專題41 化學(xué)電源-可充電電池 十年（2015-2024）高考化學(xué)真題分類匯編(原卷版)

2013-2024年十年高考真題匯編PAGEPAGE1專題41化學(xué)電源——可充電電池考點(diǎn)十年考情（2015-2024）命題趨勢(shì)考點(diǎn)1水系介質(zhì)充電電池2024·全國(guó)甲卷、2024·安徽卷、2023?遼寧省選擇性考試、2023?全國(guó)新課標(biāo)卷、2022?福建卷、2022?遼寧省選擇性卷、2022?廣東選擇性卷、2021?浙江1月卷、2021?湖南選擇性卷、2020?新課標(biāo)Ⅰ卷、2019?天津卷、2016?新課標(biāo)Ⅲ卷新型化學(xué)電源是高考中每年必考的知識(shí)點(diǎn)，隨著全球能源逐漸枯竭，研發(fā)、推廣新型能源迫在眉睫，因此，化學(xué)中的新型電源成為科學(xué)家研究的重點(diǎn)方向之一，也成了高考的高頻考點(diǎn)。充電電池的充放電循環(huán)可達(dá)數(shù)千次到上萬(wàn)次，由于該類試題題材廣、信息新、陌生度大，因此許多考生感覺(jué)難度大。雖然該類試題貌似新穎，但應(yīng)用的解題原理還是原電池的知識(shí)，只要細(xì)心分析，實(shí)際上得分相對(duì)比較容易?？键c(diǎn)2非水系介質(zhì)充電電池2024·河北卷、2023?全國(guó)乙卷、2022?全國(guó)乙卷、2021?浙江6月卷、2021?遼寧選擇性考試、2019?新課標(biāo)Ⅲ卷、2018?新課標(biāo)Ⅱ卷、2018?新課標(biāo)Ⅲ卷、2016?四川卷考點(diǎn)1水系介質(zhì)充電電池1．(2024·全國(guó)甲卷，6，3分)科學(xué)家使用δ-MnO2研制了一種MnO2-Zn可充電電池(如圖所示)。電池工作一段時(shí)間后，MnO2電極上檢測(cè)到MnOOH和少量ZnMn2O4。下列敘述正確的是()A．充電時(shí)，Zn2+向陽(yáng)極方向遷移B．充電時(shí)，會(huì)發(fā)生反應(yīng)Zn+2MnO2=ZnMn2O4C．放電時(shí)，正極反應(yīng)有MnO2+H2O+e-=MnOOH+OH-D．放電時(shí)，Zn電極質(zhì)量減少0.65g，MnO2電極生成了0.020molMnOOH2．(2024·安徽卷，11，3分)我國(guó)學(xué)者研發(fā)出一種新型水系鋅電池，其示意圖如下。該電池分別以Zn-TCPP(局部結(jié)構(gòu)如標(biāo)注框內(nèi)所示)形成的穩(wěn)定超分子材料和Zn為電極，以ZnSO4和KI混合液為電解質(zhì)溶液。下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是()A．標(biāo)注框內(nèi)所示結(jié)構(gòu)中存在共價(jià)鍵和配位鍵B．電池總反應(yīng)為：I3-+ZnZn2++3I-C．充電時(shí)，陰極被還原的Zn2+主要來(lái)自Zn-TCPPD放電時(shí)，消耗0.65gZn，理論上轉(zhuǎn)移0.02mol電子3．(2023?遼寧省選擇性考試，11)某低成本儲(chǔ)能電池原理如下圖所示。下列說(shuō)法正確的是()A．放電時(shí)負(fù)極質(zhì)量減小B．儲(chǔ)能過(guò)程中電能轉(zhuǎn)變?yōu)榛瘜W(xué)能C．放電時(shí)右側(cè)通過(guò)質(zhì)子交換膜移向左側(cè)D．充電總反應(yīng)：Pb+SO42-+2Fe3+=PbSO4+2Fe2+4．(2023?全國(guó)新課標(biāo)卷，10)一種以V2O5和Zn為電極、Zn(CF3SO3)2水溶液為電解質(zhì)的電池，其示意圖如下所示。放電時(shí)，Zn2+可插入V2O5層間形成·。下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是()A．放電時(shí)V2O5為正極B．放電時(shí)Zn2+由負(fù)極向正極遷移C．充電總反應(yīng)：·D．充電陽(yáng)極反應(yīng)：·5．(2022?福建卷，9)一種化學(xué)“自充電”的鋅-有機(jī)物電池，電解質(zhì)為KOH和Zn(CH3COO)2水溶液。將電池暴露于空氣中，某電極無(wú)需外接電源即能實(shí)現(xiàn)化學(xué)自充電，該電極充放電原理如下圖所示。下列說(shuō)法正確的是()A．化學(xué)自充電時(shí)，c(OH―)增大B．化學(xué)自充電時(shí)，電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能C．化學(xué)自充電時(shí)，鋅電極反應(yīng)式：Zn2++2e-=ZnD．放電時(shí)，外電路通過(guò)電子，正極材料損耗6．(2022?遼寧省選擇性卷，14)某儲(chǔ)能電池原理如圖。下列說(shuō)法正確的是()A．放電時(shí)負(fù)極反應(yīng)：Na3Ti2(PO4)3-2e-=NaTi2(PO4)3+2Na+B．放電時(shí)Cl-透過(guò)多孔活性炭電極向CCl4中遷移C．放電時(shí)每轉(zhuǎn)移1mol電子，理論上CCl4吸收0.5molCl2D．充電過(guò)程中，NaCl溶液濃度增大7．(2022?廣東選擇性卷，16)科學(xué)家基于Cl2易溶于CCl4的性質(zhì)，發(fā)展了一種無(wú)需離子交換膜的新型氯流電池，可作儲(chǔ)能設(shè)備(如圖)。充電時(shí)電極a的反應(yīng)為：NaTi2（PO4）3+2Na++2e-=Na3Ti2（PO4）3。下列說(shuō)法正確的是()A．充電時(shí)電極b是陰極B．放電時(shí)NaCl溶液的減小C．放電時(shí)NaCl溶液的濃度增大D．每生成1molCl2，電極a質(zhì)量理論上增加23g8．(2021?浙江1月卷，22)鎳鎘電池是二次電池，其工作原理示意圖如下(L為小燈泡，K1、K2為開(kāi)關(guān)，a、b為直流電源的兩極)。下列說(shuō)法不正確的是()A．?dāng)嚅_(kāi)K2、合上K1，鎳鎘電池能量轉(zhuǎn)化形式：化學(xué)能→電能B．?dāng)嚅_(kāi)K1、合上K2，電極A為陰極，發(fā)生還原反應(yīng)C．電極B發(fā)生氧化反應(yīng)過(guò)程中，溶液中KOH濃度不變D．鎳鎘二次電池的總反應(yīng)式：Cd+2NiOOH+2H2OCa(OH)2+2Ni(OH)29．(2021?湖南選擇性卷，10)鋅/溴液流電池是一種先進(jìn)的水溶液電解質(zhì)電池，廣泛應(yīng)用于再生能源儲(chǔ)能和智能電網(wǎng)的備用電源等。三單體串聯(lián)鋅/溴液流電池工作原理如圖所示：下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是()A．放電時(shí)，N極為正極 B．放電時(shí)，左側(cè)貯液器中ZnBr2的濃度不斷減小 C．充電時(shí)，M極的電極反應(yīng)式為Zn2++2e﹣═Zn D．隔膜允許陽(yáng)離子通過(guò)，也允許陰離子通過(guò)10．(2020?新課標(biāo)Ⅰ卷，12)科學(xué)家近年發(fā)明了一種新型Zn?CO2水介質(zhì)電池。電池示意圖如圖，電極為金屬鋅和選擇性催化材料，放電時(shí)，溫室氣體CO2被轉(zhuǎn)化為儲(chǔ)氫物質(zhì)甲酸等，為解決環(huán)境和能源問(wèn)題提供了一種新途徑。下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是()A．放電時(shí)，負(fù)極反應(yīng)為Zn-2e-+4OH-=Zn(OH)42+B．放電時(shí)，1molCO2轉(zhuǎn)化為HCOOH，轉(zhuǎn)移的電子數(shù)為2molC．充電時(shí)，電池總反應(yīng)為2Zn(OH)42+=2Zn+O2↑+4OH-+2H2OD．充電時(shí)，正極溶液中OH?濃度升高11．(2019?天津卷，6)我國(guó)科學(xué)家研制了一種新型的高比能量鋅-碘溴液流電池，其工作原理示意圖如下。圖中貯液器可儲(chǔ)存電解質(zhì)溶液，提高電池的容量。分析錯(cuò)誤的是()A．放電時(shí)，a電極反應(yīng)為I2Br－+2e－=2I－+Br－B．放電時(shí)，溶液中離子的數(shù)目增大C．充電時(shí)，b電極每增重，溶液中有被氧化D．充電時(shí)，a電極接外電源負(fù)極12．(2016?新課標(biāo)Ⅲ卷，)鋅?空氣燃料電池可用作電動(dòng)車動(dòng)力電源，電池的電解質(zhì)溶液為KOH溶液，反應(yīng)為2Zn+O2+4OH–+2H2O===2Zn(OH)42－。下列說(shuō)法正確的是()A．充電時(shí)，電解質(zhì)溶液中K+向陽(yáng)極移動(dòng)B．充電時(shí)，電解質(zhì)溶液中c(OH-)逐漸減小C．放電時(shí)，負(fù)極反應(yīng)為：Zn+4OH–-2e–===Zn(OH)42－D．放電時(shí)，電路中通過(guò)2mol電子，消耗氧氣22.4L(標(biāo)準(zhǔn)狀況)考點(diǎn)2非水系介質(zhì)充電電池1．(2024·河北卷，13，3分)我國(guó)科技工作者設(shè)計(jì)了如圖所示的可充電Mg-CO2電池，以Mg(TFSI)2為電解質(zhì)，電解液中加入1，3-丙二胺()以捕獲CO2，使放電時(shí)CO2還原產(chǎn)物為MgC2O4。該設(shè)計(jì)克服了MgCO3導(dǎo)電性差和釋放CO2能力差的障礙，同時(shí)改善了Mg2+的溶劑化環(huán)境，提高了電池充放電循環(huán)性能。下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是()A．放電時(shí)，電池總反應(yīng)為Mg+2CO2=MgC2O4B．充電時(shí)，多孔碳納米管電極與電源正極連接C．充電時(shí)，電子由Mg電極流向陽(yáng)極，Mg2+向陰極遷移D．放電時(shí)，每轉(zhuǎn)移1mol電子，理論上可轉(zhuǎn)化1molCO22．(2023?全國(guó)乙卷，12)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(chǔ)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(gè)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(shí)，在硫電極發(fā)生反應(yīng)：S8+e-→S，S+e-→S，2Na++S+2(1-)e-→Na2Sx下列敘述錯(cuò)誤的是()A．充電時(shí)Na+從鈉電極向硫電極遷移B．放電時(shí)外電路電子流動(dòng)的方向是a→bC．放電時(shí)正極反應(yīng)為：2Na++S8+2e-→Na2SxD．炭化纖維素紙的作用是增強(qiáng)硫電極導(dǎo)電性能3．(2022?全國(guó)乙卷，12)Li-O2電池比能量高，在汽車、航天等領(lǐng)域具有良好的應(yīng)用前景。近年來(lái)科學(xué)家研究了一種光照充電Li-O2電池(如圖所示)。光照時(shí)，光催化電極產(chǎn)生電子(e-)和空穴(h+)，驅(qū)動(dòng)陰極反應(yīng)(Li++e-=Li+)和陽(yáng)極反應(yīng)(Li2O2+2h+=2Li++O2)對(duì)電池進(jìn)行充電。下列敘述錯(cuò)誤的是()A．充電時(shí)，電池的總反應(yīng)Li2O2=2Li+O2B．充電效率與光照產(chǎn)生的電子和空穴量有關(guān)C．放電時(shí)，Li+從正極穿過(guò)離子交換膜向負(fù)極遷移D．放電時(shí)，正極發(fā)生反應(yīng)O2+2Li++2e-=Li2O24．(2021?浙江6月卷，22)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(shí)Li+得電子成為L(zhǎng)i嵌入該薄膜材料中；電極B為L(zhǎng)iCoO2薄膜；集流體起導(dǎo)電作用。下列說(shuō)法不正確的是()A．充電時(shí)，集流體A與外接電源的負(fù)極相連B．放電時(shí)，外電路通過(guò)amol電子時(shí)，LiPON薄膜電解質(zhì)損失amolLi+C．放電時(shí)，電極B為正極，反應(yīng)可表示為L(zhǎng)i1-xCoO2+xLi+xe-=LiCoO2D．電池總反應(yīng)可表示為L(zhǎng)ixSi+Li1-xCoO2Si+LiCoO25．(2021?遼寧選擇性考試，10)如圖，某液態(tài)金屬儲(chǔ)能電池放電時(shí)產(chǎn)生金屬化合物L(fēng)i3Bi。下列說(shuō)法正確的是()A．放電時(shí)，M電極反應(yīng)為B．放電時(shí)，Li+由M電極向N電極移動(dòng)C．充電時(shí)，M電極的質(zhì)量減小D．充電時(shí)，N電極反應(yīng)為L(zhǎng)i3Bi+3e-=3Li++Bi6．(2019?新課標(biāo)Ⅲ卷，13)為提升電池循環(huán)效率和穩(wěn)定性，科學(xué)家近期利用三維多孔海綿狀Zn(3D?Zn)可以高效沉積ZnO的特點(diǎn)，設(shè)計(jì)了采用強(qiáng)堿性電解質(zhì)的3D?Zn—NiOOH二次電池，結(jié)構(gòu)如下圖所示。電池反應(yīng)為Zn(s)+2NiOOH(s)+H2O(l)ZnO(s)+2Ni(OH)2(s)。下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是()A．三維多孔海綿狀Zn具有較高的表面積，所沉積的ZnO分散度高B．充電時(shí)陽(yáng)極反應(yīng)為Ni(OH)2(s)+OH?(aq)?e?=NiOOH(s)+H2O(l)C．放電時(shí)負(fù)極反應(yīng)為Zn(s)+2OH?(aq)?2e?=ZnO(s)+H2O(l)D．放電過(guò)程中OH?通過(guò)隔膜從負(fù)極區(qū)移向正極區(qū)7．(2018?新課標(biāo)Ⅱ卷，12)我國(guó)科學(xué)家研發(fā)了一種室溫下“可呼吸”的Na—CO2二次電池。將NaClO4溶于有機(jī)溶劑作為電解液，鈉和負(fù)載碳納米管的鎳網(wǎng)分別作為電極材料，電池的總反應(yīng)為：3CO2+4Na2Na2CO3+C。下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是()A．放電時(shí)，ClO4－向負(fù)極移動(dòng)B．充電時(shí)釋放CO2，放電時(shí)吸收CO2C．放電時(shí)，正極反應(yīng)為：3CO2+4e?＝2CO32－+CD．充電時(shí)，正極反應(yīng)為：Na++e?＝Na8．(2018?新課標(biāo)Ⅲ卷，11)一種可充電鋰-空氣電池如圖所示。當(dāng)電池放電時(shí)，O2與Li+在多孔碳材料電極處生成Li2O2-x(x=0或1)。下列說(shuō)法正確的是()A．放電時(shí)，多孔碳材料電極為負(fù)極B．放電時(shí)，外電路電子由多孔碳材料電極流向鋰電極C．充電時(shí)，電解質(zhì)溶液中Li+向多孔碳材料區(qū)遷移D．充電時(shí)，電池總反應(yīng)為