专题4 电化学 选择题突破 1.新型化学电源-【创新大课堂】2026年高考二轮化学专题复习

该高中化学高考复习讲义聚焦新型化学电源核心考点，涵盖燃料电池、一次电池、充电电池及浓差电池，按电池类型结合介质差异梳理电极反应规律，通过考点分类梳理、方法技巧指导、真题模拟训练三环节，帮助学生构建“介质-反应-守恒”的化学观念，突破电极反应书写与离子移动判断难点。 讲义采用表格对比与情境化教学法，如燃料电池部分对比不同介质下电极反应式，培养科学思维中的证据推理能力。设计“电极反应四步书写法”，配合2025年山东、四川真题及分层模拟题，确保学生高效掌握解题策略，为教师提供精准复习节奏指导，提升学生化学电源题型的应考能力。

选择题突破　1.新型化学电源 1．燃料电池 以CH3OH燃料电池为例，体会不同介质对电极反应的影响。 电池 类型 导电 介质 反应式 酸性 燃料 电池 H＋ 总反应：2CH3OH＋3O2===2CO2＋4H2O 正极 O2＋4e－＋4H＋===2H2O 负极 CH3OH－6e－＋H2O===CO2＋6H＋ 碱性 燃料 电池 OH－ 总反应：2CH3OH＋3O2＋4OH－===2CO＋6H2O 正极 O2＋4e－＋2H2O===4OH－ 负极 CH3OH－6e－＋8OH－===CO＋6H2O 熔融 碳酸 盐燃 料电 池 CO 总反应：2CH3OH＋3O2===2CO2＋4H2O 正极 O2＋4e－＋2CO2===2CO 负极 CH3OH－6e－＋3CO===4CO2＋2H2O 固态 氧化 物燃 料电 池 O2－ 总反应：2CH3OH＋3O2===2CO2＋4H2O 正极 O2＋4e－===2O2－ 负极 CH3OH－6e－＋3O2－===CO2＋2H2O 质子 交换 膜燃 料电 池 H＋ 总反应：2CH3OH＋3O2===2CO2＋4H2O 正极 O2＋4e－＋4H＋===2H2O 负极 CH3OH－6e－＋H2O===CO2＋6H＋ 2.新型一次电池 电池类型 反应式 Mg­H2O2 电池 总反应：H2O2＋2H＋＋Mg===Mg2＋＋2H2O 正极 H2O2＋2H＋＋2e－===2H2O 负极 Mg－2e－===Mg2＋ 钠硫电池 总反应：2Na＋xS===Na2Sx 正极 xS＋2e－===S 负极 Na－e－===Na＋ 锂钒氧化 物电池 总反应：xLi＋LiV3O8===Li1＋xV3O8 正极 xLi＋＋LiV3O8＋xe－===Li1＋xV3O8 负极 Li－e－===Li＋ 3.新型充电(可逆)电池 电池 类型 反应式 高铁 电池 总反应：3Zn＋2K2FeO4＋8H2O3Zn(OH)2＋2Fe(OH)3＋4KOH 正极：FeO＋3e－＋4H2O===Fe(OH)3＋5OH－ 负极：Zn－2e－＋2OH－===Zn(OH)2 阳极：Fe(OH)3＋5OH－－3e－===FeO＋4H2O 阴极：Zn(OH)2＋2e－===Zn＋2OH－ 锂离 子电 池 总反应：Li1－xCoO2＋LixC6LiCoO2＋C6(x<1) 正极：Li1－xCoO2＋xe－＋xLi＋===LiCoO2 负极：LixC6－xe－===xLi＋＋C6 阳极：LiCoO2－xe－===Li1－xCoO2＋xLi＋ 阴极：xLi＋＋xe－＋C6===LixC6 钠电池 钠硫 蓄电 池 总反应：2Na2S2＋NaBr3Na2S4＋3NaBr 正极：NaBr3＋2e－＋2Na＋===3NaBr 负极：2Na2S2－2e－===Na2S4＋2Na＋ 阳极：3NaBr－2e－===NaBr3＋2Na＋ 阴极：Na2S4＋2Na＋＋2e－===2Na2S2 钠离 子电 池 总反应：Na1－mCoO2＋NamCnNaCoO2＋Cn 正极：Na1－mCoO2＋me－＋mNa＋===NaCoO2 负极：NamCn－me－===mNa＋＋Cn 阳极：NaCoO2－me－===Na1－mCoO2＋mNa＋ 阴极：mNa＋＋Cn＋me－===NamCn 全钒液 流电池 总反应：VO＋2H＋＋V2＋V3＋＋VO2＋＋H2O 正极：VO＋2H＋＋e－===VO2＋＋H2O 负极：V2＋－e－===V3＋ 阳极：VO2＋＋H2O－e－===VO＋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。 回答下列问题： (1)铜电极 Ⅰ 为________极，电极反应式为____________________。 (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100 mL)。 答案　(1)正　Cu2＋＋2e－===Cu (2)32 解析　(2)当两侧CuSO4溶液的浓度变为3 mol·L－1时，放电完成，右侧CuSO4增加2 mol·L－1，其质量为2 mol·L－1×0.1 L×160 g·mol－1＝32 g。 1．(2025·山东高考真题)全铁液流电池工作原理如图所示，两电极分别为石墨电极和负载铁的石墨电极。下列说法正确的是(　　) A．隔膜为阳离子交换膜 B．放电时，a极为负极 C．充电时，隔膜两侧溶液Fe2＋浓度均减小 D．理论上，Fe3＋每减少1 mol Fe2＋总量相应增加2 mol 答案　BC 分析　全铁流电池原理为2Fe3＋＋Fe===3Fe2＋，a极发生Fe－2e－===Fe2＋，为负载铁的石墨电极做负极，b极发生Fe3＋＋e－===Fe2＋，发生还原反应，b为石墨电极，做正极，依次解题。 解析　隔膜为阴离子交换膜，若为阳离子交换膜，铁离子移向左侧时会与电极反应，A错误；根据分析，放电时，a极为负极，b极为正极，B正确； 充电时，a接电源负极，为阴极，电极反应式为Fe2＋＋2e－===Fe，b接电源正极，为阳极，发生的电极反应式为：Fe2＋－e－===Fe3＋，两极的Fe2＋均减少，C正确；根据总反应方程式2Fe3＋＋Fe===3Fe2＋可知，Fe3＋减少1 mol，Fe2＋增加1.5 mol，D错误；故选BC。 2．(2025·四川高考真题)最近，我国科学工作者制备了一种Ni－CuO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 分析　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，Al－3e－＋4OH－===[Al(OH)4]－，正极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，正极区发生反应为NO＋8e－＋6H2O===NH3＋9OH－(注意此反应不是电极反应)，充电时，金属铝为阴极，Ni－CuO电极为阳极，据此解答。 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：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，故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，故B正确；充电时，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，故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↑，故D正确；故选A。 题型强化练(十三)　1.新型化学电源 1．(2025·河北保定二模)科学家开发出了用于安全快速充电的钠金属电池的弱溶剂电解质(WSE)，一使用了WSE的电池工作时的装置如图所示。下列叙述正确的是(　　) A．可以用稀硫酸代替WSE B．放电时，Na＋向a极迁移 C．WSE中阴离子呈正六面体结构 D．充电时，b极的电极反应式为Na3V2(PO4)3－xe－===Na3－xV2(PO4)3＋xNa＋ 答案　D 解析　稀硫酸与钠反应，A错误；放电时，负极发生氧化反应，Na＋从硬碳材料中脱出，由负极迁移到正极与Na3－xV2(PO4)3结合，B错误；PF的价层电子对数6＋＝6，为八面体结构，C错误；充电时，b极的电极反应式为Na3V2(PO4)3－xe－===Na3－xV2(PO4)3＋xNa＋，D正确。 2．(2025·安徽合肥三模)下图为一种具有质子“摇椅”机制的水系镍有机电池示意图，放电时a极生成偶氮苯()。下列有关说法正确的是(　　) A．放电时电极a为正极 B．充电时K＋和H＋由左向右移动 C．放电时每生成1 mol偶氮苯，外电路转移2 mol e－　 D．充电时b极的电极反应为：NiOOH＋e－＋H＋===Ni(OH)2 答案　C 解析　根据电池示意图，放电时a极生成偶氮苯()，则由化合价升高，a电极为负极，电极反应式为：－2e－＋2OH－＝＋2H2O，则b电极为正极，电极反应式为：NiOOH＋e－＋H2O===Ni(OH)2＋OH－，充电时反应刚好反向进行。A．根据分析，放电时电极a为负极，A错误；充电时b电极为阳极，a电极为阴极，K＋和H＋向阴极移动，即从右向左移动，B错误；根据分析中的负极电极反应式可知，放电时每生成1 mol偶氮苯，外电路转移2 mol e－，C正确；充电时b电极为阳极失去电子，而且电解质为碱性环境，无H＋参加反应，正确的电极反应式为：Ni(OH)2－e－＋OH－===NiOOH＋H2O，D错误。 3．(2025·高三河北沧州三模)目前发展势头强劲的绿色环保储能电池——钒电池的工作原理如图所示，放电时电子由B极沿导线向A极移动，电解质溶液含硫酸，下列说法错误的是(　　) A．电池工作时A极的电势低于B极，充电时A极与电源正极连接 B．放电时H＋由B极经离子交换膜向A极移动 C．充电时A极的电极反应式为VO2＋－e－＋H2O===VO＋2H＋ D．电解液在电池内循环带出部分热量，使电池更安全 答案　A 解析　电池工作时A为正极、B为负极，A极的电势高于B极，充电时A极为阳极，与电源正极连接，A错误；原电池(放电时)中，阳离子移向正极、阴离子移向负极，所以H＋移向A极，B正确；放电时A极反应为VO＋e－＋2H＋===VO2＋＋H2O，充电时为其逆过程：VO2＋－e－＋H2O===VO＋2H＋，C正确；此电池的电解液在电池内循环带出部分热量，防止温度过高使电池更安全，D正确。 4．(2025·湖北黄冈二模)我国科研团队近期开发出一种新型钠离子电池，其正极材料为普鲁士白(化学式为Na2Fe[Fe(CN)6])，具有低成本、高稳定性和环境友好性。下列相关叙述错误的是(　　) A．普鲁士白材料在空气中长期存放会变质 B．使用普鲁士白的钠离子电池相比锂离子电池更符合可持续发展理念，因其原料储量丰富且成本相对低廉 C．普鲁士白可作为智能窗的变色材料，其显色原理是Fe2＋/Fe3＋价态互变 D．废弃的普鲁士白在高温煅烧处理下分解为Fe2O3、NaCN等，从而实现无害化处理 答案　D 解析　普鲁士白材料中含有Fe2＋，在空气中长期存放会变质，故A正确；钠离子原料储量丰富且成本相对低廉，所以使用普鲁士白的钠离子电池相比锂离子电池更符合可持续发展理念，故B正确；Na2Fe[Fe(CN)6]中部分铁元素变为＋3价，颜色可变为蓝色，普鲁士白可作为智能窗的变色材料，其显色原理是Fe2＋/Fe3＋价态互变，故C正确；废弃的普鲁士白在高温煅烧处理下分解为Fe2O3、NaCN等，NaCN有毒，故D错误。 5．(2025·山东潍坊二模)氨燃料电池是当前推动绿氨能源化应用的重要研究方向和热点。一种通过光hv­Ni：TiO2催化合成绿氨联合氨燃料电池的装置如图，在光照作用下光催化剂被激发产生电子(e－)和空穴(h＋)。下列说法错误的是(　　) A．X极电势低于Y极电势 B．光催化剂表面发生反应：2H2O＋4h＋===4H＋＋O2 C．X极的电极反应式是2NH3＋6OH－－6e－===N2＋6H2O D．每产生5.6 L(标准状况)NH3，光催化装置生成1.5 mol h＋ 答案　D 解析　N2在光催化剂表面转化为NH3，碱性介质条件下，NH3转化为N2，化合价，发生氧化反应，则电极X为负极，电极反应式为：2NH3＋6OH－－6e－===N2＋6H2O；H2O转化为O2，化合价降低，发生还原反应，则电极Y为正极，电极反应式为：2H2O＋4e－===H2＋4OH－。由分析可知，电极X为负极，电极Y为正极，则X极电势低于Y极电势，A正确；光催化剂表面H2O转化为O2，发生反应为：2H2O＋4h＋===4H＋＋O2，B正确；电极X为负极，电极反应式为：2NH3＋6OH－－6e－===N2＋6H2O，C正确；N2在光催化剂表面转化为NH3，生成2 mol NH3，转移6 mol e－，则每产生5.6 L(标准状况)NH3，转移电子0.75 mol h＋，D错误。 6．(2025·黑龙江哈尔滨三模)近年来，科学家利用电化学催化的方法，将PET塑料(聚对苯二甲酸乙二酯)水解液中的乙二醇(HOCH2CH2OH)和温室气体CO2转化为甲酸(HCOOH)，原理如图所示。下列说法错误的是(　　) A．电极A与电源正极相连 B．电极B的反应：CO2＋2e－＋2H＋===HCOOH C．1 mol乙二醇参加反应两极共生成3 mol甲酸 D．两个电极反应中碳原子的杂化类型均发生改变 答案　C 解析　H＋由电极A移向电极B，B电极二氧化碳发生还原反应生成甲酸，B是阴极、A是阳极。根据以上分析，A是阳极，电极A与电源正极相连，故A正确；B电极二氧化碳发生还原反应生成甲酸，电极B的反应：CO2＋2e－＋2H＋===HCOOH，故B正确；A电极乙二醇失电子发生氧化反应生成甲酸，电极反应式为HOCH2CH2OH－6e－＋2H2O===2HCOOH＋6H＋，B电极二氧化碳得电子发生还原反应生成甲酸，电极反应式为CO2＋2e－＋2H＋===HCOOH，1 mol乙二醇参加反应，阳极生成2 mol甲酸，根据得失电子守恒，B电极生成3 mol甲酸，两极共生成5 mol甲酸，故C错误；乙二醇中碳原子采用sp3杂化，二氧化碳中C原子采用sp杂化，甲酸中两个碳原子采用sp2杂化，故D正确。 7．(2025·河北保定三模)用如图所示的新型电池可以处理含CN－的碱性废水，同时还可以淡化海水(主要成分为NaCl，还含有Na2SO4等杂质)。下列说法错误的是(　　) A．交换膜Ⅰ为阴离子交换膜 B．电池工作一段时间后，右室溶液的pH增大 C．a极电极反应式：2CN－＋12OH－－10e－===2CO＋N2↑＋6H2O D．若将含有26 g CN－的废水完全处理，可除去NaCl的质量为292.5 g 答案　D 解析　a电极失去电子，附近负电荷减少，为了淡化海水，阴离子通过交换膜Ⅰ向左移动，A正确；由分析可知，b为正极，电极反应式为2H＋＋2e－===H2↑，则消耗氢离子，pH增大，B正确；a极电极反应式：2CN－＋12OH－－10e－===2CO＋N2↑＋6H2O，C正确；26 g CN－的物质的量为1 mol，根据选项A分析可知，消耗1 mol CN－时转移5 mol电子，根据电荷守恒可知，可同时处理5 mol NaCl，其质量为292.5 g，但是海水中还含有SO等杂质离子，故除去NaCl的质量小于292.5 g，D错误。 8．(2025·安徽蚌埠二模)我国学者研制了一种二次电池，放电时其工作原理如图。下列说法错误的是(　　) A．放电时，镍基电极的电势高于锌基电极 B．放电时，K＋向镍基电极移动 C．充电时，镍基电极附近溶液pH增大 D．充电时，阴极反应式为2ZnCO3·3Zn(OH)2＋10e－===5Zn＋2CO＋6OH－ 答案　C 解析　放电时，锌基电极为负极，镍基电极为正极，正极的电势高于负极，即镍基电极的电势高于锌基电极，A正确；放电时，阳离子向正极移动，K＋向镍 基电极移动，B正确；充电时镍基电极连接电源正极，为阳极，Ni失去电子生成为Ni(OH)2，电极反应式为Ni＋2OH－－2e－===Ni(OH)2，消耗了OH－，镍基电极附近溶液pH减小，C错误；充电时，锌基电极接电源负极，为阴极，ZnCO3·3Zn(OH)2得到电子生成Zn和碳酸根，电极反应式为2ZnCO3·3Zn(OH)2＋10e－===5Zn＋2CO＋6OH－，D正确。 学科网（北京）股份有限公司 $