2026高三二轮专题复习化学习题_专题四　选择题专攻1　新型化学电源（含解析）

这是一份2026高三二轮专题复习化学习题_专题四　选择题专攻1　新型化学电源（含解析），共12页。试卷主要包含了燃料电池，新型一次电池，新型充电电池，浓差电池，65 g，MnO2电极生成了0等内容，欢迎下载使用。

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。
2.新型一次电池
3.新型充电(可逆)电池
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)。
1.(2024·全国甲卷，12)科学家使用δ⁃MnO2研制了一种MnO2⁃Zn可充电电池(如图所示)。电池工作一段时间后，MnO2电极上检测到MnOOH和少量ZnMn2O4。下列叙述正确的是( )
A.充电时，Zn2+向阳极方向迁移
B.充电时，会发生反应Zn+2MnO2===ZnMn2O4
C.放电时，正极反应有MnO2+H2O+e-===MnOOH+OH-
D.放电时，Zn电极质量减少0.65 g，MnO2电极生成了0.020 ml MnOOH
2.(2023·辽宁，11)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+SO42-+2Fe3+===PbSO4+2Fe2+
3.(2023·新课标卷，10)一种以V2O5和Zn为电极、Zn(CF3SO3)2水溶液为电解质的电池，其示意图如下所示。放电时，Zn2+可插入V2O5层间形成ZnxV2O5·nH2O。下列说法错误的是( )
A.放电时V2O5为正极
B.放电时Zn2+由负极向正极迁移
C.充电总反应：xZn+V2O5+nH2O===ZnxV2O5·nH2O
D.充电阳极反应：ZnxV2O5·nH2O-2xe-===xZn2++V2O5+nH2O
4.(2023·全国乙卷，12)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：12S8+e-―→12S82-，12S82-+e-―→S42-，2Na++x4S42-+2(1-x4)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++x8S8+2e-―→Na2Sx
D.炭化纤维素纸的作用是增强硫电极导电性能
5.(2024·新课标卷，12)一种可植入体内的微型电池工作原理如图所示，通过CuO催化消耗血糖发电，从而控制血糖浓度。当传感器检测到血糖浓度高于标准，电池启动。血糖浓度下降至标准，电池停止工作。(血糖浓度以葡萄糖浓度计)
电池工作时，下列叙述错误的是( )
A.电池总反应为2C6H12O6+O2===2C6H12O7
B.b电极上CuO通过Cu(Ⅱ)和Cu(Ⅰ)相互转变起催化作用
C.消耗18 mg葡萄糖，理论上a电极有0.4 mml电子流入
D.两电极间血液中的Na+在电场驱动下的迁移方向为b→a
6.(2019·全国卷Ⅰ，12)利用生物燃料电池原理研究室温下氨的合成，电池工作时MV2+/MV+在电极与酶之间传递电子，示意图如下所示。下列说法错误的是( )
A.相比现有工业合成氨，该方法条件温和，同时还可提供电能
B.阴极区，在氢化酶作用下发生反应H2+2MV2+===2H++2MV+
C.正极区，固氮酶为催化剂，N2发生还原反应生成NH3
D.电池工作时质子通过交换膜由负极区向正极区移动
7.(2024·河北，13)我国科技工作者设计了如图所示的可充电Mg⁃CO2电池，以Mg(TFSI)2为电解质，电解液中加入1，3⁃丙二胺(PDA)以捕获CO2，使放电时CO2还原产物为MgC2O4。该设计克服了MgCO3导电性差和释放CO2能力差的障碍，同时改善了Mg2+的溶剂化环境，提高了电池充放电循环性能。
下列说法错误的是( )
A.放电时，电池总反应为2CO2+Mg===MgC2O4
B.充电时，多孔碳纳米管电极与电源正极连接
C.充电时，电子由Mg电极流向阳极，Mg2+向阴极迁移
D.放电时，每转移1 ml电子，理论上可转化1 ml CO2
8.(2024·安徽，11)我国学者研发出一种新型水系锌电池，其示意图如下。该电池分别以Zn⁃TCPP(局部结构如标注框内所示)形成的稳定超分子材料和Zn为电极，以ZnSO4和KI混合液为电解质溶液。下列说法错误的是( )
A.标注框内所示结构中存在共价键和配位键
B.电池总反应为：I3-+ZnZn2++3I-
C.充电时，阴极被还原的Zn2+主要来自Zn⁃TCPP
D.放电时，消耗0.65 g Zn，理论上转移0.02 ml电子
9.(2023·山东，11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。下列说法不正确的是( )
A.甲室Cu电极为负极
B.隔膜为阳离子膜
C.电池总反应：Cu2++4NH3===[Cu(NH3)4]2+
D.NH3扩散到乙室将对电池电动势产生影响
10.(2023·河北，13)我国科学家发明了一种以和MnO2为电极材料的新型电池，其内部结构如图所示，其中①区、②区、③区电解质溶液的酸碱性不同。放电时，电极材料转化为。下列说法错误的是( )
A.充电时，b电极上发生还原反应
B.充电时，外电源的正极连接b电极
C.放电时，①区溶液中的SO42-向②区迁移
D.放电时，a电极的电极反应式为MnO2+4H++2e-===Mn2++2H2O
答案精析
盘点核心知识
1.O2+4e-+4H+===2H2O
CH3OH-6e-+H2O===CO2+6H+
O2+4e-+2H2O===4OH-
CH3OH-6e-+8OH-===CO32-+6H2O
O2+4e-+2CO2===2CO32-
CH3OH-6e-+3CO32-===4CO2+2H2O
O2+4e-===2O2-
CH3OH-6e-+3O2-===CO2+2H2O
O2+4e-+4H+===2H2O
CH3OH-6e-+H2O===CO2+6H+
2.H2O2+2H++2e-===2H2O
xS+2e-===Sx2-
3.FeO42-+3e-+4H2O===Fe(OH)3+5OH-
Zn-2e-+2OH-===Zn(OH)2
Fe(OH)3+5OH--3e-===FeO42-+4H2O
Zn(OH)2+2e-===Zn+2OH-
Na1-mCO2+me-+mNa+===NaCO2
NamCn-me-===mNa++Cn
VO2++2H++e-===VO2++H2O
V2+-e-===V3+
4.(1)正 Cu2++2e-===Cu (2)32
解析 (2)当两侧CuSO4溶液的浓度变为3 ml·L-1时，放电完成，右侧CuSO4增加2 ml·L-1，其质量为2 ml·L-1×0.1 L×160 g·ml-1=32 g。
精练高考真题
1.C [充电时该装置为电解池，电解池中阳离子向阴极迁移，即Zn2+向阴极方向迁移，A错误；放电时，Zn电极为负极，电极反应为Zn-2e-===Zn2+，则充电时阴极反应为Zn2++2e-===Zn，即充电时Zn元素化合价应降低，B错误；放电时，MnO2电极为正极，正极上检测到MnOOH和少量ZnMn2O4，则正极上主要发生的电极反应为MnO2+H2O+e-===MnOOH+OH-，C正确；放电时，Zn电极质量减少0.65 g(物质的量为0.010 ml)，电路中转移0.020 ml电子，由正极的主要反应MnO2+H2O+e-===MnOOH+OH-可知，若正极上只有MnOOH生成，则生成MnOOH的物质的量为0.020 ml，但正极上还有少量ZnMn2O4生成，因此，生成的MnOOH的物质的量小于0.020 ml，D错误。]
2.B [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；储能过程中，该装置为电解池，将电能转化为化学能，B正确；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；充电时，总反应为PbSO4+2Fe2+===Pb+SO42-+2Fe3+，D错误。]
3.C [放电时，Zn2+可插入V2O5层间形成ZnxV2O5·nH2O，V2O5发生了还原反应，则放电时V2O5为正极，A正确；Zn为负极，放电时Zn失去电子变为Zn2+，阳离子向正极迁移，则放电时Zn2+由负极向正极迁移，B正确；电池在放电时的总反应为xZn+V2O5+nH2O===ZnxV2O5·nH2O，则在充电时的总反应为ZnxV2O5·nH2O===xZn+V2O5+nH2O，C不正确；充电时阳极上ZnxV2O5·nH2O被氧化为V2O5，则阳极的电极反应为ZnxV2O5·nH2O-2xe-===xZn2++V2O5+nH2O，D正确。]
4.A [充电时为电解池装置，阳离子移向阴极，Na+由硫电极迁移至钠电极，A错误；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，即电子在外电路的流向为a→b，B正确；将题给硫电极发生的反应依次编号为①②③，由x4×①+x4×②+③可得正极的反应式为2Na++x8S8+2e-Na2Sx，C正确；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。]
5.C [该装置为原电池，a为正极，电极反应为O2+4e-+2H2O===4OH-，b为负极，发生反应：Cu2O-2e-+2OH-===2CuO+H2O，在负极区，葡萄糖被CuO氧化为葡萄糖酸：C6H12O6+2CuO===C6H12O7+Cu2O；电池的总反应为2C6H12O6+O2===2C6H12O7，A正确；CuO将葡萄糖氧化为葡萄糖酸，自身被还原为Cu2O，Cu2O在b电极上失电子转化成CuO，因此，CuO通过Cu(Ⅱ)和Cu(Ⅰ)相互转变起催化作用，B正确；由反应2C6H12O6+O2===2C6H12O7可知，1 ml C6H12O6参加反应时转移2 ml电子，消耗18 mg(0.1 mml)葡萄糖时，理论上a电极有0.2 mml电子流入，C错误；原电池中阳离子从负极向正极迁移，故Na+迁移方向为b→a，D正确。]
6.B [相比现有工业合成氨，该方法选用酶作催化剂，条件温和，同时利用MV+和MV2+的相互转化，化学能转化为电能，故可提供电能，故A正确；左室为负极区，MV+在负极失电子发生氧化反应生成MV2+，电极反应式为MV+-e-===MV2+，放电生成的MV2+在氢化酶的作用下与H2反应生成H+和MV+，反应的方程式为H2+2MV2+===2H++2MV+，故B错误；右室为正极区，MV2+在正极得电子发生还原反应生成MV+，电极反应式为MV2++e-===MV+，放电生成的MV+与N2在固氮酶的作用下反应生成NH3和MV2+，故C正确；电池工作时，氢离子(即质子)通过交换膜由负极向正极移动，故D正确。]
7.C [放电时CO2转化为MgC2O4，碳元素化合价由+4价降低为+3价，CO2发生还原反应，所以多孔碳纳米管电极为正极，电极反应式为Mg2++2CO2+2e-===MgC2O4，Mg电极为负极，电极反应式为Mg-2e-===Mg2+，则放电时电池总反应为2CO2+Mg===MgC2O4，A正确；充电时，多孔碳纳米管电极上发生氧化反应，为阳极，与电源正极连接，B正确；充电时，Mg电极为阴极，电子从电源负极经外电路流向Mg电极，同时Mg2+向阴极移动，C错误；根据放电时的电极总反应2CO2+Mg===MgC2O4可知，每转移1 ml电子，理论上可转化1 ml CO2，D正确。]
8.C [由标注框内所示结构可知，其结构中存在碳碳单键、碳碳双键等多种共价键，还有由N提供孤电子对、Zn2+提供空轨道形成的配位键，A项正确；由图可知，该新型水系锌电池的负极是锌，正极是超分子材料，负极的电极反应式为Zn-2e-===Zn2+，则充电时，该电极为阴极，电极反应式为Zn2++2e-===Zn；正极电极反应式为I3-+2e-===3I-，则充电时，该电极为阳极，电极反应式为3I--2e-===I3-，则该电池总反应为I3-+ZnZn2++3I-，B项正确；充电时，阴极电极反应式为Zn2++2e-===Zn，被还原的Zn2+主要来自电解质溶液，C错误；放电时，负极的电极反应式为Zn-2e-===Zn2+，因此消耗0.65 g(即0.01 ml)Zn，理论上转移0.02 ml电子，D正确。]
9.B [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，通入氨水要消耗铜离子，显然左侧阳离子不断减小，明显不利于电池反应正向进行，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。]
10.B [放电时，电极材料转化为，电极反应为-2ne-===+2nK+，是原电池的负极，阳离子增多需要通过阳离子交换膜进入②区；二氧化锰得到电子变成锰离子，是原电池的正极，电极反应：MnO2+4H++2e-===Mn2++2H2O，阳离子减少，多余的阴离子需要通过阴离子交换膜进入②区，故③区为碱性溶液，b电极是电极，①区为酸性溶液，a电极是二氧化锰电极。充电时，b电极上得到电子，发生还原反应，A正确；充电时，外电源的正极连接a电极，电极失去电子，电极反应为Mn2++2H2O-2e-===MnO2+4H+，B错误；放电时，①区溶液中多余的SO42-向②区迁移，C正确。]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
负极
碱性
燃料
电池
OH-
总反应：2CH3OH+3O2+4OH-===2CO32-+6H2O
正极
负极
熔融碳
酸盐燃
料电池
CO32-
总反应：2CH3OH+3O2===2CO2+4H2O
正极
负极
固态氧
化物燃
料电池
O2-
总反应：2CH3OH+3O2===2CO2+4H2O
正极
负极
质子交
换膜燃
料电池
H+
总反应：2CH3OH+3O2===2CO2+4H2O
正极
负极
电池类型
反应式
Mg⁃H2O2
电池
总反应：H2O2+2H++Mg===Mg2++2H2O
正极
负极
Mg-2e-===Mg2+
钠硫电池
总反应：2Na+xS===Na2Sx
正极
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+
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：
负极：
阳极：
阴极：
锂离
子电
池
总反应：Li1-xCO2+LixC6LiCO2+C6(x