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新型高能化学电源主要包括新型可充电电池和新型燃料电池。近几年高考中的新型可充电电池的各类
较多，如“储氢电池”、“锂—空气电池”、“高铁电池”、“锂硫电池”等。总的来说，可充电电池是
既能将化学能转化为电能（放电），又能将电能转化为化学能（充电）的可多次利用的一类电池。新型燃
料电池是利用氢气、甲烷、甲醇、硼氢化物等为燃料与氧气或空气进行反应，将化学能直接转化电能的一
类原电池。其特点一是有两个相同的多孔电极，同时两个电极不参与电极反应；二是不需要将还原剂和氧
化剂全部储存在电池内；三是能量的转化率高，燃料电池具有高能环保、电压稳定、经久耐用等优点。
1．（2024·全国·高考真题）科学家使用
研制了一种
可充电电池(如图所示)。电池工作一
段时间后，
电极上检测到
和少量
。下列叙述正确的是
A．充电时，
向阳极方向迁移
B．充电时，会发生反应
C．放电时，正极反应有
第34 讲 新型高能化学电源
01 考情分析 02 真题精研 03 规律·方法·技巧 04 经典变式练
05 核心知识精炼 06 基础测评 07 能力提升
考情分析
真题精研
1
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D．放电时，
电极质量减少
，
电极生成了
1．电极反应式书写的一般步骤(类似氧化还原反应方程式的书写)
2．突破二次电池的四个角度
1．（2024·安徽·高考真题）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
(局部结构如标注框内所示)形成的稳定超分子材料和
为电极，以
和
混合液为电解质溶液。下列
说法错误的是
规律·方法·技巧
经典变式练
2
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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：
C．充电时，阴极被还原的
主要来自
D．放电时，消耗
，理论上转移
电子
1．新型可充电电池
(1)可充电电池有充电和放电两个过程，放电时是原电池反应，充电时是电解池反应。
(2)放电时的负极反应和充电时的阴极反应互为逆反应，放电时的正极反应和充电时的阳极反应互为逆反应。
将负(正)极反应式变换方向并将电子移项即可得出阴(阳)极反应式。
(3)充、放电时电解质溶液中离子移动方向的判断
分析电池工作过程中电解质溶液的变化时，要结合电池总反应进行分析。
①首先应分清电池是放电还是充电。
②再判断出正、负极或阴、阳极。
放电：阳离子→正极，阴离子→负极；
充电：阳离子→阴极，阴离子→阳极；
总之：阳离子→发生还原反应的电极；阴离子→发生氧化反应的电极。
2．燃料电池中电极反应式的书写
第一步：写出电池总反应式
燃料电池的总反应与燃料的燃烧反应一致，若产物能和电解质反应则总反应为加和后的反应。
如甲烷燃料电池(电解质为NaOH 溶液)的反应式为
CH4＋2O2===CO2＋2H2O ①
CO2＋2NaOH===Na2CO3＋H2O ②
①式＋②式得燃料电池总反应式为CH4＋2O2＋2NaOH===Na2CO3＋3H2O。
第二步：写出电池的正极反应式
核心知识精炼
3
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根据燃料电池的特点，一般在正极上发生还原反应的物质是O2，随着电解质溶液的不同，其电极反应式有
所不同，大致有以下四种情况：
(1)酸性电解质溶液环境下电极反应式：
O2＋4H＋＋4e－===2H2O。
(2)碱性电解质溶液环境下电极反应式：
O2＋2H2O＋4e－===4OH－。
(3)固体电解质(高温下能传导O2－)环境下电极反应式：
O2＋4e－===2O2－。
(4)熔融碳酸盐(如熔融K2CO3)环境下电极反应式：
O2＋2CO2＋4e－===2CO。
第三步：根据电池总反应式和正极反应式写出负极反应式
电池反应的总反应式－电池正极反应式＝电池负极反应式。因为O2不是负极反应物，因此两个反应式相减
时要彻底消除O2。
3．氢氧燃料电池在四种常见介质中的电极反应总结
负极
正极
1．（2024·广西贺州·一模）电致变色材料在飞机的舷窗和智能太阳镜等方面具有广泛应用。一种新一代集
电致变色功能和储能功能于一体的电子器件的工作原理如图所示，放电时该器件的透光率逐渐增强。下列
说法正确的是
A．放电时，
移向b 极
B．充电时，b 极接外电源的正极
C．充电时，b 极的电极反应：
D．放电时，电路中转移
电子时，a 极质量减少7g
2．（2024·河南·模拟预测）全钒液流电池是一种新型的绿色环保储能系统，工作原理如图。当完成储能时，
基础测评
4
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右端储液罐溶液为紫色。下列说法错误的是
离子种类
颜色
黄色
蓝色
绿色
紫色
A．放电时，正极颜色由黄色→蓝色
B．放电时，
由电极A→电极B
C．充电时，总反应为
D．充电时，阳极反应为
3．（2023·广西·模拟预测）铁—铬液流电池是近年新投产、较好利用储（放）能技术的新型电池。该电池
总反应为
。下列有关说法错误的是
A．放电时正极电解质溶液酸性增强
5
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B．储能时原正极上的电极反应为
C．负极区电解质溶液中存在
与
的相互转化
D．在相同条件下，离子的氧化性：
4．（2024·河南许昌·一模）铝-石墨双离子电池采用廉价且易得的石墨替代传统锂电池中的正极材料，全
面提升了电池的能量密度。图甲和图乙表示该电池的充电或者放电时工作原理。X、Y 表示可能为用电器
或电源。已知充电时正极发生阴离子插层反应生成
，下列有关分析正确的是
A．图甲表示电池充电过程，电极a 与电源的正极相连
B．图甲中电极b 电极反应式为：
C．图乙中电极c 电势高于电极d
D．图乙中当电路转移电子数为2mol 时，理论上电极c 质量减少14g
5．（2024·山东淄博·三模）一种新型双功能催化剂电池的工作原理及催化路径如图所示。*R 表示R 基团
在催化剂表面的吸附态。下列说法错误的是
A．放电时，b 极电势高于a 极
B．放电时，与起始相比右室n(OH-)减少
C．充电时，决速步反应为
6
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D．充电时，a 极电极反应式
6．（2024·重庆·模拟预测）一种碳酸铅电池示意图如图所示，电池总反应为：3PbO2+3Pb+4H2O+4
2Pb3C2O7+8OH—，其中Pb3C2O7可表示为PbO·2PbCO3，下列说法正确的是
A．充电时，阳极上有Pb3C2O7产生
B．放电时，导线中电子迁移方向为PbO2→Pb
C．充电时，理论上转移0.1mol 电子，阴极的质量增加20.7g
D．放电时，正极反应为3PbO2+2
+5H2O+6e—=Pb3C2O7+10OH—
7．（2024·河北衡水·模拟预测）科研团队研发出一种可快充、成本低、更安全的动力电池(如下图)，这种
电池正极是硫属元素，比如硫碳复合物，负极是铝，电解质由NaCl-KCl-
组成，该熔融盐电解质中含
有链状
如
、
等。下列说法正确的是
A．电解质中加入NaCl 和KCl 主要作用是提高熔融态
中
和
的导电能力
B．
中同时连接2 个Al 原子的Cl 原子有(n-1)个
7
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C．放电时，负极发生的反应可能为
D．充电时，Al 电极接外电源负极，发生氧化反应
8．（2024·北京海淀·三模）一种新型
水介质电池，为解决环境和能源问题提供了一种新途径，其
工作示意图如下，下列说法不正确的是
A．放电时，金属锌为负极
B．放电时，
被转化为储氢物质
C．充电时，电池总反应为：
D．充电时，双极隔膜产生的
向右室移动
9．（23-24 高三下·安徽·阶段练习）某沉积物-微生物燃料电池可以把含硫废渣(硫元素的主要存在形式为
)回收处理并利用，工作原理如图所示。下列说法错误的是
A．电子的移动方向：碳棒
用电器
碳棒
8
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B．碳棒上
生成
的电极反应式：
C．每生成
，理论上消耗
(标准状况下)
D．工作一段时间后溶液酸性增强，氧硫化菌失去活性，电池效率降低
10．（2024·河南·模拟预测）我国科学家通过铂负载的氢氧化镍催化剂，实现了将充电过程中产生的副产
物氧气在放电过程中重新利用，工作原理如下图所示。下列说法错误的是
A．放电时，
移向Zn 电极
B．放电时，氢氧化镍所在电极为正极
C．充电时，Zn 电极的电极反应式为
D．充电时，电路中每通过1mol 电子，阳极会产生1molNiOOH
11．（2024·安徽·模拟预测）有机溶剂-水自分层电池，借助液-液界面屏障，可以实现电池在无隔膜下平稳
运行。中国科学院大连化学物理研究所提出了一种锌、溴自分层电池，该电池采用
的水溶液作为负
极电解液，而正极电解液为含
的
有机溶液。其装置如图所示，下列说法错误的是
A．放电时，电子从负极流出进入正极，再经电解液回到负极
9
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B．放电时，溶于
中的
被还原为
，重新回到水溶液中
C．充电时，阴极电极反应式为
D．该电池可有效防止
的交叉混合，因此无需隔膜
12．（2024·宁夏银川·模拟预测）吉林大学杜菲教授等人通过正极结构优化与单离子选择性隔膜的开发，
构筑了高比能水系Zn-S 解耦电池，如图所示。下列叙述正确的是
A．充电时，
发生还原反应
B．放电时，电极1 的电势高于电极2
C．充电时，电极2 净减64g 时转移1 mol 电子
D．放电时，电极1 的电极反应式为
1．（2024·湖南·高考真题）近年来，我国新能源产业得到了蓬勃发展，下列说法错误的是
A．理想的新能源应具有资源丰富、可再生、对环境无污染等特点
B．氢氧燃料电池具有能量转化率高、清洁等优点
C．锂离子电池放电时锂离子从负极脱嵌，充电时锂离子从正极脱嵌
D．太阳能电池是一种将化学能转化为电能的装置
（2024·河北·高考真题）我国科技工作者设计了如图所示的可充电
电池，以
为电解质，
电解液中加入1，3-丙二胺(
)以捕获
，使放电时
还原产物为
。该设计克服了
导
能力提升
10
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电性差和释放
能力差的障碍，同时改善了
的溶剂化环境，提高了电池充放电循环性能。
回答下列问题。
2．下列说法错误的是
A．放电时，电池总反应为
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
电极流向阳极，
向阴极迁移
D．放电时，每转移
电子，理论上可转化
3．对上述电池放电时
的捕获和转化过程开展了进一步研究，电极上
转化的三种可能反应路径及
相对能量变化如图(*表示吸附态)。
下列说法错误的是
A．
捕获
的反应为
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B．路径2 是优先路径，速控步骤反应式为
C．路径1、3 经历不同的反应步骤但产物相同；路径2、3 起始物相同但产物不同
D．三个路径速控步骤均涉及
转化，路径2、3 的速控步骤均伴有
再生
4．（2023·辽宁·高考真题）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：
5．（2023·全国·高考真题）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
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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
6．（2023·全国·高考真题）一种以
和
为电极、
水溶液为电解质的电池，其示意图如
下所示。放电时，
可插入
层间形成
。下列说法错误的是
A．放电时
为正极
B．放电时
由负极向正极迁移
C．充电总反应：
D．充电阳极反应：
7．（2022·湖南·高考真题）海水电池在海洋能源领域备受关注，一种锂-海水电池构造示意图如下。下列
说法错误的是
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A．海水起电解质溶液作用
B．N 极仅发生的电极反应：
C．玻璃陶瓷具有传导离子和防水的功能
D．该锂-海水电池属于一次电池
8．（2022·广东·高考真题）科学家基于
易溶于
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：
。下列说法
正确的是
A．充电时电极b 是阴极
B．放电时
溶液的
减小
C．放电时
溶液的浓度增大
D．每生成
，电极a 质量理论上增加
9．（2024·山东·模拟预测）锂离子电池的能量密度高，在生产生活中具有广泛的应用。科学家研发的一种
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锂离子电池的工作原理如图所示。下列说法正确的是
A．该电池充电或放电时，高电势端均发生氧化反应
B．该电池充电时，石墨端与外电源的正极相连，电能转化为化学能
C．该电池放电时，正极反应为
D．该电池放电时，电路中每通过
电子，负极质量减少
10．（2024·海南·三模）LED 产品在工业生产及生活中应用广泛。图甲是
燃料电池的装置示
意图，图乙是LED 发光二极管的装置示意图。下列叙述正确的是
A．负极的电极反应式为
B．该电池放电过程中，
从A 极区向B 极区移动
C．该电池放电过程中，A 极区pH 减小，B 极区pH 增大
D．要使LED 发光二极管正常发光，图乙中的导线a 应与图甲中的B 极相连
11．（2024·山东潍坊·二模）我国科学家研发了一种用于合成氨的自供电Haber—Bosch 反应器(机理如图所
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示)。该装置工作时，将Zn—
水溶液体系电池反应中的产物，通过自供电转换为
，从而在单
个设备内完成氮循环中的多个关键转换步骤。
下列说法正确的是
A．b 电极为Zn 电极
B．放电过程中，负极发生的反应为
C．电解过程中，阴极区溶液的pH 逐渐增大
D．理论上，每得到1mol
，至少需要消耗390g Zn
16
