第7章 微专题12 新型化学电源(教用Word)-【精微方案】2027年高考一轮总复习讲义·化学

该高中化学讲义聚焦新型化学电源高考核心考点，涵盖浓差电池、液流电池及复杂载体电极反应，按“分析思路梳理-真题实例应用”逻辑架构知识点。通过考点解析、方法归纳、真题演练教学环节，帮助学生构建系统分析框架，突破电极反应与离子迁移等难点。 资料突出科学思维与科学探究素养培养，创新采用“原理拆解-实例验证”教学策略，如浓差电池通过浓度差判断正负极、液流电池聚焦价态可逆变化分析。精选黑吉辽蒙、山东等多地区真题，分层训练保障复习效果，助力学生提升解题能力，为教师把控复习节奏提供清晰指导。

微专题12　新型化学电源 1．浓差电池分析的一般思路 浓差电池是利用物质的浓度差产生电势的一种装置。电池内部，某种电解质离子或分子浓度越大，其氧化性或还原性就越强。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”，依据阳离子移向正极区域、阴离子移向负极区域判断电池的正、负极，这是解题的关键。 2．液流电池分析的一般思路 液流电池是正、负极电解质溶液分开、各自循环的一种高性能蓄电池，具有容量高、使用领域（环境）广、循环使用寿命长的特点。它通过正、负极电解质溶液活性物质发生可逆氧化还原反应（即价态的可逆变化）实现电能和化学能的相互转化。充电时，阳极（正极）发生氧化反应使活性物质价态升高，阴极（负极）发生还原反应使活性物质价态降低，放电过程与之相反。与一般固态电池不同的是，液流电池的正极和（或）负极电解质溶液储存于电池外部的储罐中，通过泵和管路输送到电池内部进行反应。 3．复杂载体电极反应分析的一般思路 在二次电池中，复杂的电极反应物和产物多为难溶物质，附着在导电的惰性材料上用作电极。分析电极组成时，常把惰性物质元素的化合价看成0价，仅起导电作用，不参与电极反应。由于石墨烯具有稳定、导电性好和比表面积大的优点，常用作气体吸附或离子电池的载体电极。例如，某锂离子电池的总反应为LixC＋Li1－xCoO2C＋LiCoO2，LixC中的C可以看成载体电极，反应前后元素化合价都为0价。用载体电极的思想分析反应，常可以使问题简单化。 1. （2025·黑吉辽蒙卷）一种基于Cu2O的储氯电池装置如下图所示，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，则电池将失去储氯能力 解析：选D。该装置为原电池，由放电过程中两极均增重可知，a极上Cu2O失去电子发生氧化反应生成Cu2(OH)3Cl，a极为负极，电极反应式为Cu2O＋2H2O＋Cl－－2e－===Cu2(OH)3Cl＋H＋；b极上NaTi2(PO4)3得到电子发生还原反应生成Na3Ti2(PO4)3，b极为正极，电极反应式为NaTi2(PO4)3＋2e－＋2Na＋===Na3Ti2(PO4)3。放电时阳离子(Na＋)向正极（b极）迁移，A正确；该电池负极消耗Cl－、正极消耗Na＋，可用于海水脱盐，B正确；a极为负极，电极反应式为Cu2O－2e－＋2H2O＋Cl－===Cu2(OH)3Cl＋H＋，C正确；由原电池电极反应式可知，还原性：Cu2O>Na3Ti2(PO4)3，而若将b极换为Ag/AgCl电极后b极仍增重，则此时b极的电极反应式为Ag－e－＋Cl－===AgCl，所以该电极为负极，还原性：Ag>Cu2O，综合可知，还原性：Ag>Cu2O>Na3Ti2(PO4)3，若以Ag/AgCl电极代替a极，则a极的电极反应式为Ag－e－＋Cl－===AgCl、b极的电极反应式为NaTi2(PO4)3＋2e－＋2Na＋===Na3Ti2(PO4)3，电池不会失去储氯能力，D错误。 2．（2025·山东卷改编）全铁液流电池工作原理如下图所示，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极为正极 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 解析：选C。全铁液流电池的总反应为2Fe3+＋Fe===3Fe2+，放电时，a极的电极反应为Fe－2e－===Fe2+，a极为负极，b极的电极反应为Fe3+＋e－===Fe2+，b极为正极。Fe2+和Fe3+/Fe2+在两极循环，两极通过阴离子平衡电荷，故隔膜为阴离子交换膜，A错误；放电时，a极为负极，B错误；充电时，a极接电源负极，为阴极，电极反应为Fe2+＋2e－===Fe，b极接电源正极，为阳极，电极反应为Fe2+－e－===Fe3+，隔膜两侧溶液Fe2+浓度均减小，C正确；根据总反应2Fe3+＋Fe===3Fe2+可知，理论上，Fe3+每减少1 mol，Fe2+总量相应增加1.5 mol，D错误。 3．（2023·山东卷改编）利用热再生氨电池可实现CuSO4电镀废液的浓缩再生。电池装置如下图所示，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。下列说法正确的是(　　) A．甲室Cu电极为正极 B．隔膜为阳离子膜 C．电池总反应：Cu2+＋4NH3===[Cu(NH3)4]2+ D．NH3扩散到乙室不会对电池电动势产生影响 解析：选C。据题图可知，甲室流出液经低温热解得到CuSO4和NH3，说明甲室中生成了[Cu(NH3)4]SO4，发生的反应为Cu－2e－＋4NH3===[Cu(NH3)4]2+，甲室Cu电极为负极，A错误；乙室Cu电极为正极，发生反应：Cu2+＋2e－===Cu，消耗Cu2+，为维持电解质溶液呈电中性，SO透过隔膜进入甲室，说明隔膜为阴离子膜，B错误；根据正、负极反应可知，电池总反应为Cu2+＋4NH3===[Cu(NH3)4]2+，C正确；NH3能与Cu2+反应生成[Cu(NH3)4]2+，因此若NH3扩散到乙室，则乙室Cu2+浓度减小，Cu2+得电子能力减弱，对电池电动势有影响，D错误。 4．（2025·安徽联考）“热电池”是高温熔融盐一次电池，在航空航天领域有广泛应用，采用LiAl、LiSi等合金作电极比纯锂安全性更好。某热电池工作原理如下图所示，放电时，1 mol FeS2完全反应时得到4 mol电子。下列说法错误的是(　　) A．电子流向：LiAl电极→用电器→FeS2电极 B．若1 mol Li0.9Al转化为Li0.08Al，则FeS2消耗98.4 g C．正极的电极反应式为FeS2＋4Li＋＋4e－===Fe＋2Li2S D．热电池的正极材料需要具备高温下的热稳定性和物理稳定性 解析：选B。由题图可知，LiAl电极为负极，FeS2电极为正极，电池放电时，电子由负极经外电路流向正极，即电子流向：LiAl电极→用电器→FeS2电极，A正确；放电时，1 mol Li0.9Al转化为Li0.08Al的电极反应式为Li0.9Al－0.82e－===Li0.08Al＋0.82Li＋，正极电极反应式为FeS2＋4Li＋＋4e－===Fe＋2Li2S，转移0.82 mol电子时，消耗0.205 mol FeS2，质量为0.205 mol×120 g/mol＝24.6 g，B错误，C正确；热电池的正极材料需要具备高温下不易分解，不易与其他物质反应的性质，即具备高温下的热稳定性和物理稳定性，D正确。 5．（2026·重庆模拟）钒电池利用不同价态的含钒离子发生反应实现电力的存贮和释放，其装置如下图所示。下列有关叙述错误的是(　　) A．充电时，右侧储液罐中V2+浓度不断减小 B．充电时，电极A的电极反应式为VO2+＋H2O－e－===VO＋2H＋ C．放电时，总反应为VO＋V2+＋2H＋===VO2+＋V3+＋H2O D．增大含钒离子的浓度可以增大电池容量 解析：选A。 类型 电极 电极名称 电极反应 总反应 充电时 （电解池） A 阳极 VO2+＋H2O－e－===VO＋2H＋ VO2+＋H2O＋V3+===VO＋2H＋＋V2+ B 阴极 V3+＋e－===V2+ 放电时（原电池） A 正极 VO＋2H＋＋e－===VO2+＋H2O VO＋V2+＋2H＋===VO2+ ＋V3+＋H2O B 负极 V2+－e－===V3+ 充电时，电极B为阴极，电极反应式为V3+＋e－===V2+，右侧储液罐中V2+浓度不断增大，A项错误；充电时，电极A的电极反应式为VO2+＋H2O－e－===VO＋2H＋，B项正确；放电时，总反应为VO＋V2+＋2H＋===VO2+＋V3+＋H2O，C项正确；增大含钒离子的浓度，即增大了储液罐中含钒离子的物质的量，电池容量会增大，D项正确。 6．物质由高浓度向低浓度扩散而引发的一类电池称为浓差电池。下图是由Ag电极和硝酸银溶液组成的电池(c1<c2)，工作时，A电极的质量不断减轻。下列说法正确的是(　　) A．Ag＋由交换膜右侧向左侧迁移 B．B电极为负极，发生氧化反应 C.若外电路通过0.1 mol电子，则右侧溶液减轻6.2 g D．原电池的总反应是非氧化还原反应 解析：选D。工作时，A电极的质量不断减轻，故A电极为负极，发生氧化反应，B电极为正极，发生还原反应；由于装置中所用的隔膜为阴离子交换膜，因此NO由交换膜右侧向左侧迁移，故A、B错误。若外电路通过0.1 mol电子，则右侧溶液中有0.1 mol NO向左侧迁移，0.1 mol Ag＋得到电子生成Ag，右侧溶液减轻17.0 g，故C错误。负极的电极反应式为Ag－e－===Ag＋，正极的电极反应式为Ag＋＋e－===Ag，总反应为非氧化还原反应，故D正确。 学科网（北京）股份有限公司 $