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专题41 化学电源——可充电电池
考点
十年考情（2015-2024）
命题趋势
考点1 水系介
质充电电池
2024·全国甲卷、2024·安徽卷、2023•辽宁
省选择性考试、2023•全国新课标卷、
2022•福建卷、2022•辽宁省选择性卷、
2022•广东选择性卷、2021•浙江1 月卷、
2021•湖南选择性卷、2020•新课标Ⅰ卷、
2019• 天津卷、2016•新课标Ⅲ卷
新型化学电源是高考中每年必考的知识
点，随着全球能源逐渐枯竭，研发、推
广新型能源迫在眉睫，因此，化学中的
新型电源成为科学家研究的重点方向之
一，也成了高考的高频考点。充电电池
的充放电循环可达数千次到上万次，由
于该类试题题材广、信息新、陌生度
大，因此许多考生感觉难度大。虽然该
类试题貌似新颖，但应用的解题原理还
是原电池的知识，只要细心分析，实际
上得分相对比较容易。
考点2 非水系
介质充电电池
2024·河北卷、2023•全国乙卷、2022•全国
乙卷、2021•浙江6 月卷、2021•辽宁选择
性考试、2019•新课标Ⅲ卷、2018•新课标
Ⅱ卷、2018•新课标Ⅲ卷、2016•四川卷
考点1 水系介质充电电池
1．(2024·全国甲卷，6，3 分)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0.65g，MnO2电极生成了0.020molMnOOH
2．(2024·安徽卷，11，3 分)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-
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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
-+Zn
Zn2++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 mol 电子
3．(2023•辽宁省选择性考试，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
通过质子交换膜移向左侧
D．充电总反应：Pb+SO4
2-+2Fe3+=PbSO4+2Fe2+
4．(2023•全国新课标卷，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
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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
5．(2022•福建卷，9)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下图所示。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
电子，正极材料损耗
6．(2022•辽宁省选择性卷，14)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．(2022•广东选择性卷，16)科学家基于Cl2易溶于CCl4的性质，发展了一种无需离子交换膜的新型氯
流电池，可作储能设备(如图)。充电时电极a 的反应为：NaTi2（PO4）3+2Na++2e-= Na3Ti2（PO4）3。下列说
法正确的是( )
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A．充电时电极b 是阴极
B．放电时NaCl 溶液的
减小
C．放电时NaCl 溶液的浓度增大
D．每生成1molCl2，电极a 质量理论上增加23g
8．(2021•浙江1 月卷，22)镍镉电池是二次电池，其工作原理示意图如下(L 为小灯泡，K1、K2为开关，
a、b 为直流电源的两极)。
下列说法不正确的是( )
A．断开K2、合上K1，镍镉电池能量转化形式：化学能→电能
B．断开K1、合上K2，电极A 为阴极，发生还原反应
C．电极B 发生氧化反应过程中，溶液中KOH 浓度不变
D．镍镉二次电池的总反应式：Cd+ 2NiOOH+2H2O
Ca(OH)2+2Ni(OH)2
9．(2021•湖南选择性卷，10)锌/溴液流电池是一种先进的水溶液电解质电池，广泛应用于再生能源储
能和智能电网的备用电源等。三单体串联锌/溴液流电池工作原理如图所示：
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下列说法错误的是( )
A．放电时，N 极为正极
B．放电时，左侧贮液器中ZnBr2的浓度不断减小
C．充电时，M 极的电极反应式为Zn2++2e﹣═Zn
D．隔膜允许阳离子通过，也允许阴离子通过
10．(2020•新课标Ⅰ卷，12)科学家近年发明了一种新型Zn−CO2水介质电池。电池示意图如图，电极
为金属锌和选择性催化材料，放电时，温室气体CO2被转化为储氢物质甲酸等，为解决环境和能源问题提
供了一种新途径。
下列说法错误的是( )
A．放电时，负极反应为Zn-2e-+4OH-=Zn(OH)4
2+
B．放电时，1 mol CO2转化为HCOOH，转移的电子数为2 mol
C．充电时，电池总反应为2Zn(OH)4
2+=2 Zn+O2↑+4OH-+2H2O
D．充电时，正极溶液中OH−浓度升高
11．(2019• 天津卷，6)我国科学家研制了一种新型的高比能量锌-碘溴液流电池，其工作原理示意图如
下。图中贮液器可储存电解质溶液，提高电池的容量。分析错误的是( )
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A． 放电时，a 电极反应为I2Br－+2e－=2I－+Br－
B． 放电时，溶液中离子的数目增大
C． 充电时，b 电极每增重
，溶液中有
被氧化
D． 充电时，a 电极接外电源负极
12．(2016•新课标Ⅲ卷，)锌空气燃料电池可用作电动车动力电源，电池的电解质溶液为
−
KOH 溶液，
反应为2Zn+O2+4OH–+2H2O===2Zn(OH)4
2－。下列说法正确的是( )
A．充电时，电解质溶液中K+向阳极移动
B．充电时，电解质溶液中c(OH-)逐渐减小
C．放电时，负极反应为：Zn+4OH–-2e–===Zn(OH)4
2－
D．放电时，电路中通过2mol 电子，消耗氧气22.4L(标准状况)
考点2 非水系介质充电电池
1．(2024·河北卷，13，3 分)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(
)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Mg+2CO2= 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1mol 电子，理论上可转化1mol CO2
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2．(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：
S8+e-→
S
，
S
+e-→S
，2Na++
S
+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
3．(2022•全国乙卷，12) 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
4．(2021•浙江6 月卷，22)某全固态薄膜锂离子电池截面结构如图所示，电极A 为非晶硅薄膜，充电
时Li+得电子成为Li 嵌入该薄膜材料中；电极B 为LiCoO2薄膜；集流体起导电作用。下列说法不正确的是
7
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( )
A．充电时，集流体A 与外接电源的负极相连
B．放电时，外电路通过a mol 电子时，LiPON 薄膜电解质损失a mol Li+
C．放电时，电极B 为正极，反应可表示为Li1- xCoO2+ xLi+xe-= LiCoO2
D．电池总反应可表示为Li xSi+Li1- xCoO2
Si+LiCoO2
5．(2021•辽宁选择性考试，10)如图，某液态金属储能电池放电时产生金属化合物Li3Bi。下列说法正
确的是( )
A．放电时，M 电极反应为
B．放电时，Li+由M 电极向N 电极移动
C．充电时，M 电极的质量减小
D．充电时，N 电极反应为Li3Bi+3e-=3Li++Bi
6．(2019•新课标Ⅲ卷，13)为提升电池循环效率和稳定性，科学家近期利用三维多孔海绵状Zn(3D−Zn)
可以高效沉积ZnO 的特点，设计了采用强碱性电解质的3D−Zn—NiOOH 二次电池，结构如下图所示。电
池反应为Zn(s)+2NiOOH(s)+H2O(l)
ZnO(s)+2Ni(OH)2(s)。下列说法错误的是( )
A． 三维多孔海绵状Zn 具有较高的表面积，所沉积的ZnO 分散度高
B． 充电时阳极反应为Ni(OH)2(s)+OH−(aq)−e−=NiOOH(s)+H2O(l)
C． 放电时负极反应为Zn(s)+2OH−(aq)−2e−=ZnO(s)+H2O(l)
D． 放电过程中OH−通过隔膜从负极区移向正极区
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7．(2018•新课标Ⅱ卷，12)我国科学家研发了一种室温下“可呼吸”的Na—CO2二次电池。将NaClO4
溶于有机溶剂作为电解液，钠和负载碳纳米管的镍网分别作为电极材料，电池的总反应为：3CO2+4Na
2Na2CO3+C。下列说法错误的是( )
A．放电时，ClO4
－向负极移动
B．充电时释放CO2，放电时吸收CO2
C．放电时，正极反应为：3CO2+4e− ＝2CO3
2－+C
D．充电时，正极反应为：Na++e−＝Na
8．(2018•新课标Ⅲ卷，11)一种可充电锂-空气电池如图所示。当电池放电时，O2与Li+在多孔碳材料
电极处生成Li2O2-x(x=0 或1)。下列说法正确的是( )
A．放电时，多孔碳材料电极为负极
B．放电时，外电路电子由多孔碳材料电极流向锂电极
C．充电时，电解质溶液中Li+向多孔碳材料区迁移
D．充电时，电池总反应为Li2O2-x=2Li+(1－x/2)O2
9．(2016•四川卷，5)某电动汽车配载一种可充放电的锂离子电池。放电时电池的总反应为：Li1-
xCoO2+LixC6=LiCoO2+ C6(x<1)。下列关于该电池的说法不正确的是( )
A．放电时，Li+在电解质中由负极向正极迁移
B．放电时，负极的电极反应式为LixC6-xe-= xLi++ C6
C．充电时，若转移1 mol e-，石墨C6电极将增重7x g
D．充电时，阳极的电极反应式为LiCoO2-xe-=Li1-xCoO2+Li+
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