.5 mol SO由N极移向M极，交换膜右侧溶液质量减少48 g，C项符合题意；M电极为负极，Cu2S失去电子生成 CuSO4，M极的电极反应式为Cu2S－10e－＋4H2O===2Cu2+＋8H＋＋SO，D项不符合题意。 3.(2024·海南省部分学校高三模拟)利用一种电解质溶液浓度不同引起电势差的装置称为“浓差电池”，其原理是高浓度溶液向低浓度溶液扩散。某浓差电池的模拟装置如图所示。已知：两电极银的质量均为300 g。下列叙述正确的是(　　) A.Ag(1)电极为负极，发生氧化反应 B.NO由右侧向左侧迁移 C.电池停止工作时两电极的质量差为432 g D.电池放电时将化学能全部转化成电能 【答案】C　 【解析】浓差电池通过改变电解质溶液浓度实现放电，当浓度相等时停止放电。阴离子交换膜只允许阴离子通过，所以只能通过电极反应改变电解质溶液浓度，左侧电解质溶液浓度减小，右侧电解质溶液浓度增大，Ag(1)极上析出Ag，Ag(2)极上银溶解，由此推知，Ag(1)为正极，发生还原反应，Ag(2)为负极，A错误；为了维持电荷守恒，左侧电解质溶液中NO向右侧迁移，B错误；当两电极所在电解质溶液浓度相等时达到平衡，停止放电，停止放电时 c(AgNO3)＝3 mol·L-1，即只转移2 mol电子，负极：Ag－e－===Ag＋，正极：Ag＋＋e－===Ag，起始时，两电极的质量相等，停止放电时，正极增加2 mol Ag(216 g)，负极减少 2 mol Ag(216 g)，两电极的质量差为432 g，C正确；电池放电时将化学能主要转化成电能，还有热能等，D错误。 4.(2025·辽宁省鞍山市二模)某研究团队设计了一种可穿戴汗液传感器用于检测汗液中的葡萄糖浓度，该传感器同时集成了供电与检测两个模块。如图是供电模块工作原理(其中GOD为电极表面修饰的葡萄糖氧化酶)。下列说法错误的是(　　) A.使用高活性GOD，可提高酶促反应速率，增强电信号强度 B.利用纳米材料修饰电极表面可提供更多的活性位点，有利于提高传感器的灵敏度 C.供电模块负极反应：C6H12O6－2e－＋H2O===C6H12O7＋2H＋ D.供电模块中1×10-6 mmol C6H12O6被氧化，正极消耗1.12×10-5 mL O2(标准状况) 【答案】D　 【解析】由图和题干信息可知，葡萄糖在反应中失电子作负极，电极反应式为C6H12O6－2e－＋H2O===C6H12O7＋2H＋，C不符合题意；氧气作正极，电极反应式为O2＋2e－＋2H＋===H2O2。使用高活性GOD能降低反应所需的活化能，使更多反应物分子转化为活化分子，可提高酶促反应速率，增强电信号强度，A不符合题意；纳米材料具有较大的表面积，用来修饰电极表面，可提供更多的活性位点，有利于提高传感器的灵敏度，B不符合题意；1×10-6 mmol C6H12O6被氧化，转移电子2×10-6 mmol，依据电子守恒可得正极消耗氧气2×10-6 mmol××22.4 mL·mmol-1＝2.24×10-5 mL，D符合题意。 5.(2025·广东卷)一种高容量水系电池示意图如图。已知：放电时，电极Ⅱ上MnO2减少；电极材料每转移1 mol电子，对应的理论容量为26.8 A·h。下列说法错误的是(　　) A.充电时Ⅱ为阳极 B.放电时Ⅱ极室中溶液的pH降低 C.放电时负极反应为MnS－2e－===S＋Mn2+ D.充电时16 g S能提供的理论容量为26.8 A·h 【答案】B　 【解析】根据题给已知信息可知，放电时，电极Ⅱ上MnO2减少，说明电极Ⅱ上MnO2得电子发生还原反应转化为Mn2+进入溶液中，故电极Ⅱ作正极，电极反应式为MnO2＋2e－＋2H2O===Mn2+＋4OH－，放电时电极Ⅰ为负极，电极反应式为MnS－2e－===S＋Mn2+。由上述分析可知，充电时电极Ⅱ为阳极，A正确；结合放电时电极Ⅱ上的反应可知，Ⅱ极室溶液中c(OH－)增大，溶液pH升高，B错误；结合上述分析可知，C正确；充电时，电极Ⅰ上发生的电极反应式为S＋Mn2+＋2e－===MnS，16 g S的物质的量为0.5 mol，完全反应可转移1 mol电子，结合题干信息可知，16 g S能提供的理论容量为26.8 A·h，D正确。 6.(2025·八省联考河南卷)我国科学家设计了一种水系S­MnO2可充电电池，其工作原理如图所示。 下列说法正确的是(　　) A.充电时，电极b为阳极 B.充电时，阳极附近溶液的pH增大 C.放电时，负极的电极反应：Cu2S－4e－===S＋2Cu2+ D.放电时，溶液中Cu2+向电极b方向迁移 【答案】C　 【解析】由题图可知，放电时，电极a上MnO2转化为Mn2+，发生还原反应，电极b上Cu2S转化为Cu2+和S，发生氧化反应，则电极a为正极，电极b为负极；充电时，电极a上Mn2+转化为MnO2，发生氧化反应，电极b上S和Cu2+转化为Cu2S，发生还原反应，此时电极a为阳极，电极b为阴极，A错误；充电时，电极a为阳极，电极a的电极反应为Mn2+＋2H2O－2e－===MnO2＋4H＋，阳极附近溶液的pH减小，B错误；放电时，电极b为负极，负极的电极反应为Cu2S－4e－===S＋2Cu2+，C正确；放电时，溶液中Cu2+向正极移动，即向电极a方向迁移，D错误。 7.(2025·黑龙江齐齐哈尔市一模)2024年，吉林大学科学团队采用等离子体Au纳米粒子(可吸收可见光，产生电子)修饰的缺陷氮化碳(Au­Nv­C3N4)光电正极，建立了一种新型双功能辅助Li­N2电池系统，总反应为6Li＋N2===2Li3N，结构示意图和光电正极的工作原理如图所示，下列说法正确的是(　　) A.Nv可以捕获光生电子用于氧化N2 B.放电时，电流由a电极沿导线流向b电极 C.产生1 A·h电荷量时，生成Li3N的质量与消耗N2的质量比为5∶2 D.用此电池为铅酸蓄电池充电，消耗0.7 g Li时，铅酸蓄电池消耗0.9 g水 【答案】C　 【解析】由电子移动方向可知，a电极为原电池的负极，锂失去电子发生氧化反应生成锂离子，电极反应式为Li－e－===Li＋，b电极为正极，锂离子作用下氮气在催化剂表面得到电子发生还原反应生成氮化锂，电极反应式为N2＋6e－＋6Li＋===2Li3N，故A错误；a电极为原电池的负极，b电极为正极，则放电时，电流由b电极沿导线流向a电极，故B错误；由正极电极反应式可知，生成氮化锂和消耗氮气的质量比为70∶28＝5∶2，故C正确；铅酸蓄电池充电时的总反应为2PbSO4＋2H2O===Pb＋PbO2＋2H2SO4，反应消耗2 mol水时，转移2 mol电子，则由得失电子数目守恒可知，充电消耗0.7 g锂时，铅酸蓄电池消耗水的质量为×1×18 g·mol-1＝1.8 g，故D错误。 8.(2025·湖北省七市一模联考)一种微生物电池无害化处理有机废水的原理如图所示，废水中含有的有机物用C6H12O6表示。下列说法正确的是(　　) A.N极电势低于M极电势 B.温度越高废水处理速率越快 C.M极产生5.6 L CO2，则Ⅲ区溶液质量增加23 g D.M极的电极反应式为C6H12O6－24e－＋6H2O===6CO2↑＋24H＋ 【答案】D　 【解析】M极C6H12O6转化为CO2，碳元素化合价升高，M极为原电池负极，负极电势低于正极电势，A错误；温度过高会导致微生物容易失去活性，影响电池工作效率，B错误；未指明CO2所处的温度和压强，不能计算出CO2的物质的量，C错误；根据电子守恒、电荷守恒、原子守恒可得M极的电极反应式为C6H12O6－24e－＋6H2O===6CO2↑＋24H＋，D正确。 9.(2025·四川泸州一模)中国科学院福建研究所制备了一种新型铋基ZMOF(Bi­ZMOF)材料，将其用做Zn­CO2电池的电极，可提高电池放电效率，电池结构如图所示，双极膜中H2O解离的H＋和OH－在电场作用下向两极移动。下列有关说法正确的是(　　) A.锌电极的电势高于Bi­ZMOF电极的电势 B.放电时，每消耗0.2 mol Zn，双极膜内解离3.6 g H2O C.Bi­ZMOF电极的反应式为CO2＋2H＋－2e－===HCOOH D.Bi­ZMOF电极具有吸附CO2，并催化CO2转化为HCOOH的作用 【答案】D　 【解析】由图可知，锌片为原电池的负极，碱性条件下Zn失去电子发生氧化反应生成 [Zn(OH)4]2-；Bi­ZMOF电极为正极，酸性条件下CO2在正极得到电子发生还原反应，生成HCOOH。双极膜中的H＋移向Bi­ZMOF电极、OH－移向锌片，正极的电势高于负极的电势，因此锌电极的电势低于Bi­ZMOF电极的电势，A错误；双极膜中的H＋移向 Bi­ZMOF 电极、OH－移向锌片，电池工作时，每消耗 0.2 mol Zn时，外电路转移电子的物质的量为0.2 mol×2＝0.4 mol，在串联电路中，任何一个截面经过的电量都是相同的，因此有 0.4 mol H＋移向Bi­ZMOF电极，双极膜内将解离0.4 mol水，即0.4 mol×18 g·mol-1＝7.2 g水，B错误；Bi­ZMOF电极为正极，酸性条件下CO2在正极得到电子发生还原反应生成HCOOH，电极反应式为CO2＋2H＋＋2e－===HCOOH，C错误；新型铋基ZMOF(Bi­ZMOF)材料用作 Zn­CO2电池的电极，可提高电池放电效率，因此 Bi­ZMOF 电极主要起吸附CO2，并催化CO2转化为HCOOH的作用，D正确。 10.(2025·安徽“江南十校”一模联考)某国外期刊报道了我国科学家设计的一种聚合物微粒电池，其工作原理如图所示，已知该电池在放电过程中产生聚对苯二酚。下列说法正确的是(　　) A.放电时，b电极的电势要高于a电极 B.放电时H＋从a极区经过半透膜向b极区迁移 C.充电时，b电极的电极反应方程式为＋4e－＋4H＋=== D.充电时，a电极附近的OH－浓度减小 【答案】D　 【解析】根据图中信息，该电池放电时变为，发生还原反应，说明a电极为正极，b为负极，则a电极的电势高于b电极，故A错误；放电时H＋从b极区经过半透膜向a极区迁移，故B错误；充电时，b电极为阴极，则b的电极反应方程式为＋4ne－＋4nH＋===，故C错误；因题中未告诉酸碱性环境，故可能消耗OH－或生成H＋，故D正确。 学科网（北京）股份有限公司 $ 大单元四 电化学 专题一　新型化学电源 【真题再现●明考向】 1.(2025·黑吉辽蒙卷)一种基于Cu2O的储氯电池装置如图，放电过程中a、b极均增重。若将b极换成Ag/AgCl电极，b极仍增重。关于图中装置所示电池，下列说法错误的是(　　) A.放电时Na＋向b极迁移 B.该电池可用于海水脱盐 C.a极反应：Cu2O＋2H2O＋Cl－－2e－===Cu2(OH)3Cl＋H＋ D.若以Ag/AgCl电极代替a极，电池将失去储氯能力 2.(2025·重庆卷)下图为AgCl­Sb原电池，有关说法正确的是(　　) A.放电时，M为正极 B.放电时，N的电极反应为：Ag－e－＋Cl－===AgCl C.充电时，消耗4 mol Ag，同时消耗4 mol Sb4O5Cl2 D.充电时，M极的电极反应为：Sb4O5Cl2＋12e－＋10H＋===4Sb＋2Cl－＋5H2O 3.(2025·四川卷)最近，我国科学工作者制备了一种Ni­CuO电催化剂，并将其与金属铝组装成可充电电池，用于还原污水中的NO为NH3，其工作原理如图所示。研究证明，电池放电时，水中的氢离子在电催化剂表面获得电子成为氢原子，氢原子再将吸附在电催化剂表面的NO逐步还原为NH3。 下列说法错误的是(　　) A.放电时，负极区游离的OH－数目保持不变 B.放电时，还原1.0 mol NO为NH3，理论上需要8.0 mol氢原子 C.充电时，OH－从阴极区穿过离子交换膜进入阳极区 D.充电时，电池总反应为4[Al(OH)4]－===4Al＋6H2O＋4OH－＋3O2↑ 4.(2024·安徽卷)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 Zn­TCPP(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I＋ZnZn2+＋3I－ C.充电时，阴极被还原的Zn2+主要来自Zn­TCPP D.放电时，消耗0.65 g Zn，理论上转移 0.02 mol电子 【核心梳理●明方向】 1.原电池模型(锌铜原电池) 2.充电电池原理分析 3.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。两侧电解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。 4.有机物燃料电池电极反应式的书写——以CH4燃料电池为例 (1)在酸性电池中，电极反应式用H＋平衡电荷，不能出现OH－。负极生成H＋，正极消耗H＋。 负极：CH4＋2H2O－8e－===CO2＋8H＋。 正极：O2＋4e－＋4H＋===2H2O。 电池总反应式：CH4＋2O2===CO2＋2H2O。 (2)在碱性电池中，电极反应式用OH－平衡电荷，不能出现H＋、CO2(应为CO)。负极消耗OH－，正极生成OH－。 负极：CH4＋10OH－－8e－===7H2O＋CO。 正极：O2＋4e－＋2H2O===4OH－。 电池总反应式：CH4＋2O2＋2KOH===K2CO3＋3H2O。 (3)熔融碳酸盐燃料电池(CO平衡电荷)。负极：燃料失去电子，生成CO2；正极：氧气得到电子，生成CO。 负极：CH4＋4CO－8e－===5CO2＋2H2O。 正极：O2＋2CO2＋4e－===2CO。 (4)固态氧化物燃料电池(O2-平衡电荷)。 负极：CH4＋4O2-－8e－===CO2＋2H2O。 正极：O2＋4e－===2O2-。 5.微生物燃料电池 微生物(或酶)电池是指在微生物的作用下(类似催化作用)，将化学能转化为电能的装置，其工作原理如图所示： ①微生物有利于有机物的氧化反应，促进了反应中电子的转移。 ②有机物在负极失去电子，负极反应中有CO2生成，同时生成H＋(如葡萄糖在负极发生反应：C6H12O6＋6H2O－24e－===6CO2＋24H＋)，H＋通过质子交换膜从负极区移向正极区。 【考点突破●提能力】 1.(2025·江苏省四市一模)以LiAlCl4为离子导体的铝­磷酸铁锂电池，该电池放电时Li＋嵌入Li1－xFePO4形成LiFePO4，工作原理如图所示，下列关于电池放电时的说法不正确的是(　　) A.化学能转化为电能 B.电极Al作负极 C.Li＋透过离子交换膜从右向左迁移 D.正极的电极反应：Li1－xFePO4－xe－＋xLi＋===LiFePO4 2.(2025·陕西省商洛市二模)化学家发明了N2/H2生物燃料电池，以质子交换膜为隔膜，室温条件下合成了氨(工作原理如图所示)。已知工业合成氨的热化学方程式为N2(g)＋3H2(g)⥫⥬2NH3(g)　ΔH＝－92.4 kJ·mol-1。下列有关该电池的说法正确的是(　　) A.“Anode”意为正极、“Cathode”意为负极 B.已知原装置中不含有NH，则理论上燃料电池中最终不会生成NH C.“Anode”电极上发生反应为N2＋6e－＋6H＋===2NH3 D.若该电池的能量转化效率为80%，则每生成17 g NH3，理论上可放出73.92 kJ电能 3.(2025·河南名校学术联盟一模联考)近日，海南大学某团队以MXene作为负极，AgCl/CuCl/FeOCl作为正极，首次报道了一种基于天然海水电解液的可充电氯离子电池。 下列叙述错误的是(　　) A.放电时，N极发生还原反应 B.放电时，发生迁移的Cl－数与阳离子数相等 C.充电时，M极与电池的负极连接 D.充电时，N极固体质量增加 4.(2025·八省联考四川卷)我国科学家发明了一种高储能、循环性能优良的水性电池，其工作示意图如下。 下列说法错误的是(　　) A.放电时，K＋从负极向正极迁移 B.放电时，Zn(OH)的生成说明Zn(OH)2具有两性 C.充电时，电池总反应为Zn(OH)＋2S2O===Zn＋S4O＋4OH－ D.充电时，若生成1.0 mol S4O，则有4.0 mol K＋穿过离子交换膜 【限时训练】（限时：60分钟） 　新型化学电源 (选择题每题5分，满分：50分) 1.1800年意大利科学家伏打发明了世界上第一个发电器——伏打电堆，开创了电学发展的新时代。目前最先进电池之一的“比亚迪刀片电池”在结构上仍能看到伏打电堆的影子。下列说法不正确的是(　　) A.放电过程中，电流从b极经过导线流向a极 B.电池单元组越多电压越大 C.食盐水中Cl－发生电极反应：2Cl－－2e－===Cl2↑ D.放电过程中，Na＋从Zn片移向Cu片 2.(2025·山西省晋城市二模)由Cu2S制备 CuSO4工作原理如图所示。下列有关说法错误的是(　　) A.X交换膜为阴离子交换膜 B.该电池工作时，电子由M极经过导线移向N极 C.当外电路转移1 mol e－，交换膜右侧溶液质量减少24 g D.M极的电极反应式为Cu2S－10e－＋4H2O===2Cu2+＋8H＋＋SO 3.(2024·海南省部分学校高三模拟)利用一种电解质溶液浓度不同引起电势差的装置称为“浓差电池”，其原理是高浓度溶液向低浓度溶液扩散。某浓差电池的模拟装置如图所示。已知：两电极银的质量均为300 g。下列叙述正确的是(　　) A.Ag(1)电极为负极，发生氧化反应 B.NO由右侧向左侧迁移 C.电池停止工作时两电极的质量差为432 g D.电池放电时将化学能全部转化成电能 4.(2025·辽宁省鞍山市二模)某研究团队设计了一种可穿戴汗液传感器用于检测汗液中的葡萄糖浓度，该传感器同时集成了供电与检测两个模块。如图是供电模块工作原理(其中GOD为电极表面修饰的葡萄糖氧化酶)。下列说法错误的是(　　) A.使用高活性GOD，可提高酶促反应速率，增强电信号强度 B.利用纳米材料修饰电极表面可提供更多的活性位点，有利于提高传感器的灵敏度 C.供电模块负极反应：C6H12O6－2e－＋H2O===C6H12O7＋2H＋ D.供电模块中1×10-6 mmol C6H12O6被氧化，正极消耗1.12×10-5 mL O2(标准状况) 5.(2025·广东卷)一种高容量水系电池示意图如图。已知：放电时，电极Ⅱ上MnO2减少；电极材料每转移1 mol电子，对应的理论容量为26.8 A·h。下列说法错误的是(　　) A.充电时Ⅱ为阳极 B.放电时Ⅱ极室中溶液的pH降低 C.放电时负极反应为MnS－2e－===S＋Mn2+ D.充电时16 g S能提供的理论容量为26.8 A·h 6.(2025·八省联考河南卷)我国科学家设计了一种水系S­MnO2可充电电池，其工作原理如图所示。 下列说法正确的是(　　) A.充电时，电极b为阳极 B.充电时，阳极附近溶液的pH增大 C.放电时，负极的电极反应：Cu2S－4e－===S＋2Cu2+ D.放电时，溶液中Cu2+向电极b方向迁移 7.(2025·黑龙江齐齐哈尔市一模)2024年，吉林大学科学团队采用等离子体Au纳米粒子(可吸收可见光，产生电子)修饰的缺陷氮化碳(Au­Nv­C3N4)光电正极，建立了一种新型双功能辅助Li­N2电池系统，总反应为6Li＋N2===2Li3N，结构示意图和光电正极的工作原理如图所示，下列说法正确的是(　　) A.Nv可以捕获光生电子用于氧化N2 B.放电时，电流由a电极沿导线流向b电极 C.产生1 A·h电荷量时，生成Li3N的质量与消耗N2的质量比为5∶2 D.用此电池为铅酸蓄电池充电，消耗0.7 g Li时，铅酸蓄电池消耗0.9 g水 8.(2025·湖北省七市一模联考)一种微生物电池无害化处理有机废水的原理如图所示，废水中含有的有机物用C6H12O6表示。下列说法正确的是(　　) A.N极电势低于M极电势 B.温度越高废水处理速率越快 C.M极产生5.6 L CO2，则Ⅲ区溶液质量增加23 g D.M极的电极反应式为C6H12O6－24e－＋6H2O===6CO2↑＋24H＋ 9.(2025·四川泸州一模)中国科学院福建研究所制备了一种新型铋基ZMOF(Bi­ZMOF)材料，将其用做Zn­CO2电池的电极，可提高电池放电效率，电池结构如图所示，双极膜中H2O解离的H＋和OH－在电场作用下向两极移动。下列有关说法正确的是(　　) A.锌电极的电势高于Bi­ZMOF电极的电势 B.放电时，每消耗0.2 mol Zn，双极膜内解离3.6 g H2O C.Bi­ZMOF电极的反应式为CO2＋2H＋－2e－===HCOOH D.Bi­ZMOF电极具有吸附CO2，并催化CO2转化为HCOOH的作用 10.(2025·安徽“江南十校”一模联考)某国外期刊报道了我国科学家设计的一种聚合物微粒电池，其工作原理如图所示，已知该电池在放电过程中产生聚对苯二酚。下列说法正确的是(　　) A.放电时，b电极的电势要高于a电极 B.放电时H＋从a极区经过半透膜向b极区迁移 C.充电时，b电极的电极反应方程式为＋4e－＋4H＋=== D.充电时，a电极附近的OH－浓度减小 学科网（北京）股份有限公司 $