第51讲 新型化学电源【大单元核心精讲精练】2027届高三化学一轮复习讲义●分层对点训练（新高考通用）

该高中化学高考复习讲义聚焦新型化学电源核心考点，涵盖锂电池、液流电池等前沿储能装置，按“考向预测-核心梳理-考点通关-真题演练”逻辑组织，通过考点拆解、方法归纳、真题训练帮助学生构建电化学分析框架，突破正负极判断、电极反应式书写等难点。 资料以科研真实情境为载体，采用“情境解读-原理推导-应用迁移”教学策略，如考点通关中引导学生结合电解质酸碱性推导电极反应式，培养科学思维与科学探究能力。设置分层训练与限时实战，助力学生高效掌握解题范式，为教师把控复习节奏、提升学生应考能力提供系统支持。

大单元五化学反应原理 第一单元化学反应与能量 第51讲　新型化学电源 复习导航 01 考向预测●明考向 对标核心素养，研判高考命题趋势 02 真题演练●悟高考 溯源真题逻辑，感知高考考向 03 核心梳理●明考点 搭建知识框架，构建系统思维 04 对点训练●夯基础 夯实基础知识，总结易错难点 05 考点通关●破重难 拆解核心考点，归纳解题范式 06 过关限时训练 限定答题时长，模拟考场实战 【考向预测●明考向】 综合近三年高考考频分析，新型化学电源属于电化学模块的高频热点考点，主要以选择题为主，也常作为原理综合大题的素材载体，命题多以钠离子电池、钾离子电池、液流电池、金属‑空气电池等前沿储能装置为真实科研情境，不局限于课本常见电池，重点考查正负极判断、离子与电子迁移方向、隔膜作用分析、电极反应式书写、产物判断以及充放电过程的关联辨析，高频易错点集中在混淆充电与放电过程、忽视电解质酸碱性对电极产物的影响、电荷与原子不守恒、离子移动方向判断失误，预测2027年高考预计延续科技情境命题的趋势，会继续结合储能、新能源应用背景命题，强化对装置图信息读取能力的考查，还会融合能量转化、循环物质判断等角度综合设问，弱化死记硬背，侧重依托氧化还原规律推导陌生电池反应，整体难度中等偏上，区分度较好，备考要强化陌生电池装置图的读图训练，厘清充放电两套反应逻辑，规避情境包装带来的思维陷阱。 【真题演练●悟高考】 1．（2026·甘肃·高考真题）我国科研人员设计了一种可处理含污水的新型尿素燃料电池(如图所示)。下列说法错误的是 A．体系中每转移，最多可产生1 mol N2 B．工作时电子从电极2通过外电路向电极1转移 C．工作时负极区pH降低 D．a是阴离子交换膜 【答案】B 【详解】A．中为价，生成时共失去电子，故转移最多产生，A正确； B．电极1上失电子生成，为负极，电极2上得电子生成，为正极，电子应从负极（电极1）经外电路流向正极（电极2），B错误； C．负极反应为，生成使增大，降低，C正确； D．负极区生成后正电荷增多，需通过a膜进入负极区平衡电荷，故a为阴离子交换膜，D正确； 故选B。 （2026·广西·高考真题）镍磷化合物（）晶态结构多样，导电性良好，离子传输通道丰富。在储能领域极具应用前景。为阿伏加德罗常数的值。据此完成下面小题。 2．某的立方晶胞结构如图，已知晶胞参数为547 pm，下列说法正确的是 A． B．与1个最紧邻的P有6个 C．之间最短的距离为 D．晶体密度 3．我国科研人员用碳纳米管负载碳包覆的为b电极材料，以提高电池寿命。下列说法正确的是 A．充电时，a极外接电源正极 B．放电时，b极的电极反应为 C．玻璃纤维膜主要作用是利于迁移 D．外电路通过个，电解质溶液质量理论上变化7 g 【答案】2．C 3．A 【详解】2．A．根据均摊法计算，晶胞中Ni位于顶点和面心，总共有个；P全部位于晶胞内部，共8个，故，A错误； B．观察晶胞结构，1个Ni最紧邻的P为8个，B错误； C．Ni之间最短距离是相邻面心Ni的间距，等于面对角线的1/2，即，C正确； D．晶胞中含4个单元，故密度，D错误； 故选C。 3．A．充电时a极中转化为，可知Fe的化合价升高，发生氧化反应，可知充电时a极为阳极，外接电源正极，A正确； B．放电为充电的逆过程，a极在充电时发生氧化反应，则放电时发生还原反应，故放电时b极为负极，发生失电子的氧化反应，选项给出的是得电子的还原反应，为充电时b极的反应；正确的电极反应式为，B错误； C．玻璃纤维膜为电池隔膜，允许通过，主要作用是隔离正负极防止短路而非利于迁移，C错误； D．外电路通过个时，有1mol 从b极迁移到a极，电解质溶液中总量不变，溶液质量无变化，D错误； 故选A。 4．（2026·贵州·高考真题）储能技术是新能源产业发展的重要支撑。一种基于TEMPO衍生物作为正极储能活性材料的水系有机液流电池的工作原理如图。 下列说法正确的是 A．充电时，电极a发生氧化反应 B．充电时，电子从电源的负极流向a极，由b极流向电源的正极 C．放电时，正极反应为 D．放电时，外电路转移2 mol电子，理论上负极区溶液质量减少71 g 【答案】B 【分析】放电时，a是负极，电极反应：，b是正极，电极反应：，充电时，a是阴极，b是阳极，电极反应与原电池相反，据此解答。 【详解】A．充电时电极a连接电源负极，为阴极，得电子发生还原反应，A错误； B．充电时电子仅在外电路移动，由电源负极流向阴极a，再由阳极b流向电源正极，B正确； C．放电时正极发生得电子的还原反应，正确反应为，选项给出的是失电子的氧化反应，C错误； D．放电时阴离子向负极移动，转移2 mol电子时，有2 mol 进入负极区，负极区溶液质量增加71 g，而非减少，D错误； 故选B。 5．（2026·陕晋青宁卷·高考真题）某科研团队利用S和Cu2S的相互转化设计了如图所示电池。工作时，两极上发生反应的S和Cu2S的物质的量相等。放电完成后，将一侧的电解液加热，产生的气体通入另一侧，可使电池重复工作。若性能显著衰减，经简单处理可恢复。下列说法正确的是 A．膜为阳离子交换膜 B．当气体通入左室开始工作时，电极a为正极 C．理论上，电路中通过的与消耗的物质的量之比为 D．电池总反应为 【答案】D 【分析】根据题干“工作时，反应的S和物质的量相等”，结合化合价变化可得电子守恒的电极反应：左室电极a为正极，电极反应：；右室电极b为负极：电极反应，，加热时释放，据此解答。 【详解】A．反应后左室消耗，剩余多余的；右室生成带正电的，正电荷多余。需要（阴离子）从左室迁移到右室平衡电荷，因此膜为阴离子交换膜；若为阳离子交换膜，向左侧移动，无法实现该电池的功能，A错误 B．放电完成后，电极a的S完全转化为，电极b的完全转化为S；加热右室电解液，分解放出，将通入左室后重新开始工作时，电极a现在为，发生失电子的氧化反应，为负极，B错误； C．根据负极反应，转移时，消耗，因此电路中通过的与消耗的物质的量之比为，不是，C错误； D．将正负极反应相加，消去两边均有的S、和电子，得到总反应： ，化简得，D正确； 故选D。 6．（2026·云南·高考真题）一种“双模式”锂电池工作原理如图。已知：只参与模式Ⅰ的充放电，其放电时反应方程式为。下列说法正确的是 A．充电时，模式Ⅱ的反应为 B．充电时，若外电路通过1 mol电子，则石墨电极最多生成 C．放电时，体系中的向电池的锂电极迁移 D．放电时，分别消耗，模式Ⅰ理论放电量大于模式Ⅱ 【答案】D 【分析】中S元素为+6价，由此可知模式I放电过程中石墨电极上S元素化合价降低，发生还原反应，为正极，锂电极为负极，充电过程中石墨电极为阳极，锂电极为阴极。 【详解】A．充电时，模式II阴极上LiCl得到电子生成Li，阳极上Li2S2O4失去电子生成，根据守恒关系可知模式II的反应为，A项错误； B．模式I充电时总反应为，充电过程中Li元素化合价降低，S元素及部分Cl元素化合价升高，因此外电路通过1mol电子，石墨阳极上最多生成0.25mol Cl2，B项错误； C．放电时，Li+移向正极，即石墨电极，C项错误； D．放电时，模式I的总反应与转移电子关系为，模式II的总反应与转移电子关系为，由此可知分别消耗，模式Ⅰ理论放电量大于模式Ⅱ，D项正确； 故答案为D。 7．（2025·四川·高考真题）最近，我国科学工作者制备了一种电催化剂，并将其与金属铝组装成可充电电池，用于还原污水中的为，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逐步还原为。 下列说法错误的是 A．放电时，负极区游离的数目保持不变 B．放电时，还原为，理论上需要氢原子 C．充电时，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 【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，，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逐步还原为，正极区发生反应为(注意此反应不是电极反应)，充电时，金属铝为阴极，电极为阳极，据此解答。 【详解】A．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：，当转移3mol电子时，消耗，同时正极区会有通过离子交换膜进行补充，净消耗1mol，故负极区游离的数目会减少，故A错误； B．氢原子将吸附在电催化剂表面的逐步还原为，还原为，由化合价变化可知，得到8mol电子，所以理论上需要氢原子，故B正确； C．充电时，阴离子向阳极移动，所以充电时，从阴极区穿过离子交换膜进入阳极区，故C正确； D．充电时，电池阴极反应式为，阳极反应式为，总反应为，故D正确； 答案选A。 8．（2025·重庆·高考真题）下图为AgCl-Sb二次电池的放电过程示意图如图所示。 下列叙述正确的是 A．放电时，M极为正极 B．放电时，N极上反应为 C．充电时，消耗4 mol Ag的同时将消耗 D．充电时，M极上反应为 【答案】D 【分析】由图可知，放电时，N电极上发生得电子的还原反应，为正极，电极反应为：，M电极为负极，电极反应为，充电时，N为阳极，M为阴极，电极反应与原电池相反，据此解答。 【详解】A．由分析可知，放电时，M电极为负极，A错误； B．由分析可知，放电时，N电极反应为：，B错误； C．由分析可知，建立电子转移关系式：，由此可知，消耗4molAg，同时消耗，C错误； D．充电时，M极为阴极，电极反应与原电池相反：，D正确； 故选D。 9．（2025·湖北·高考真题）某电池的正极材料为，负极材料为嵌锂石墨。利用人工智能筛选出的补锂试剂，能使失活的电池再生并延长寿命，且保持电池原结构。将注入电池后充电补锂，过程中转化为气体离去。下列有关充电补锂的说法错误的是 A．在阳极失去电子 B．生成气体中含有氟代烃 C．过程中铁元素的价态降低 D．反应并离去是该电池保持原结构的原因 【答案】C 【详解】A．充电时，Li+在阴极得电子：，[SO2CF3]-在阳极失去电子生成气体离去，A正确； B．[SO2CF3]-在阳极失去电子，反应为2[SO2CF3]--2e-=2SO2+ CF3-CF3，生成气体中含有氟代烃CF3-CF3，B正确； C．补锂过程主要涉及Li+的迁移，不直接影响铁元素的价态，铁元素价态不变，C错误； D．[SO2CF3]-反应后离去，维持电池原结构，D正确； 答案选C。 10．（2025·安徽·高考真题）研究人员开发出一种锂-氢可充电电池(如图所示)，使用前需先充电，其固体电解质仅允许通过。下列说法正确的是 A．放电时电解质溶液质量减小 B．放电时电池总反应为 C．充电时移向惰性电极 D．充电时每转移电子，降低 【答案】C 【分析】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，目的是将解离为和，则充电时，惰性电极为阴极，电极的反应为：，阳极为气体扩散电极，电极反应：，放电时，惰性电极为负极，电极反应为：，气体扩散电极为正极，电极反应为，据此解答。 【详解】A．放电时，会通过固体电解质进入电解质溶液，同时正极会生成进入储氢容器，当转移2mol电子时，电解质溶液质量增加，即电解质溶液质量会增大，A错误； B．放电时，由分析中的正、负电极反应可知，总反应为，B错误； C．充电时，向阴极移动，则向惰性电极移动，C正确； D．充电时每转移电子，会有与结合生成，但不知道电解液体积，无法计算降低了多少，D错误； 故选C。 11．（2025·浙江·高考真题）一种可充放电电池的结构示意图如图所示。该电池放电时，产物为和，随温度升高Q(消耗转移的电子数)增大。下列说法不正确的是 A．熔融盐中的物质的量分数影响充放电速率 B．充放电时，优先于通过固态电解质膜 C．放电时，随温度升高Q增大，是因为正极区转化为 D．充电时，锂电极接电源负极 【答案】C 【分析】电池放电时，锂电极为负极，发生反应：，多孔功能电极为正极，低温时发生反应：，随温度升高Q增大，正极区转化为；充电时，锂电极为阴极，得到电子，多孔功能电极为阳极，或失去电子。 【详解】A．由分析可知，电池总反应方程式为：或，充放电时有参与或生成，因此熔融盐中的物质的量分数影响充放电速率，A正确； B．比的半径小，因此优先于通过固态电解质膜，B正确； C．放电时，正极得到电子，中氧原子为-1价，中氧原子为-2价，因此随温度升高Q增大，正极区转化为，C错误； D．充电时，锂电极为阴极，连接电源负极，D正确； 答案选C。 类型一　锂电池与锂离子电池 【核心梳理●明考点】 1.锂电池 锂电池是一类由金属锂或锂合金为负极材料、使用非水电解质溶液的电池。工作时金属锂失去电子被氧化为Li＋，负极反应均为Li－e－===Li＋，负极生成的Li＋经过电解质定向移动到正极。 2.锂离子二次电池 (1)锂离子电池基于电化学“嵌入/脱嵌”反应原理，替代了传统的“氧化—还原”原理；在两极形成的电势差的驱动下，Li＋可以从电极材料提供的“空间”中“嵌入”或“脱嵌”。 (2)锂离子电池充电时阴极反应式一般为C6＋xLi＋＋xe－===LixC6；放电时负极反应是充电时阴极反应的逆过程:LixC6－xe－===C6＋xLi＋。 (3)锂离子电池的正极材料一般为含Li＋的化合物，目前已商业化的正极材料有LiFePO4、LiCoO2、LiMn2O4等。 【考点通关●破重难】 1.(2025·安徽卷)研究人员开发出一种锂－氢可充电电池(如图所示)，使用前需先充电，其固体电解质仅允许Li＋通过。下列说法正确的是(　　) A.放电时电解质溶液质量减小 B.放电时电池总反应为H2＋2Li===2LiH C.充电时Li＋移向惰性电极 D.充电时每转移1 mol电子，c(H＋)降低1 mol·L－1 【答案】C 【解析】结合锂－氢可充电电池装置，再结合题中信息“使用前需先充电”可知，先充电的目的是将惰性电极附近的有机电解质中的Li＋转化为Li，故充电时，惰性电极为阴极，其电极反应式为Li＋＋e－===Li；气体扩散电极为阳极，其电极反应式为H2－2e－＋2H2P===2H3PO4。放电时，惰性电极为负极，其电极反应式为Li－e－===Li＋；气体扩散电极为正极，其电极反应式为2H3PO4＋2e－===H2↑＋2H2P。由放电时正极发生的反应知，每2 mol(14 g)Li＋进入电解质溶液，有1 mol(2 g)H2扩散到储氢容器，故电解质溶液质量增加，A错误；由正、负极发生的反应知，放电时电池总反应为2Li＋2H3PO4===H2↑＋2Li＋＋2H2P，B错误；电解池中阳离子移向阴极，故充电时Li＋移向惰性电极，C正确；电解质溶液体积未知，且H3PO4是弱酸，故c(H＋)变化量不能判断，D错误。 2.华中科技大学武汉国家光电研究中心孙永明教授课题组利用一种“蓝”石墨电极(Li3P基固态电解质界面膜)，实现了锂离子电池的极速充电和长循环寿命，工作原理如图所示。下列说法正确的是(　　) A.充电时，Li＋通过固态电解质向N极移动 B.放电时，M极的电极电势比N极高 C.充电时，M极发生的电极反应为xLi＋＋C＋xe－===LixC D.当电路中通过1 mol电子时，理论上两电极的质量变化差为7 g 【答案】C 【解析】由图可知，充电时，N极LiNi0.6Co0.2Mn0.2O2→Li1－xNi0.6Co0.2Mn0.2O2，Li＋数减少，失电子，发生氧化反应，为阳极，放电时为正极，M极为阴极或负极。充电时，Li＋向阴极(M极)移动，A错误；放电时，正极电势高，则M极的电极电势比N极低，B错误；充电时，阴极电极反应式为xLi＋＋C＋xe－===LixC，C正确；当电路中通过1 mol电子时，发生反应的Li＋为1 mol，理论上两电极的质量变化差为14 g(正负两极质量一增一减)，D错误。 类型二　微生物燃料电池 【核心梳理●明考点】 1.概念 微生物燃料电池是一种利用微生物将有机物中的化学能直接转化成电能的装置。 2.工作原理 在负极室厌氧环境下，有机物在微生物作用下分解并释放出电子和质子，电子依靠合适的电子传递介体在生物组分和负极之间进行有效传递，并通过外电路传递到正极形成电流，而质子通过质子交换膜传递到正极，氧化剂(如氧气)在正极得到电子被还原。 【考点通关●破重难】 1.(2025·山东菏泽一模)双阴极微生物燃料电池可进行硝化和反硝化脱氮装置。下列说法错误的是(　　) A.H＋的移动方向:厌氧阳极→缺氧阴极，厌氧阳极→好氧阴极 B.装置工作时，“缺氧阴极”电极附近的溶液pH增大 C.“好氧阴极”电极反应式为O2＋4H＋＋4e－===2H2O D.放电过程中若有1 mol N完全转化为N，“好氧阴极”区内理论上消耗O2(STP)44.8 L 【答案】D 【解析】如图，“厌氧阳极”上，C6H12O6失去电子生成CO2和H＋，电极反应式为C6H12O6＋6H2O－24e－===6CO2↑＋24H＋；“缺氧阴极”上，N得到电子生成NO2，NO2再转化为N2，电极反应式分别为N＋2H＋＋e－===NO2↑＋H2O、2NO2＋8H＋＋8e－===N2＋4H2O。“好氧阴极”上，O2得到电子生成H2O，电极反应式为O2＋4H＋＋4e－===2H2O，同时O2还能氧化N生成N，N还可以被O2氧化为N，离子方程式分别为2N＋3O2===2N＋4H＋＋2H2O、2N＋O2===2N，据此回答。在原电池中，阳离子向正极移动，该电池中厌氧阳极是负极，缺氧阴极和好氧阴极是正极，所以H＋的迁移方向是厌氧阳极→缺氧阴极，厌氧阳极→好氧阴极，A正确；电池工作时，“缺氧阴极”上消耗的H＋多于从“厌氧阳极”迁移过来的H＋，且反应生成水，其附近的溶液pH增大，B正确；1 mol N完全转化为N，N元素的化合价从－3价升高到＋5价，失去8 mol电子，需要消耗的O2为2 mol，根据“好氧阴极”的电极反应式O2＋4H＋＋4e－===2H2O，转移8 mol电子时，消耗2 mol O2，共消耗的O2为4 mol，在标准状况下的体积为4 mol×22.4 L·mol－1＝89.6 L，D错误。 2.某污水处理厂利用微生物电池将镀铬废水中的Cr2催化还原，其工作原理如下图所示。下列说法错误的是(　　) A.电池工作过程中电子由a极经外电路流向b极 B.b极反应式:Cr2＋6e－＋14H＋===2Cr3＋＋7H2O C.电池工作过程中a极区附近溶液的pH减小 D.每生成33.6 L CO2，则处理1 mol Cr2 【答案】D 【解析】由图可知，a极乙酸生成二氧化碳和氢离子，发生氧化反应为负极，电极反应式为CH3COOH－8e－＋2H2O===2CO2↑＋8H＋；b极Cr2转化为Cr3＋，发生还原反应，为正极，电极反应式为Cr2＋6e－＋14H＋===2Cr3＋＋7H2O；A.电池工作过程中，电子由负极流向正极，即由a极流向b极，故A正确；B.b极发生还原反应，电极反应式正确，故B正确；C.电池工作过程中a极区生成氢离子，电极附近溶液的pH减小，故C正确；D.每生成33.6 L(标况下)CO2，二氧化碳的物质的量为1.5 mol，转移电子6 mol，根据电子守恒可知可处理1 mol Cr2，但是选项中未标明温度、压强，气体的物质的量不确定为1.5 mol，故D错误。 类型三　液流循环储能电池 【核心梳理●明考点】 1.概述 液流电池由电堆单元、电解液、电解液存储供给单元以及管理控制单元等部分构成，是利用正负极电解液分开，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。 2.题型解读 (1)判断放电时电池的正极和负极:依据物质转化中元素化合价的变化，或离子的移动方向(电流的流向)等。 (2)结合原电池原理，确定正极、负极的反应式，判断电极区(或整个电解质溶液)的变化等。 (3)根据充电、放电时电极反应的互逆性，推测充电时电极反应及变化等。 【考点通关●破重难】 1.(2025·山东卷改编)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＋浓度均增大 D.理论上，Fe3＋每减少1 mol，Fe2＋总量相应增加2 mol 【答案】B 【解析】根据电池中所含物质知，能形成的自发氧化还原反应只有Fe＋2Fe3＋===3Fe2＋，因此氧化剂Fe3＋所在电极区的b电极为正极，电极材料为石墨，则a电极为负极，电极材料为负载Fe的石墨。隔膜需防止右侧的Fe3＋进入左侧，应使用阴离子交换膜，A错误、B正确；充电时的总反应为3Fe2＋Fe＋2Fe3＋，消耗Fe2＋，故隔膜两侧溶液Fe2＋浓度均减小，C错误；根据放电的总反应知，Fe3＋每减少1 mol，Fe2＋总量相应增加1.5 mol，D错误。 2.(2025·安徽三模)液流电池具有使用寿命长、储能规模大、深度放电、安全性高等优点，它广泛应用于储能领域。钒液流电池工作原理如图所示。下列说法正确的是(　　) A.电池在放电时，电解液中H＋由Ⅰ室通过交换膜移向Ⅱ室 B.充电时电极M发生的电极反应为V＋e－＋2H＋===VO2＋＋H2O C.在硫酸溶液中用草酸还原V2O5制备电解液VO(HSO4)2，反应的离子方程式为V2O5＋C2＋6H＋===2VO2＋＋2CO2↑＋3H2O D.采用电解VO(HSO4)2溶液可以制得五价钒离子电解液和三价钒离子电解液，阴极发生的电极反应为VO2＋＋e－＋2H＋===V3＋＋H2O 【答案】D 【解析】由原理图可知:放电时电极M发生还原反应:V＋2H＋＋e－===VO2＋＋H2O，则M为正极，N为负极，电解液中H＋由负极区移向正极区，即由Ⅱ室移向Ⅰ室，故A错误；充电时，电极M为阳极，发生氧化反应，电极反应为VO2＋＋H2O－e－===V＋2H＋，故B错误；草酸是弱酸，反应的离子方程式应为V2O5＋H2C2O4＋4H＋===2VO2＋＋2CO2↑＋3H2O，故C错误；电解时，阴极发生还原反应，电极反应为VO2＋＋e－＋2H＋===V3＋＋H2O，故D正确。 类型四　光催化电极电池 【核心梳理●明考点】 光催化电极电池的工作原理主要基于光催化反应与电化学反应的协同作用，通过光能激发催化剂产生载流子，驱动电池能量转换。具体过程如下: 1.光能激发载流子生成 当光照射到半导体光电极(如TiO2)表面时，光子能量大于禁带宽度，价带电子被激发到导带，同时价带产生空穴，形成电子－空穴对。这一过程在极短时间内完成(如10－9秒)，但电子和空穴易在材料内部复合，需通过表面处理(如热处理、机械研磨)增加表面活性位点。 2.载流子分离与迁移 经过表面处理后，电子和空穴在电场作用下分别向正负极迁移。电子在阴极参与还原反应(如光分解水制氢)，空穴在阳极参与氧化反应(如有机污染物降解)。 3.电化学反应驱动能量输出 电解质中的离子在电场作用下迁移，形成电流。这一过程实现了光能向化学能的转换，驱动外部负载工作(如发电或驱动化学反应)。 【考点通关●破重难】 1.(2022·全国乙卷)Li－O2电池比能量高，在汽车、航天等领域具有良好的应用前景。近年来，科学家研究了一种光照充电Li－O2电池(如图所示)。光照时，光催化电极产生电子(e－)和空穴(h＋)，驱动阴极反应(Li＋＋e－===Li)和阳极反应(Li2O2＋2h＋===2Li＋＋O2↑)对电池进行充电。下列叙述错误的是(　　) A.充电时，电池的总反应为Li2O2===2Li＋O2 B.充电效率与光照产生的电子和空穴量有关 C.放电时，Li＋从正极穿过离子交换膜向负极迁移 D.放电时，正极发生反应:O2＋2Li＋＋2e－===Li2O2 【答案】C 【解析】充电时光照光催化电极产生电子和空穴，驱动阴极反应(Li＋＋e－===Li)和阳极反应(Li2O2＋2h＋===2Li＋＋O2↑)，则充电时总反应为Li2O2===2Li＋O2↑，A正确；充电时，光照光催化电极产生电子和空穴，阴极反应与电子有关，阳极反应与空穴有关，故充电效率与光照产生的电子和空穴量有关，B正确；放电时，金属Li电极为负极，光催化电极为正极，Li＋从负极穿过离子交换膜向正极迁移，C错误；放电时总反应为2Li＋O2===Li2O2，则正极反应为O2＋2Li＋＋2e－===Li2O2，D正确。 2.(2025·吉林二模)CO2的捕集和利用是实现“双碳”目标的一个重要研究方向，我国设计CO2熔盐捕获与转化装置(图1)，可与太阳能电池装置(图2)联合实现绿色转化。 图1 图2 下列有关说法正确的是(　　) A.图1装置B电极应该与图装置Y电极相连 B.图1装置A电极反应式为2C2＋4e－===4CO2↑＋O2↑ C.熔盐可用CCl4代替 D.理论上转移0.5 mol电子可捕获标准状况下CO2气体2.8 L 【答案】D 【解析】根据图1可知A极C2→O2，发生氧化反应生成单质O2，所以A为阳极，B为阴极，阳极与电源正极相接、阴极与电源负极相接，根据图2可知，Y极为电源正极、X极为电源负极，故B电极应该与X电极相连，A错误；阳极反应式为2C2－4e－===4CO2↑＋O2↑，阴极电极反应式为C＋4e－===C＋3O2－，B错误；CO2与熔盐反应生成C2和C，即CO2＋O2－===C，2CO2＋O2－===C2，则不可用CCl4代替熔盐，C错误；通过分析，总反应为CO2C＋O2，理论上转移4 mol电子消耗1 mol CO2，转移0.5 mol电子则可捕获0.125 mol CO2，可捕获标准状况下CO2气体体积为2.8 L，D正确。 类型五　浓差电池 【核心梳理●明考点】 1.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具有浓度差，离子均由“高浓度”移向“低浓度”，依据阴离子移向负极区域，阳离子移向正极区域判断电池的正极、负极。当两侧离子浓度差为零时，停止工作。 2.示例 ①a极:Ag－e－===Ag＋(负极)；b极:Ag＋＋e－===Ag(正极)。 ②N通过交换膜移向a极。 【核心梳理●明考点】 1.浓差电池中的电动势是由于电池中存在浓度差而产生的。某浓差电池的原理如图所示，该电池从浓缩海水中提取LiCl的同时又获得了电能。下列有关该电池的说法错误的是(　　) A.电池工作时，Li＋通过离子导体移向X极区 B.电流由Y极通过外电路流向X极 C.正极发生的反应为2H＋＋2e－===H2↑ D.Y极每生成1 mol Cl2，X极区得到2 mol LiCl 【答案】B 【解析】加入稀盐酸，X极上生成氢气，H＋发生还原反应:2H＋＋2e－===H2↑，X极为正极，Y极上Cl－发生氧化反应:2Cl－－2e－===Cl2↑，Y极是负极，电池工作时，Li＋向X极区移动，A、C正确；外电路中电流由正极X流向负极Y，B错误；Y极每生成1 mol Cl2，转移2 mol电子，有2 mol Li＋向正极移动，则X极区得到2 mol LiCl，D正确。 2.(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。下列说法错误的是(　　) A.甲室Cu电极为负极 B.隔膜为阳离子膜 C.电池总反应为:Cu2＋＋4NH3===[Cu(NH3)4]2＋ D.NH3扩散到乙室将对电池电动势产生影响 【答案】B 【解析】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(NH3)4]2＋，因此甲室Cu电极为负极，故A正确；原电池内电路中阳离子向正极移动，若隔膜为阳离子膜，电极溶解生成的铜离子要向右侧移动，通入氨气要消耗铜离子，显然左侧阳离子不断减小，明显不利于电池反应正常进行，故B错误；负极反应是Cu－2e－＋4NH3===[Cu(NH3)4]2＋，正极反应是Cu2＋＋2e－===Cu，则电池总反应为Cu2＋＋4NH3===[Cu(NH3)4]2＋，故C正确；NH3扩散到乙室会与铜离子反应生成[Cu(NH3)4]2＋，铜离子浓度降低，铜离子得电子能力减弱，因此将对电池电动势产生影响，故D正确。 ▶我的收获 知识建构 感悟笔记 1.方法规律:　　　　　　　　　　　  　　　　　　　　　　　　　　　　  2.盲点误区:　　　　　　　　　　　  　　　　　　　　　　　　　　　　  【过关限时●练实战】 （30分钟） 基础落实 1.某锂离子电池的工作原理如图所示(a极材料为金属锂和石墨的复合材料)，其电池总反应为Li＋FePO4===LiFePO4。下列关于该电池的说法正确的是(　　) A.a极为正极 B.b极发生氧化反应 C.Li＋从a极室向b极室移动 D.可以用稀硫酸作电解质溶液 【答案】C 【解析】a极上发生反应:Li－e－===Li＋，a极为负极，A项错误；b极为正极，得电子，发生还原反应，B项错误；Li＋透过隔膜从a极室进入b极室，C项正确；Li是活泼金属，能与稀硫酸反应，故不能用稀硫酸作电解质溶液，D项错误。 2.(2023·辽宁卷)某低成本储能电池原理如下图所示。下列说法正确的是(　　) A.放电时负极质量减小 B.储能过程中电能转变为化学能 C.放电时右侧H＋通过质子交换膜移向左侧 D.充电总反应:Pb＋S＋2Fe3＋===PbSO4＋2Fe2＋ 【答案】B 【解析】该储能电池放电时，Pb为负极，失电子结合硫酸根离子生成PbSO4，则多孔碳电极为正极，正极上Fe3＋得电子转化为Fe2＋；充电时，多孔碳电极为阳极，Fe2＋失电子生成Fe3＋，PbSO4电极为阴极，PbSO4得电子生成Pb和S。A.放电时负极上Pb失电子结合硫酸根离子生成PbSO4附着在负极上，负极质量增大，A错误；B.储能过程中，该装置为电解池，将电能转化为化学能，B正确；C.放电时，右侧为正极，电解质溶液中的阳离子向正极移动，左侧的H＋通过质子交换膜移向右侧，C错误；D.充电时，总反应为PbSO4＋2Fe2＋===Pb＋S＋2Fe3＋，D错误。 3.根据光合作用原理，设计如图原电池装置。下列说法正确的是(　　) A.a电极为原电池的正极 B.外电路电流方向是a→b C.b电极的电极反应式为O2＋2e－＋2H＋===H2O2 D.a电极上每生成1 mol O2，通过质子交换膜的H＋为2 mol 【答案】C 【解析】根据图示可知，a极上H2O转化为H＋和O2，发生氧化反应，则a电极为原电池的负极，A项错误；a电极为负极，b电极为正极，外电路电流方向应从正极到负极，即b→a，B项错误；a电极上每生成1 mol O2，转移4 mol电子，则通过质子交换膜的H＋为4 mol，D项错误。 4.(2022·湖南卷)海水电池在海洋能源领域备受关注，一种锂－海水电池构造示意图如下。下列说法错误的是(　　) A.海水起电解质溶液作用 B.N极仅发生的电极反应:2H2O＋2e－===2OH－＋H2↑ C.玻璃陶瓷具有传导离子和防水的功能 D.该锂－海水电池属于一次电池 【答案】B 【解析】海水中含有丰富的电解质，如氯化钠、氯化镁等，可作为电解质溶液，故A正确；N为正极，电极反应为O2＋2H2O＋4e－===4OH－，故B错误；Li为活泼金属，易与水反应，玻璃陶瓷的作用是防止水和Li反应，并能传导离子，故C正确；该电池不可充电，属于一次电池，故D正确。 5.(2025·浙江1月选考)一种可充放电Li－O2电池的结构示意图如图所示。该电池放电时，产物为Li2O和Li2O2，随温度升高Q(消耗1 mol O2转移的电子数)增大。下列说法不正确的是(　　) A.熔融盐中LiNO3的物质的量分数影响充放电速率 B.充放电时，Li＋优先于K＋通过固态电解质膜 C.放电时，随温度升高Q增大，是因为正极区O2－转化为 D.充电时，锂电极接电源负极 【答案】C 【解析】Li－O2电池放电时，锂电极为负极，发生反应:Li－e－===Li＋，多孔功能电极为正极，低温时发生反应:O2＋2e－===，随温度升高Q增大，正极区转化为O2－；充电时，锂电极为阴极，得到电子，多孔功能电极为阳极，或O2－失去电子。电池总反应方程式为O2＋2LiLi2O2或O2＋4Li2Li2O，充放电时有Li＋参与或生成，因此熔融盐中LiNO3的物质的量分数影响充放电速率，A正确；B项，Li＋比K＋的半径小，因此Li＋优先于K＋通过固态电解质膜，B正确；C项，放电时，正极得到电子，中氧元素为－1价，O2－中氧元素为－2价，因此随温度升高Q增大，正极区转化为O2－，C错误；D项，充电时，锂电极为阴极，连接电源负极，D正确。 6.(2022·辽宁卷)某储能电池原理如图。下列说法正确的是(　　) A.放电时负极反应:Na3Ti2(PO4)3－2e－===NaTi2(PO4)3＋2Na＋ B.放电时Cl－透过多孔活性炭电极向CCl4中迁移 C.放电时每转移1 mol电子，理论上CCl4吸收0.5 mol Cl2 D.充电过程中，NaCl溶液浓度增大 【答案】A 【解析】放电时负极失电子，发生氧化反应，电极反应:Na3Ti2(PO4)3－2e－===NaTi2(PO4)3＋2Na＋，A正确；放电时，阴离子移向负极，放电时Cl－透过多孔活性炭电极向NaCl中迁移，B错误；放电时每转移1 mol电子，正极:Cl2＋2e－===2Cl－，理论上CCl4释放0.5 mol Cl2，C错误；充电过程中，阳极:2Cl－－2e－===Cl2↑，消耗氯离子，NaCl溶液浓度减小，D错误。 7.(2023·全国乙卷)室温钠－硫电池被认为是一种成本低、比能量高的能源存储系统。一种室温钠－硫电池的结构如图所示。将钠箔置于聚苯并咪唑膜上作为一个电极，表面喷涂有硫黄粉末的炭化纤维素纸作为另一电极。工作时，在硫电极发生反应:S8＋e－—→＋e－—→，2Na＋＋＋2(1－)e－—→Na2Sx 下列叙述错误的是(　　) A.充电时Na＋从钠电极向硫电极迁移 B.放电时外电路电子流动的方向是a→b C.放电时正极反应为:2Na＋＋S8＋2e－—→Na2Sx D.炭化纤维素纸的作用是增强硫电极导电性能 【答案】A 【解析】由题意可知放电时硫电极得电子，硫电极为原电池正极，钠电极为原电池负极。A.充电时为电解池装置，阳离子移向阴极(钠电极)，故充电时，Na＋由硫电极迁移至钠电极，A错误；B.放电时Na在a电极失去电子，失去的电子经外电路流向b电极，硫黄粉在b电极上得电子与a电极释放出的Na＋结合得到Na2Sx，电子在外电路的流向为a→b，B正确；C.由题给的一系列方程式相加可以得到放电时正极反应式为2Na＋＋S8＋2e－—→Na2Sx，C正确；D.炭化纤维素纸中含有大量的炭，炭具有良好的导电性，可以增强硫电极的导电性能，D正确。 能力提升 8.(2023·福建卷)一种可在较高温下安全快充的铝－硫电池的工作原理如图，电解质为熔融氯铝酸盐(由NaCl、KCl和AlCl3形成熔点为93 ℃的共熔物)，其中氯铝酸根[AlnC(n≥1)]起到结合或释放Al3＋的作用。电池总反应:2Al＋3xSAl2(Sx)3。下列说法错误的是(　　) A.AlnC含4n个Al—Cl B.AlnC中同时连接2个Al原子的Cl原子有(n－1)个 C.充电时，再生1 mol Al单质至少转移3 mol电子 D.放电时间越长，负极附近熔融盐中n值小的AlnC浓度越高 【答案】D 【解析】AlnC的结构为，所以含4n个Al—Cl，A正确；由AlnC的结构可知同时连接2个Al原子的Cl原子有(n－1)个，B正确；由总反应可知充电时，再生1 mol Al单质需由铝离子得到电子生成，所以至少转移3 mol电子，C正确；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AlnC浓度越高，D错误。 9.(2025·辽宁葫芦岛二模)下图是“海水－河水”浓差电池装置示意图(不考虑溶解氧2的影响)，其中a、b均为Ag/AgCl复合电极，下列说法不正确的是(　　) A.b的电极反应式为AgCl＋e－===Ag＋Cl－ B.内电路中，Na＋由a极区向b极区迁移 C.工作一段时间后，两极NaCl溶液的浓度差减小 D.电路中转移1 mol e－时，理论上a极区模拟海水的质量减少23 g 【答案】D 【解析】由电子移动方向可知，a电极为原电池的负极，电极反应式为Ag－e－＋Cl－===AgCl，b电极为正极，氯化银在正极得到电子发生还原反应生成银和氯离子，电极反应式为AgCl＋e－===Ag＋Cl－，钠离子透过阳离子交换膜进入河水中，则电路中转移1 mol电子时，理论上a极区模拟海水的质量减少58.5 g，故D错误。 10.利用锂离子能在石墨烯表面和电极之间快速大量穿梭运动的特性，开发出石墨烯电池，电池反应式为LixC6＋Li1－xCoO2C6＋LiCoO2，其工作原理如图。下列关于该电池的说法不正确的是(　　) A.该电池若用隔膜，可选用阳离子交换膜 B.对废旧的该电池进行“放电处理”，让Li＋从石墨烯中脱出有利于回收 C.放电时，正极的电极反应为Li1－xCoO2＋xLi＋＋xe－===LiCoO2 D.充电时，电路中每转移1 mol e－，石墨烯电极质量增加7x g 【答案】D 【解析】A.该电池通过锂离子定向移动导电，该电池若用隔膜，可选用阳离子交换膜，故A正确；B.石墨烯是负极，放电时，阳离子向正极移动，Li＋从石墨烯中脱出有利于回收，故B正确；C.放电时，正极得电子发生还原反应，电极反应为Li1－xCoO2＋xLi＋＋xe－===LiCoO2，故C正确；D.充电时，电路中每转移1 mol e－，有1 mol Li＋进入负极，石墨烯电极质量增加7 g，故D错误。 11.(2022·福建卷)一种化学“自充电”的锌－有机物电池，电解质为KOH和Zn(CH3COO)2水溶液。将电池暴露于空气中，某电极无需外接电源即能实现化学自充电，该电极充放电原理如图所示。下列说法正确的是(　　) A.化学自充电时，c(OH－)增大 B.化学自充电时，电能转化为化学能 C.化学自充电时，锌电极反应式:Zn2＋＋2e－===Zn D.放电时，外电路通过0.02 mol电子，正极材料损耗0.78 g 【答案】A 【解析】由图可知，化学自充电时，消耗O2，该反应为O2＋2H2O＋4e－===4OH－，c(OH－)增大，故A正确；化学自充电时，无需外接电源即能实现化学自充电，该过程不是电能转化为化学能，故B错误；化学自充电时，锌电极作阴极，该电极的电极反应式为O2＋2H2O＋4e－===4OH－，故C错误；放电时，1 mol 转化为1 mol，正极材料增加2 mol K＋，故当外电路通过0.02 mol电子时，正极物质增加0.02 mol K＋，增加的质量为0.02 mol×39 g·mol－1＝0.78 g，故D错误。 学科网（北京）股份有限公司 $ 大单元五化学反应原理 第一单元化学反应与能量 第51讲　新型化学电源 复习导航 01 考向预测●明考向 对标核心素养，研判高考命题趋势 02 真题演练●悟高考 溯源真题逻辑，感知高考考向 03 核心梳理●明考点 搭建知识框架，构建系统思维 04 对点训练●夯基础 夯实基础知识，总结易错难点 05 考点通关●破重难 拆解核心考点，归纳解题范式 06 过关限时训练 限定答题时长，模拟考场实战 【考向预测●明考向】 综合近三年高考考频分析，新型化学电源属于电化学模块的高频热点考点，主要以选择题为主，也常作为原理综合大题的素材载体，命题多以钠离子电池、钾离子电池、液流电池、金属‑空气电池等前沿储能装置为真实科研情境，不局限于课本常见电池，重点考查正负极判断、离子与电子迁移方向、隔膜作用分析、电极反应式书写、产物判断以及充放电过程的关联辨析，高频易错点集中在混淆充电与放电过程、忽视电解质酸碱性对电极产物的影响、电荷与原子不守恒、离子移动方向判断失误，预测2027年高考预计延续科技情境命题的趋势，会继续结合储能、新能源应用背景命题，强化对装置图信息读取能力的考查，还会融合能量转化、循环物质判断等角度综合设问，弱化死记硬背，侧重依托氧化还原规律推导陌生电池反应，整体难度中等偏上，区分度较好，备考要强化陌生电池装置图的读图训练，厘清充放电两套反应逻辑，规避情境包装带来的思维陷阱。 【真题演练●悟高考】 1．（2026·甘肃·高考真题）我国科研人员设计了一种可处理含污水的新型尿素燃料电池(如图所示)。下列说法错误的是 A．体系中每转移，最多可产生1 mol N2 B．工作时电子从电极2通过外电路向电极1转移 C．工作时负极区pH降低 D．a是阴离子交换膜 （2026·广西·高考真题）镍磷化合物（）晶态结构多样，导电性良好，离子传输通道丰富。在储能领域极具应用前景。为阿伏加德罗常数的值。据此完成下面小题。 2．某的立方晶胞结构如图，已知晶胞参数为547 pm，下列说法正确的是 A． B．与1个最紧邻的P有6个 C．之间最短的距离为 D．晶体密度 3．我国科研人员用碳纳米管负载碳包覆的为b电极材料，以提高电池寿命。下列说法正确的是 A．充电时，a极外接电源正极 B．放电时，b极的电极反应为 C．玻璃纤维膜主要作用是利于迁移 D．外电路通过个，电解质溶液质量理论上变化7 g 4．（2026·贵州·高考真题）储能技术是新能源产业发展的重要支撑。一种基于TEMPO衍生物作为正极储能活性材料的水系有机液流电池的工作原理如图。 下列说法正确的是 A．充电时，电极a发生氧化反应 B．充电时，电子从电源的负极流向a极，由b极流向电源的正极 C．放电时，正极反应为 D．放电时，外电路转移2 mol电子，理论上负极区溶液质量减少71 g 5．（2026·陕晋青宁卷·高考真题）某科研团队利用S和Cu2S的相互转化设计了如图所示电池。工作时，两极上发生反应的S和Cu2S的物质的量相等。放电完成后，将一侧的电解液加热，产生的气体通入另一侧，可使电池重复工作。若性能显著衰减，经简单处理可恢复。下列说法正确的是 A．膜为阳离子交换膜 B．当气体通入左室开始工作时，电极a为正极 C．理论上，电路中通过的与消耗的物质的量之比为 D．电池总反应为 6．（2026·云南·高考真题）一种“双模式”锂电池工作原理如图。已知：只参与模式Ⅰ的充放电，其放电时反应方程式为。下列说法正确的是 A．充电时，模式Ⅱ的反应为 B．充电时，若外电路通过1 mol电子，则石墨电极最多生成 C．放电时，体系中的向电池的锂电极迁移 D．放电时，分别消耗，模式Ⅰ理论放电量大于模式Ⅱ 7．（2025·四川·高考真题）最近，我国科学工作者制备了一种电催化剂，并将其与金属铝组装成可充电电池，用于还原污水中的为，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逐步还原为。 下列说法错误的是 A．放电时，负极区游离的数目保持不变 B．放电时，还原为，理论上需要氢原子 C．充电时，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 8．（2025·重庆·高考真题）下图为AgCl-Sb二次电池的放电过程示意图如图所示。 下列叙述正确的是 A．放电时，M极为正极 B．放电时，N极上反应为 C．充电时，消耗4 mol Ag的同时将消耗 D．充电时，M极上反应为 9．（2025·湖北·高考真题）某电池的正极材料为，负极材料为嵌锂石墨。利用人工智能筛选出的补锂试剂，能使失活的电池再生并延长寿命，且保持电池原结构。将注入电池后充电补锂，过程中转化为气体离去。下列有关充电补锂的说法错误的是 A．在阳极失去电子 B．生成气体中含有氟代烃 C．过程中铁元素的价态降低 D．反应并离去是该电池保持原结构的原因 10．（2025·安徽·高考真题）研究人员开发出一种锂-氢可充电电池(如图所示)，使用前需先充电，其固体电解质仅允许通过。下列说法正确的是 A．放电时电解质溶液质量减小 B．放电时电池总反应为 C．充电时移向惰性电极 D．充电时每转移电子，降低 11．（2025·浙江·高考真题）一种可充放电电池的结构示意图如图所示。该电池放电时，产物为和，随温度升高Q(消耗转移的电子数)增大。下列说法不正确的是 A．熔融盐中的物质的量分数影响充放电速率 B．充放电时，优先于通过固态电解质膜 C．放电时，随温度升高Q增大，是因为正极区转化为 D．充电时，锂电极接电源负极 类型一　锂电池与锂离子电池 【核心梳理●明考点】 1.锂电池 锂电池是一类由金属锂或锂合金为负极材料、使用非水电解质溶液的电池。工作时金属锂失去电子被氧化为Li＋，负极反应均为Li－e－===Li＋，负极生成的Li＋经过电解质定向移动到正极。 2.锂离子二次电池 (1)锂离子电池基于电化学“嵌入/脱嵌”反应原理，替代了传统的“氧化—还原”原理；在两极形成的电势差的驱动下，Li＋可以从电极材料提供的“空间”中“嵌入”或“脱嵌”。 (2)锂离子电池充电时阴极反应式一般为C6＋xLi＋＋xe－===LixC6；放电时负极反应是充电时阴极反应的逆过程:LixC6－xe－===C6＋xLi＋。 (3)锂离子电池的正极材料一般为含Li＋的化合物，目前已商业化的正极材料有LiFePO4、LiCoO2、LiMn2O4等。 【考点通关●破重难】 1.(2025·安徽卷)研究人员开发出一种锂－氢可充电电池(如图所示)，使用前需先充电，其固体电解质仅允许Li＋通过。下列说法正确的是(　　) A.放电时电解质溶液质量减小 B.放电时电池总反应为H2＋2Li===2LiH C.充电时Li＋移向惰性电极 D.充电时每转移1 mol电子，c(H＋)降低1 mol·L－1 2.华中科技大学武汉国家光电研究中心孙永明教授课题组利用一种“蓝”石墨电极(Li3P基固态电解质界面膜)，实现了锂离子电池的极速充电和长循环寿命，工作原理如图所示。下列说法正确的是(　　) A.充电时，Li＋通过固态电解质向N极移动 B.放电时，M极的电极电势比N极高 C.充电时，M极发生的电极反应为xLi＋＋C＋xe－===LixC D.当电路中通过1 mol电子时，理论上两电极的质量变化差为7 g 类型二　微生物燃料电池 【核心梳理●明考点】 1.概念 微生物燃料电池是一种利用微生物将有机物中的化学能直接转化成电能的装置。 2.工作原理 在负极室厌氧环境下，有机物在微生物作用下分解并释放出电子和质子，电子依靠合适的电子传递介体在生物组分和负极之间进行有效传递，并通过外电路传递到正极形成电流，而质子通过质子交换膜传递到正极，氧化剂(如氧气)在正极得到电子被还原。 【考点通关●破重难】 1.(2025·山东菏泽一模)双阴极微生物燃料电池可进行硝化和反硝化脱氮装置。下列说法错误的是(　　) A.H＋的移动方向:厌氧阳极→缺氧阴极，厌氧阳极→好氧阴极 B.装置工作时，“缺氧阴极”电极附近的溶液pH增大 C.“好氧阴极”电极反应式为O2＋4H＋＋4e－===2H2O D.放电过程中若有1 mol N完全转化为N，“好氧阴极”区内理论上消耗O2(STP)44.8 L 2.某污水处理厂利用微生物电池将镀铬废水中的Cr2催化还原，其工作原理如下图所示。下列说法错误的是(　　) A.电池工作过程中电子由a极经外电路流向b极 B.b极反应式:Cr2＋6e－＋14H＋===2Cr3＋＋7H2O C.电池工作过程中a极区附近溶液的pH减小 D.每生成33.6 L CO2，则处理1 mol Cr2 类型三　液流循环储能电池 【核心梳理●明考点】 1.概述 液流电池由电堆单元、电解液、电解液存储供给单元以及管理控制单元等部分构成，是利用正负极电解液分开，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。 2.题型解读 (1)判断放电时电池的正极和负极:依据物质转化中元素化合价的变化，或离子的移动方向(电流的流向)等。 (2)结合原电池原理，确定正极、负极的反应式，判断电极区(或整个电解质溶液)的变化等。 (3)根据充电、放电时电极反应的互逆性，推测充电时电极反应及变化等。 【考点通关●破重难】 1.(2025·山东卷改编)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＋浓度均增大 D.理论上，Fe3＋每减少1 mol，Fe2＋总量相应增加2 mol 2.(2025·安徽三模)液流电池具有使用寿命长、储能规模大、深度放电、安全性高等优点，它广泛应用于储能领域。钒液流电池工作原理如图所示。下列说法正确的是(　　) A.电池在放电时，电解液中H＋由Ⅰ室通过交换膜移向Ⅱ室 B.充电时电极M发生的电极反应为V＋e－＋2H＋===VO2＋＋H2O C.在硫酸溶液中用草酸还原V2O5制备电解液VO(HSO4)2，反应的离子方程式为V2O5＋C2＋6H＋===2VO2＋＋2CO2↑＋3H2O D.采用电解VO(HSO4)2溶液可以制得五价钒离子电解液和三价钒离子电解液，阴极发生的电极反应为VO2＋＋e－＋2H＋===V3＋＋H2O 类型四　光催化电极电池 【核心梳理●明考点】 光催化电极电池的工作原理主要基于光催化反应与电化学反应的协同作用，通过光能激发催化剂产生载流子，驱动电池能量转换。具体过程如下: 1.光能激发载流子生成 当光照射到半导体光电极(如TiO2)表面时，光子能量大于禁带宽度，价带电子被激发到导带，同时价带产生空穴，形成电子－空穴对。这一过程在极短时间内完成(如10－9秒)，但电子和空穴易在材料内部复合，需通过表面处理(如热处理、机械研磨)增加表面活性位点。 2.载流子分离与迁移 经过表面处理后，电子和空穴在电场作用下分别向正负极迁移。电子在阴极参与还原反应(如光分解水制氢)，空穴在阳极参与氧化反应(如有机污染物降解)。 3.电化学反应驱动能量输出 电解质中的离子在电场作用下迁移，形成电流。这一过程实现了光能向化学能的转换，驱动外部负载工作(如发电或驱动化学反应)。 【考点通关●破重难】 1.(2022·全国乙卷)Li－O2电池比能量高，在汽车、航天等领域具有良好的应用前景。近年来，科学家研究了一种光照充电Li－O2电池(如图所示)。光照时，光催化电极产生电子(e－)和空穴(h＋)，驱动阴极反应(Li＋＋e－===Li)和阳极反应(Li2O2＋2h＋===2Li＋＋O2↑)对电池进行充电。下列叙述错误的是(　　) A.充电时，电池的总反应为Li2O2===2Li＋O2 B.充电效率与光照产生的电子和空穴量有关 C.放电时，Li＋从正极穿过离子交换膜向负极迁移 D.放电时，正极发生反应:O2＋2Li＋＋2e－===Li2O2 2.(2025·吉林二模)CO2的捕集和利用是实现“双碳”目标的一个重要研究方向，我国设计CO2熔盐捕获与转化装置(图1)，可与太阳能电池装置(图2)联合实现绿色转化。 图1 图2 下列有关说法正确的是(　　) A.图1装置B电极应该与图装置Y电极相连 B.图1装置A电极反应式为2C2＋4e－===4CO2↑＋O2↑ C.熔盐可用CCl4代替 D.理论上转移0.5 mol电子可捕获标准状况下CO2气体2.8 L 类型五　浓差电池 【核心梳理●明考点】 1.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具有浓度差，离子均由“高浓度”移向“低浓度”，依据阴离子移向负极区域，阳离子移向正极区域判断电池的正极、负极。当两侧离子浓度差为零时，停止工作。 2.示例 ①a极:Ag－e－===Ag＋(负极)；b极:Ag＋＋e－===Ag(正极)。 ②N通过交换膜移向a极。 【核心梳理●明考点】 1.浓差电池中的电动势是由于电池中存在浓度差而产生的。某浓差电池的原理如图所示，该电池从浓缩海水中提取LiCl的同时又获得了电能。下列有关该电池的说法错误的是(　　) A.电池工作时，Li＋通过离子导体移向X极区 B.电流由Y极通过外电路流向X极 C.正极发生的反应为2H＋＋2e－===H2↑ D.Y极每生成1 mol Cl2，X极区得到2 mol LiCl 2.(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。下列说法错误的是(　　) A.甲室Cu电极为负极 B.隔膜为阳离子膜 C.电池总反应为:Cu2＋＋4NH3===[Cu(NH3)4]2＋ D.NH3扩散到乙室将对电池电动势产生影响 【过关限时●练实战】 （30分钟） 基础落实 1.某锂离子电池的工作原理如图所示(a极材料为金属锂和石墨的复合材料)，其电池总反应为Li＋FePO4===LiFePO4。下列关于该电池的说法正确的是(　　) A.a极为正极 B.b极发生氧化反应 C.Li＋从a极室向b极室移动 D.可以用稀硫酸作电解质溶液 2.(2023·辽宁卷)某低成本储能电池原理如下图所示。下列说法正确的是(　　) A.放电时负极质量减小 B.储能过程中电能转变为化学能 C.放电时右侧H＋通过质子交换膜移向左侧 D.充电总反应:Pb＋S＋2Fe3＋===PbSO4＋2Fe2＋ 3.根据光合作用原理，设计如图原电池装置。下列说法正确的是(　　) A.a电极为原电池的正极 B.外电路电流方向是a→b C.b电极的电极反应式为O2＋2e－＋2H＋===H2O2 D.a电极上每生成1 mol O2，通过质子交换膜的H＋为2 mol 4.(2022·湖南卷)海水电池在海洋能源领域备受关注，一种锂－海水电池构造示意图如下。下列说法错误的是(　　) A.海水起电解质溶液作用 B.N极仅发生的电极反应:2H2O＋2e－===2OH－＋H2↑ C.玻璃陶瓷具有传导离子和防水的功能 D.该锂－海水电池属于一次电池 5.(2025·浙江1月选考)一种可充放电Li－O2电池的结构示意图如图所示。该电池放电时，产物为Li2O和Li2O2，随温度升高Q(消耗1 mol O2转移的电子数)增大。下列说法不正确的是(　　) A.熔融盐中LiNO3的物质的量分数影响充放电速率 B.充放电时，Li＋优先于K＋通过固态电解质膜 C.放电时，随温度升高Q增大，是因为正极区O2－转化为 D.充电时，锂电极接电源负极 6.(2022·辽宁卷)某储能电池原理如图。下列说法正确的是(　　) A.放电时负极反应:Na3Ti2(PO4)3－2e－===NaTi2(PO4)3＋2Na＋ B.放电时Cl－透过多孔活性炭电极向CCl4中迁移 C.放电时每转移1 mol电子，理论上CCl4吸收0.5 mol Cl2 D.充电过程中，NaCl溶液浓度增大 7.(2023·全国乙卷)室温钠－硫电池被认为是一种成本低、比能量高的能源存储系统。一种室温钠－硫电池的结构如图所示。将钠箔置于聚苯并咪唑膜上作为一个电极，表面喷涂有硫黄粉末的炭化纤维素纸作为另一电极。工作时，在硫电极发生反应:S8＋e－—→＋e－—→，2Na＋＋＋2(1－)e－—→Na2Sx 下列叙述错误的是(　　) A.充电时Na＋从钠电极向硫电极迁移 B.放电时外电路电子流动的方向是a→b C.放电时正极反应为:2Na＋＋S8＋2e－—→Na2Sx D.炭化纤维素纸的作用是增强硫电极导电性能 能力提升 8.(2023·福建卷)一种可在较高温下安全快充的铝－硫电池的工作原理如图，电解质为熔融氯铝酸盐(由NaCl、KCl和AlCl3形成熔点为93 ℃的共熔物)，其中氯铝酸根[AlnC(n≥1)]起到结合或释放Al3＋的作用。电池总反应:2Al＋3xSAl2(Sx)3。下列说法错误的是(　　) A.AlnC含4n个Al—Cl B.AlnC中同时连接2个Al原子的Cl原子有(n－1)个 C.充电时，再生1 mol Al单质至少转移3 mol电子 D.放电时间越长，负极附近熔融盐中n值小的AlnC浓度越高 9.(2025·辽宁葫芦岛二模)下图是“海水－河水”浓差电池装置示意图(不考虑溶解氧2的影响)，其中a、b均为Ag/AgCl复合电极，下列说法不正确的是(　　) A.b的电极反应式为AgCl＋e－===Ag＋Cl－ B.内电路中，Na＋由a极区向b极区迁移 C.工作一段时间后，两极NaCl溶液的浓度差减小 D.电路中转移1 mol e－时，理论上a极区模拟海水的质量减少23 g 10.利用锂离子能在石墨烯表面和电极之间快速大量穿梭运动的特性，开发出石墨烯电池，电池反应式为LixC6＋Li1－xCoO2C6＋LiCoO2，其工作原理如图。下列关于该电池的说法不正确的是(　　) A.该电池若用隔膜，可选用阳离子交换膜 B.对废旧的该电池进行“放电处理”，让Li＋从石墨烯中脱出有利于回收 C.放电时，正极的电极反应为Li1－xCoO2＋xLi＋＋xe－===LiCoO2 D.充电时，电路中每转移1 mol e－，石墨烯电极质量增加7x g 11.(2022·福建卷)一种化学“自充电”的锌－有机物电池，电解质为KOH和Zn(CH3COO)2水溶液。将电池暴露于空气中，某电极无需外接电源即能实现化学自充电，该电极充放电原理如图所示。下列说法正确的是(　　) A.化学自充电时，c(OH－)增大 B.化学自充电时，电能转化为化学能 C.化学自充电时，锌电极反应式:Zn2＋＋2e－===Zn D.放电时，外电路通过0.02 mol电子，正极材料损耗0.78 g 学科网（北京）股份有限公司 $