2025屆高三化學(xué)一輪復(fù)習(xí) 化學(xué)反應(yīng)與能量變化之新型電源

2025屆高考化學(xué)一輪復(fù)習(xí)講義

化學(xué)反應(yīng)與能量變化之新型電源考點新型電源

1.

Li、Na、K、Mg、Al、Zn電池名稱裝置圖工作原理鋰電

池

負(fù)極反應(yīng)：[1]

?①正極反應(yīng)物為S8，產(chǎn)物為Li2S4、Li2S2，正極反應(yīng)：[2]

?

?；②正極反應(yīng)物為CO2，產(chǎn)物為C＋Li2CO3，正極反應(yīng)：

[3]

?；③正極反應(yīng)物為O2，產(chǎn)物為Li2O、Li2O2，正極反應(yīng)：[4]

?

?

S8＋

O2＋

名稱裝置圖工作原理鈉電

池

負(fù)極反應(yīng)：[5]

?正極反應(yīng)物為S

x

，產(chǎn)物為Na2S

x

，正極反應(yīng)：[6]

?

?

S

x

＋

名稱裝置圖工作原理鉀電池

負(fù)極反應(yīng)：[7]

?正極反應(yīng)物為O2，產(chǎn)物為KO2，正極反應(yīng)：[8]

?

?鎂電

池

負(fù)極反應(yīng)：[9]

?正極反應(yīng)：[10]

?

O2＋e－＋

名稱裝置圖工作原理鋁電

池

負(fù)極反應(yīng)：[11]

?

?離子導(dǎo)體為鹽溶液(中性)，正極反應(yīng)物為S，產(chǎn)物為H2S，

正極反應(yīng)：[12]

?

?

2Al(OH)3

名稱裝置圖工作原理鋅電

池

負(fù)極反應(yīng)：[13]

?正極反應(yīng)物為CO2，產(chǎn)物為CH3COOH，正極反應(yīng)：

[14]

?

2.

鋰離子電池名稱裝置圖工作原理鋰離

子電池

負(fù)極反應(yīng)：[15]

?

?正極反應(yīng)：[16]

?

?

?

?

3.

燃料電池名稱裝置圖工作原理燃料電池

負(fù)極反應(yīng)：[17]

?

?

?

?

?正極反應(yīng)：[18]

?

名稱裝置圖工作原理微生物電池

負(fù)極反應(yīng)：[19]

?

?正極反應(yīng)：[20]

?

注意燃料電池負(fù)極反應(yīng)式書寫的難點是有機(jī)物化合價的分析，可以用“化合

物中元素化合價代數(shù)和為零”法，來分析碳元素的化合價，且只需要分析發(fā)生

化合價變化的碳原子。如CH3CH3中碳元素的化合價為－3，CH3OCH3中碳元

素的化合價為－2。

1.

手機(jī)、電腦的鋰電池是一次電池還是二次電池？二次電池2.

相同質(zhì)量的物質(zhì)失去電子數(shù)越多，其能量密度越大，則Li、Na、Mg、Al的能量密

度由大到小的順序為

?。Li＞Al＞Mg＞Na

3.

已知鋰電池的正極反應(yīng)物和產(chǎn)物，寫出其正極反應(yīng)。(1)正極反應(yīng)物為Bi，產(chǎn)物為Li3Bi，則正極反應(yīng)為

?。(2)正極反應(yīng)物為FeS，產(chǎn)物為Fe、Li2S，則正極反應(yīng)為

?

?。

Li2S

4.

O2作為原電池的正極反應(yīng)物時，其電極反應(yīng)在不同的介質(zhì)中有不同的寫法。(1)強(qiáng)酸作介質(zhì)：

?。(2)強(qiáng)堿作介質(zhì)：

?。(3)導(dǎo)O2－固體作介質(zhì)：

?。(4)熔融碳酸鹽作介質(zhì)，同時通入O2與CO2：

?。(5)熔融硝酸鹽作介質(zhì)，同時通入O2與N2O5：

?。

5.

銀器皿長期放置表面變黑(Ag2S)，可將其放置于盛有飽和食鹽水的鋁制盆中，一

段時間后銀器變銀白色，其負(fù)極反應(yīng)式為

?

，正極反應(yīng)式為

?。

命題點1

鋰電池的工作原理及應(yīng)用1.

[2021遼寧]如圖，某液態(tài)金屬儲能電池放電時產(chǎn)生金屬間化合物L(fēng)i3Bi。下列說法

正確的是(

B

)A.

放電時，M電極反應(yīng)為Ni－2e－

Ni2＋B.

放電時，Li＋由M電極向N電極移動C.

充電時，M電極的質(zhì)量減小D.

充電時，N電極反應(yīng)為Li3Bi＋3e－

3Li＋＋BiB[解析]結(jié)合該電池放電時產(chǎn)生金屬間化合物L(fēng)i3Bi，可知M極為負(fù)極，N極為正極。

技巧點撥鋰電池的放電、充電電極反應(yīng)及離子移動情況命題點2

金屬－空氣電池2.

[2021河北]K－O2電池結(jié)構(gòu)如圖，a和b為兩個電極，其中之一為單質(zhì)鉀片。關(guān)于該

電池，下列說法錯誤的是(

D

)A.

隔膜允許K＋通過，不允許O2通過B.

放電時，電流由b電極沿導(dǎo)線流向a電極；充電時，b電極為

陽極C.

產(chǎn)生1Ah電量時，生成KO2的質(zhì)量與消耗O2的質(zhì)量比值約

為2.22D.

用此電池為鉛酸蓄電池充電，消耗3.9g鉀時，鉛酸蓄電池

消耗0.9g水D[解析]

命題點3

鋰離子電池的工作原理3.

[2021浙江]某全固態(tài)薄膜鋰離子電池截面結(jié)構(gòu)如圖所示，電極A為非晶硅薄膜，充

電時Li＋得電子成為Li嵌入該薄膜材料中；電極B為LiCoO2薄膜；集流體起導(dǎo)電作

用。下列說法不正確的是(

B

)A.

充電時，集流體A與外接電源的負(fù)極相連B.

放電時，外電路通過

a

mol電子時，LiPON薄膜電解質(zhì)損失

a

molLi＋C.

放電時，電極B為正極，反應(yīng)可表示為Li1－

x

CoO2＋

x

Li＋＋

x

e－

LiCoO2D.

電池總反應(yīng)可表示為Li

x

Si＋Li1－

x

CoO2

Si＋LiCoO2B[解析]由充電時Li＋得電子成為Li嵌入電極A的薄膜材料中可知，充電時電極A為

陰極，則該電池放電時，電極A為負(fù)極，電極B為正極，電極反應(yīng)為電極電極反應(yīng)負(fù)極(電極A)Li

x

Si－

x

e－

x

Li＋＋Si正極(電極B)Li1－

x

CoO2＋

x

Li＋＋

x

e－

LiCoO2

命題點4

原電池與海水淡化4.

[山東高考]微生物脫鹽電池是一種高效、經(jīng)濟(jì)的能源裝置，利用微生物處理有機(jī)

廢水獲得電能，同時可實現(xiàn)海水淡化?，F(xiàn)以NaCl溶液模擬海水，采用惰性電極，用

下圖裝置處理有機(jī)廢水(以含CH3COO－的溶液為例)。下列說法錯誤的是(

B

)A.

負(fù)極反應(yīng)為CH3COO－＋2H2O－8e－

2CO2↑＋7H＋B.

隔膜1為陽離子交換膜，隔膜2為陰離子交換膜C.

當(dāng)電路中轉(zhuǎn)移1mol電子時，模擬海水理論上除鹽58.5gD.

電池工作一段時間后，正、負(fù)極產(chǎn)生氣體的物質(zhì)的量之比

為2∶1B[解析]結(jié)合圖示可知放電時的電極反應(yīng)如下：電極名稱電極反應(yīng)負(fù)極(a極)CH3COO－＋2H2O－8e－

2CO2↑＋7H＋正極(b極)2H＋＋2e－

H2↑根據(jù)上述分析可知，A項正確；為實現(xiàn)海水淡化，該電池工作時，Cl－向a極移動，

Na＋向b極移動，即隔膜1為陰離子交換膜，隔膜2為陽離子交換膜，B項錯誤；電路

中轉(zhuǎn)移1mol電子時，向a極和b極分別移動1molCl－和1molNa＋，則模擬海水理論

上可除鹽58.5g，C項正確；電池工作時負(fù)極產(chǎn)生CO2，正極產(chǎn)生H2，根據(jù)得失電子

守恒可知，一段時間后，正極和負(fù)極產(chǎn)生氣體的物質(zhì)的量之比為2∶1，D項正確。

科學(xué)探究思想——揭秘航天器電源技術(shù)命題特點：液流電池、鋰離子電池、蓄電池等，情境、裝置?？汲Ｐ?。電極名

稱→電極反應(yīng)式(同一電極有多個電極反應(yīng))→雙極膜、交換膜→總反應(yīng)式→電

能利用率等。

1.

人類航天活動中應(yīng)用過的電源主要包括一次化學(xué)電源、太陽能電池、化學(xué)蓄電

池、燃料電池、核能熱電系統(tǒng)等，這些電源占世界航天電源應(yīng)用綜合的比例分別為

太陽能電池陣蓄電池組電源系統(tǒng)90％；化學(xué)電池5％；燃料電池3％；核能發(fā)電則占

2％。

A.

飛船進(jìn)入光照區(qū)，還原反應(yīng)為Cd(OH)2＋2e－

Cd＋2OH－B.

太陽能電池陣經(jīng)過“太陽能—化學(xué)能—電能”為蓄電池充電C.

鎳鎘蓄電池宜采用陰離子交換膜，電池放電時，陰離子向負(fù)極移動D.

飛船進(jìn)入陰影區(qū)，鎳鎘蓄電池放電，放電時正極附近溶液pH升高B

A.

電池工作過程中，KOH溶液濃度降低B.

電池工作過程中，電解液中OH－向正極遷移C.

負(fù)極發(fā)生反應(yīng)Zn＋2OH－－2e－

Zn(OH)2D.

正極發(fā)生反應(yīng)Ag2O＋2H＋＋2e－

2Ag＋H2OC

3.

[微生物燃料電池]某微生物燃料電池在廢水處理和新能源開發(fā)領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)

用前景，其工作原理如圖所示。下列說法正確的是(

B

)A.

電極電勢a＜b，電極b上發(fā)生氧化反應(yīng)B.HS－在硫氧化菌作用下發(fā)生反應(yīng)：HS－＋4H2O－8e－

S

＋9H＋C.

若該電池外電路有0.4mol電子通過，則有0.45molH＋遷

移到b極D.

該燃料電池在高溫下進(jìn)行效率更高

B

1.

[室溫鈉－硫電池][2023全國乙]室溫鈉－硫電池被認(rèn)為是一種成本低、比能量高的

能源存儲系統(tǒng)。一種室溫鈉－硫電池的結(jié)構(gòu)如圖所示。將鈉箔置于聚苯并咪唑膜上

作為一個電極，

表面噴涂有硫黃粉末的炭化纖維素紙作為另一電極。

工作時，在

硫電極發(fā)生反應(yīng)：

A.

充電時Na＋從鈉電極向硫電極遷移B.

放電時外電路電子流動的方向是a→bC.

放電時正極反應(yīng)為2Na＋＋

S8＋2e－

Na2S

x

D.

炭化纖維素紙的作用是增強(qiáng)硫電極導(dǎo)電性能下列敘述錯誤的是(

A

)A[解析]

2.

[新型“可呼吸式”鎳鋅電池][2023山東濰坊模擬改編]中國科學(xué)家試驗成功了一種

新型的“可呼吸式”鎳鋅電池(Ni－ZnAB)，充電時產(chǎn)生氧氣，放電時吸收氧氣，顯

著提高鎳鋅電池的能量效率和穩(wěn)定性，電池工作原理如圖。下列說法正確的是(

C

)A.

該電池為非水系電解質(zhì)溶液B.

放電時，正極存在一個電極反應(yīng)C.

充電時，陰極反應(yīng)式：[Zn(OH)4]2－＋2e－

Zn＋4OH－D.

放電時，負(fù)極質(zhì)量減少65g，則正極消耗氧氣11.2L(標(biāo)準(zhǔn)狀況)C

1.

[新型全固態(tài)電池][2021廣東]火星大氣中含有大量CO2，一種有CO2參加反應(yīng)的新

型全固態(tài)電池有望為火星探測器供電。該電池以金屬鈉為負(fù)極，碳納米管為正極，

放電時(

B

)A.

負(fù)極上發(fā)生還原反應(yīng)B.

CO2在正極上得電子C.

陽離子由正極移向負(fù)極D.

將電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能B[解析]根據(jù)題中信息可知該Na－CO2電池中Na為負(fù)極，碳納米管為正極，負(fù)極上

金屬鈉失去電子發(fā)生氧化反應(yīng)，A項錯誤；CO2在正極碳納米管上得電子發(fā)生還原反

應(yīng)生成單質(zhì)碳，B項正確；原電池工作時，陽離子從負(fù)極向正極移動，C項錯誤；該

電池將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能，D項錯誤。

A.

Na2S4的電子式為Na＋[∶

∶

∶

∶

∶]2－Na＋B.

放電時正極反應(yīng)為

x

S＋2Na＋＋2e－

Na2S

x

C.

Na和Na2S

x

分別為電池的負(fù)極和正極D.

該電池是以Na－β－Al2O3為隔膜的二次電池C

3.

[光催化鈉離子二次電池][2024陜西安康名校聯(lián)考]天津大學(xué)在光催化鈉離子二次電

池的應(yīng)用研究中取得重大進(jìn)展。該電池工作原理如圖所示，光催化電極能在太陽光

下實現(xiàn)對設(shè)備進(jìn)行充電。下列說法錯誤的是(

A

)A.

充電時，電子從石墨電極流出通過導(dǎo)線流向光催化電極B.

放電時，石墨電極的電極反應(yīng)式為4S2－－6e－

C.

離子交換膜為陽離子交換膜D.

放電時，當(dāng)外電路轉(zhuǎn)移1mol電子時，離子交換膜左室電解質(zhì)溶液質(zhì)量減少23gA

A.

充電時，Mg電極為陰極B.

放電時，Li＋從Ⅰ室向Ⅱ室遷移C.

放電時，Ⅱ室Li2SO4溶液的濃度增大D.

放電時，每消耗1molMg，電極a質(zhì)量理論上增加14gC[解析]根據(jù)放電時電極a發(fā)生還原反應(yīng)知，電極a為正極，Mg電極為負(fù)極。電極電極反應(yīng)放電(原電池)負(fù)極(Mg電極)Mg－2e－

Mg2＋正極(電極a)Li1－

x

FePO4＋

x

Li＋＋

x

e－

LiFePO4充電(電解池)陰極(Mg電極)Mg2＋＋2e－

Mg陽極(電極a)LiFePO4－

x

e－

Li1－

x

FePO4＋

x

Li＋

5.[海底燃料電池][2024湖北黃石二中測試改編]一種由石墨電極制成的海底燃料電池

的裝置如圖所示。下列說法正確的是(

C

)A.

向a極遷移的是OH－B.

大塊沉積物中的鐵元素均顯＋2價C.

b極上FeS2轉(zhuǎn)化為S的電極反應(yīng)式為FeS2－2e－

Fe2＋＋2SD.

微生物作用下S循環(huán)生成的S

和HS－的物質(zhì)的量之比為1∶5C

6.

[2024江西九校聯(lián)考]我國科研人員將單獨(dú)脫除SO2的反應(yīng)與H2O2的制備反應(yīng)相結(jié)

合，實現(xiàn)協(xié)同轉(zhuǎn)化。

協(xié)同轉(zhuǎn)化裝置如圖(在電場作用下，雙