热点培优专练9　新型化学电源及分析--2026全国版高考化学突破练(含答案)

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2026全国版高考化学突破练
热点培优专练9　新型化学电源及分析
选择题每小题3分,共27分。
基础·满分练
命题角度1　新型二次电池及分析
1.(2025·湖南长沙雅礼中学一模)纤维电池是可以为可穿戴设备提供电能的便携式二次电池。一种纤维钠离子电池放电的总反应为Na0.44MnO2+NaTi2(PO4)3Na0.44-xMnO2+Na1+xTi2(PO4)3,其结构简图如图所示,下列说法正确的是(　　)
A.放电时,M极的电极电势高于N极
B.充电时,Na+从M极迁移到N极
C.放电时,正极的电极反应式为NaTi2(PO4)3+xe-+xNa+Na1+xTi2(PO4)3
D.充电时,若转移x mol e-,M极电极将减少23x g
2.(2026·广东中山统测)我国科学家研发了一种具有“氨氧化、析氢”双功能的Zn-NH3电池,其工作原理如图所示。下列说法不正确的是(　　)
A.放电时,负极反应为Zn+4OH--2e-[Zn(OH)4]2-
B.充电时,阴极室电解质溶液pH增大
C.复合石墨电极表面,放电时析出H2,充电时析出N2
D.充电时,每生成3 mol Zn,阳极室溶液质量减少28 g
3.(2026·黑龙江新时代教育联合体联考)某水系氢气-质子二次电池以质子作为载流子,高浓度的9 mol·L-1磷酸为电解液,联合普鲁士蓝衍生物(PBA)电极优异的电化学特性,形成一种理想的质子全电池。工作原理示意图如下:
下列说法正确的是(　　)
A.放电时,电子流向为N极→负载→M极→电解质溶液→N极
B.放电时,外电路通过2 mol电子时,消耗氢气体积为22.4 L
C.充电时,M极电极反应为(PBA-xH)-xe-PBA+xH+
D.为提高电池工作效率,可用纯磷酸代替9 mol·L-1磷酸
命题角度2　液流电池及分析
4.(2026·广东佛山模拟)一种基于硝酸盐还原和氨氧化的储能电池示意图如图,电极为金属Zn和选择性催化材料,放电时,含N的废水被转化为NH3。下列说法不正确的是(　　)
A.放电时,正极区域的pH增大
B.放电时,每消耗1 mol N负极室溶液质量增加260 g
C.充电时,Zn连接外接电源的负极
D.充电时,阳极反应:NH3+9OH--8e-N+6H2O
5.(2025·安徽宣城二模)铁铬液流电池利用溶解在盐酸中的铁离子、铬离子价态变化进行充放电,工作原理如图。下列叙述正确的是(　　)
A.接输电网时,b为正极
B.充电过程中阳极可能会产生H2
C.放电时,电路中每通过0.1 mol e-,Fe3+减少0.1 mol
D.充电时电池反应为Fe3++Cr2+Cr3++Fe2+
命题角度3　浓差电池及分析
6.(2026·江苏盐城七校联考)利用电解质溶液的浓度对电极电势的影响,可设计浓差电池。某热再生浓差电池的工作原理如图所示,通入NH3时电池开始工作,左侧电极质量减少,右侧电极质量增加,中间A为阴离子交换膜,放电后可进行充电再生,已知:Cu2+能与NH3分子结合生成[Cu(NH3)4]2+。下列说法正确的是(　　)
A.放电时,甲室Cu电极为正极,甲室溶液逐渐变为深蓝色
B.放电时,外电路有0.2 mol电子通过时,乙室溶液质量减少6.4 g
C.放电时,电池的总反应为Cu2++4NH3[Cu(NH3)4]2+
D.充电时,N经离子交换膜由右侧向左侧迁移
能力·高分练
7.(2026·广东八校联盟联考)钠离子电池在大规模储能领域的应用得到广泛关注,钠离子电池与锂离子电池工作原理相似,遵循脱嵌式的工作模式,主要依靠钠离子在正极和负极之间脱嵌来工作。一种钠离子电池的工作原理为Na1-xCoO2+NaxCnNaCoO2+Cn,装置如图所示。下列有关说法正确的是(　　)
A.放电时,电极a为正极
B.充电时,钴元素的化合价升高,钠离子在阳极上嵌入
C.放电时,负极反应式为NaCoO2-xe-Na1-xCoO2+xNa+
D.充电时,外电路中转移4 mol e-,理论上阴极质量增加92 g
8.(2025·四川乐山三模)镁电池有高容量和高安全性特点,我国科学家研制的一种以有机镁盐为电解液的镁二次电池,其结构如图,已知电极反应生成的Mg2+原子可以嵌入V2O5晶格。下列说法正确的是 (　　)
A.放电时,石墨电极发生还原反应
B.充电时,阳离子交换膜中Mg2+从左向右移动
C.充电时,阳极反应为MgxV2O5-2xe-xMg2++V2O5
D.放电一段时间后,左室电解液中Mg2+浓度减小
9.(2025·广东肇庆一模)我国科学家基于水/有机双相电解质开发了一种新型的铜锌二次电池,双相电解质建立了离子选择性界面,仅允许氯离子迁移,其放电时的工作原理如图所示。下列说法不正确的是 (　　)
A.充电时,石墨电极与电源正极相连
B.充电时,石墨电极上可发生电极反应[CuClx]1-x-e-[CuClx]2-x
C.放电时,氯离子向锌电极迁移
D.放电时,理论上电路中每转移2 mol电子,锌电极质量增加136 g
参考答案
高考热点培优专练9
1.C　根据电池放电总反应:Na0.44MnO2+NaTi2(PO4)3Na0.44-xMnO2+Na1+xTi2(PO4)3,可知Mn元素化合价升高,发生氧化反应,M极为负极,N极为正极。放电时,电子由低电势流向高电势,则M极的电势比正极N极的电势低,A项错误。充电时,M极为阴极,N极为阳极,阳离子Na+从阳极N电极流向阴极M极,B项错误。放电时,M极为负极,N极为正极,M极电极反应式为Na0.44MnO2-xe-Na0.44-xMnO2+xNa+,N极电极反应式为NaTi2(PO4)3+xe-+xNa+
Na1+xTi2(PO4)3,C项正确。充电时,M极为阴极,阴极的电极反应式为Na0.44-xMnO2+xNa++xe-Na0.44MnO2,若转移x mol e-,M极电极将增加23x g,D项错误。
2.D　放电时,负极反应为Zn+4OH--2e-[Zn(OH)4]2-,A项正确。充电时,阴极的反应为[Zn(OH)4]2-+2e-Zn+4OH-,当转移2 mol电子时,生成4 mol OH-,有2 mol OH-透过阴离子交换膜移向右侧,故阴极室电解质溶液pH增大,B项正确。由电极反应可知,复合石墨电极表面,放电时析出H2,充电时析出N2,C项正确。充电时,每生成3 mol Zn,转移6 mol电子,阳极生成1 mol氮气,同时会有6 mol OH-透过阴离子交换膜移向阳极室,故阳极室质量增加6 mol×17 g·mol-1-28 g=74 g,D项错误。
3.C　放电时,电子仅在外电路流动,方向为负极(N极)→负载→正极(M极),电解液中通过离子移动导电,电子不会进入电解液,A项错误。放电时外电路通过2 mol电子消耗1 mol H2,但题目未说明“标准状况”,无法确定氢气体积为22.4 L,B项错误。充电时M极(原电池正极)作电解池阳极,发生氧化反应,放电时正极反应为PBA+xH++xe-(PBA-xH),则充电时阳极反应为其逆过程(PBA-xH)-xe-PBA+xH+,C项正确。纯磷酸为共价化合物,几乎不电离,无自由移动离子,无法导电,D项错误。
4.B　放电时,正极电极反应为N+6H2O+8e-NH3↑+9OH-,正极区域产生OH-,溶液的pH增大,A项正确。放电时,每消耗1 mol N,转移8 mol电子,负极电极反应为Zn-2e-+4OH-[Zn(OH)4]2-,负极室溶液质量增加的质量为溶解的锌(物质的量为4 mol)和通过阴离子交换膜从正极区迁移到负极区的氢氧根离子(根据电荷守恒其物质的量为8 mol),则负极室溶液中增加的质量=4 mol×65 g·mol-1+8 mol×17 g·mol-1=396 g,B项错误。充电时,Zn与电源的负极连接,电极反应为[Zn(OH)4]2-+2e-Zn+4OH-,C项正确。充电时,选择性催化材料与电源正极连接,作阳极,电极反应为NH3+9OH--8e-N+6H2O,D项正确。
5.C　接输电网时,为原电池,从图中可看出b失去电子,为负极,A项错误。充电过程中,b极为阴极,氢离子可能在阴极得电子,产生H2,B项错误。放电时,电路中每通过0.1 mol e-,正极附近Fe3+得电子变为Fe2+减少0.1 mol,C项正确。充电时a极为阳极,Fe2+失电子生成Fe3+,b极为阴极,Cr3+得电子生成Cr2+,总反应为Fe2++Cr3+Cr2++Fe3+,D项错误。
6.C　放电时左侧电极质量减少,为Cu失电子生成Cu2+的氧化反应,作负极,A项错误。放电时,乙室电极质量增加,外电路有0.2 mol电子通过时,乙室生成0.1 mol铜,电极质量增加6.4 g,同时乙室有0.2 mol N移动到甲室,故乙室溶液质量减少为6.4 g+12.4 g=18.8 g,B项错误。放电时,甲室电极反应为Cu+4NH3-2e-[Cu(NH3)4]2+,乙室电极反应为Cu2++2e-Cu,总反应为Cu2++4NH3[Cu(NH3)4]2+,C项正确。充电时乙室为阳极,阴离子(N)向阳极迁移,即从左侧向右侧迁移,D项错误。
7.D　由图可知,放电时为原电池,阳离子(Na+)向正极移动,根据装置图中“放电”时Na+箭头指向右边(电极b),可知电极b为正极,电极a为负极;负极发生氧化反应,放电过程中发生的电极反应为NaxCn-xe-Cn+xNa+,充电时,a与电源负极相连为阴极,电极反应为Cn+xNa++xe-NaxCn;正极发生还原反应,电极反应为Na1-xCoO2+xe-+xNa+NaCoO2,充电时,b与电源正极相连作阳极,电极反应为NaCoO2-xe-Na1-xCoO2+xNa+。放电时,电极a为负极,A项错误。充电时为电解池,总反应逆向进行,NaCoO2转化为Na1-xCoO2,Co元素化合价从+3升高到3+x(氧化反应),故含Co的电极b为阳极,阳极反应为NaCoO2-xe-Na1-xCoO2+xNa+,Na+从阳极脱嵌而非嵌入,B项错误。放电时负极发生氧化反应,电极a为负极,反应式应为NaxCn-xe-Cn+xNa+,C项错误。充电时阴极反应为Cn+xNa++xe-NaxCn,转移x mol e-时阴极结合x mol Na+,质量增加23x g,转移4 mol e-时,增加4 mol Na+,质量为4 mol×23 g·mol-1=92 g,D项正确。
8.C　放电时为原电池,镁失电子发生氧化反应,A项错误。充电时为电解池,原电池负极作阴极,原电池正极(右室V2O5电极)作阳极,电解池中阳离子向阴极移动,即Mg2+从右向左移动,B项错误。充电时阳极反应为MgxV2O5-2xe-xMg2++V2O5,C项正确。放电时负极(左室)反应为Mg-2e-Mg2+,生成的Mg2+通过阳离子交换膜向右移动至正极参与反应,生成与迁移的Mg2+量相等,左室电解液中Mg2+浓度不变,D项错误。
9.D　放电时石墨电极为正极,故充电时,石墨电极与电源正极相连,A项正确。放电时石墨电极上为[CuClx]2-x+e-[CuClx]1-x,[CuClx]1-x+e-Cu+xCl-,故充电时,石墨电极上可发生电极反应[CuClx]1-x-e-[CuClx]2-x,B项正确。放电时,石墨电极为正极,锌电极为负极,故氯离子向锌电极迁移,C项正确。放电时,Zn/ZnCl2电极上电极反应为Zn-2e-Zn2+,理论上电路中每转移2 mol电子,则有2 mol Cl-转移到锌电极上,故锌电极质量增加2 mol×35.5 g·mol-1=71 g,D项错误。
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