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第35讲　新型化学电源的分类突破
第四部分 化学反应原理
第六章 化学反应与能量
目标导航·内容索引
复
习
目
标
内
容
索
引
任务2 新型二次电池
任务1 新型燃料电池
任务4 浓差电池
精炼高考真题·明确高考方向
任务3 协同电池
1.熟悉常考新型化学电源的类型及考查方式。
2.会分析新型化学电源的工作原理，能正确书写新型
化学电源的电极反应式。
1.1 微生物燃料电池
解答新型燃料电池题目的思维模型
微生物燃料电池是一种利用微生物将有机物中的化学能直接转化成电能的装置。在负极室厌氧环境下，有机物在微生物作用下分解并释放出电子和质子，电子依靠合适的电子传递介体在生物组分和负极之间进行有效传递，并通过外电路传递到正极形成电流，而质子通过质子交换膜传递到正极，氧化剂(一般为氧气)在正极得到电子被还原再与质子结合成水。
燃料电池中产物的判断
碱性介质：C―→CO32－，其余介质：C―→CO2；
酸性介质：H―→H＋，其余介质：H―→H2O。
助力思考
任务1　新型燃料电池
典型例题
任务1　新型燃料电池
（2025·山东菏泽一模）双阴极微生物燃料电池可进行硝化和反硝化脱氮，装置如图。下列说法错误的是（ ）
A．H+的迁移方向：厌氧阳极→缺氧阴极，厌氧阳极→好氧阴极
B．装置工作时，“缺氧阴极”电极附近的溶液pH增大
C.“好氧阴极”电极反应式为：
D．放电过程中若有1mol NH4+完全转化为NO3-，“好氧阴极”区内理论上消耗O2(STP)44.8L
CD
（1）常见的离子交换膜
阳离子交换膜 只允许阳离子(包括H＋)通过
阴离子交换膜 只允许阴离子通过
质子交换膜 只允许H＋通过
①能将两极区隔离，阻止两极物质发生化学反应。
②能选择性地允许离子通过，起到平衡电荷、形成闭合回路的作用。
题后归纳
(2)离子交换膜的作用
(3)离子交换膜的选择依据：离子的定向移动。
任务1　新型燃料电池
介质 电池反应： 2H2 +O2 = 2H2O
负极
正极
负极
正极
2H2 - 4e- +2O2－= 2H2O
O2 + 4e-= 2O2－
2H2 - 4e- = 4H+
O2 + 4H+ + 4e- = 2H2O
1.2 固体燃料电池
（以氢氧固体燃料电池为例）
任务1　新型燃料电池
（2025·福建福州模拟）如图所示是一种以液态肼(N2H4)为燃料，氧气为氧化剂，某固体氧化物为电解质的新型燃料电池。已知：在工作温度高达700～900℃时，O2-可在该固体氧化物电解质中自由移动，反应生成物均为无毒无害的物质，下列说法正确的是（ ）
A．该电池可以在常温下正常工作
B．电池的总反应为
C．标况下，当电极甲上消耗1molN2H4时，电极乙上有22.4LO2参与反应
D．该电池的能量转化效率可能为100%
C
典型例题
知识点1　新型燃料电池
1.3熔融盐燃料电池
负极
实例：一极通入CO，一极通入空气和CO2混合气体，以Li2CO3和Na2CO3的熔融盐作电解质。
负 极:2CO+2CO32--4e-==4CO2
正 极：O2+2CO2+4e-==2CO32-
总反应式:2CO+O2==2CO2
汽车尾气中未被处理的NO在空气中转化为NO2.利用NO2可制作燃料电池，转化为易于收集的N2O5，其工作原理如图所示，该燃料电池中NO3-移向 (填“正极”或“负极”)，负极的电极反应式为 。
典型例题
任务1　新型燃料电池
新型二次电池的四个突破角度
方法技巧
任务2　新型二次电池
2.1 锂（钠）离子电池
典型例题
任务2　新型二次电池
（2025·青海海东二模）某磷酸铁锂电池的结构示意图如图，已知放电时的总反应为 。下列说法正确的是（ ）
A．充电时，铝箔连接电源负极
B．右侧电解液可用乙醇作溶剂
C．放电时正极的电极反应式为
D．放电时，电子由铝箔集流器经电解质溶 液流向铜箔集流器
C
2.2 锂硫电池
（2025·广东深圳模拟）我国科学家设计了水/有机混合高能锂硫电池，其工作原理如图所示。下列说法正确的是（ ）
A．硫电极为负极
B．Cu2+通过阳离子交换膜向锂电极方向迁移
C．硫电极上发生的反应为2Cu2++S+4e-=Cu2S
D．理论上，每消耗1molS，同时消耗2 mol Li
典型例题
C
任务2　新型二次电池
2.3 水系电池
任务2　新型二次电池
（2025·云南怒江二模）水系锌锰二次电池放电时存在电极MnO2剥落现象，造成电池容量衰减。研究发现，加入少量KI固体能很大程度恢复“损失”的容量，原理如图所示。已知PBS膜只允许Zn2+通过。下列说法错误的是( )
典型例题
A．MnO2的氧化性强于I3-
B．充电时，电路中每通过2mole-，阳极区溶液减少87g
C．放电时的总反应：
D．PBS膜的优点是能有效抑制电池的自放电
B
2.4液流电池
典型例题
任务2　新型二次电池
(2025·河北石家庄一模）我国科研团队研发的强酸(IBA)单液流电池使用强酸性高浓度异卤电解质溶液，通过引入Br-/Br2使得I-/IO3-进行多电子转移，从而提高电池的安全性和能量密度。其工作原理如图所示，下列说法错误的是（ ）
A．放电时，H+向电极N移动
B．充电时，阴极区pH减小
C．充电时，阳极区存在反应
D．放电时，每消耗2.24gCd，右室有0.02molBr-生成
D
(1)协同电池反应是以具有“电子传递”功能的物质为媒质(催化剂)，对反应基质进行间接氧化或还原，从而得到目的产物的反应。
(2)原理：媒质也称为“电对”或“介对”，其首先在电极表面失去(或得到)电子，形成氧化态(或还原态)，在电解溶液中进一步氧化(或还原)反应基质，最终生成目的产物。其原理如下所示：
协同电池反应及其工作原理
任务3　协同电池
（2025·杭州模拟）有科学家研究用姜黄素(姜黄中的物质)和金纳米粒子结合制造出新型纳米复合材料作为电极A的材料，得到更安全、更高效的乙醇燃料电池。下列说法不正确的是（ ）
A．石墨电极为正极，发生还原反应
B．电极A的电极反应：
C．加入HNO3可使电池持续大电流放电
D．放电时，阳离子向电极A移动
D
典型例题
任务3　协同电池
任务4　浓差电池
浓差电池工作原理
(1)浓差电池是仅由一种物质由高浓度向低浓度扩散而引发的一类电池。电池内部，当某种电解质离子或分子浓度越大时，其氧化性或还原性越强。
(2)“浓差电池”的分析方法
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”，依据阳离子移向正极区域、阴离子移向负极区域判断电池的正、负极，这是解题的关键。
典型例题
任务4　浓差电池
（2025·内蒙古赤峰三模）浓差电池是一种利用电解质溶液浓度差产生的电动势差而形成的电池，理论上当电解质溶液的浓度相等时停止放电。某浓差电池的原理如图1所示。用该浓差电池为电源完成有机物电化学储氢的过程如图2所示。下列说法错误的是（ ）
A．浓差电池工作时，电流由电极A经外电路流向电极B
B．浓差电池工作时，电极B反应式为：Ag - e + Cl = AgCl
C．电解池工作时，H 向多孔惰性电极C迁移
D．浓差电池从开始到停止放电，理论上电解池中的有机物可储存氢元素0.55g
D
精炼高考真题·明确高考方向
1.湖北高考)某电化学制冷系统的装置如图所示。和在电极上发生相互转化，伴随着热量的吸收或释放，经由泵推动电解质溶液的循环流动实现制冷。装置只通过热交换区域Ⅰ和Ⅱ与环境进行传热，其他区域绝热。下列描述错误的是( )
A.阴极反应为
B.已知②处的电解液温度比①处的低，可推断
比稳定
C.多孔隔膜可以阻止阴极区和阳极区间的热交换
D.已知电子转移过程非常快，物质结构来不及改变。热效应主要来自于电子转移
后和离子结构的改变
B
精炼高考真题·明确高考方向
2.（2025·江西高考）我国学者设计了一种新型去除工业污水重金属离子的电池(如图)。下列说法错误的是（ ）
A．CuHCF中的铁为+3价
B．交换膜为阴离子交换膜
C．洗脱目的是去除电极吸附的Ni2+
D．Zn2+溶液可电解再生电池负极
已知：CuHCF为铜基普鲁士蓝(Cu[Fe(CN)6]0.67·nH2O)
C
精炼高考真题·明确高考方向
3．（2025·山东高考）全铁液流电池工作原理如图所示，两电极分别为石墨电极和负载铁的石墨电极。下列说法正确的是（ ）
A．隔膜为阳离子交换膜
B．放电时，a极为负极
C．充电时，隔膜两侧溶液Fe2+浓度均减小
D．理论上，Fe3+每减少1mol, Fe2+总量相应增加2mol
BC
精炼高考真题·明确高考方向
4.（2025·广东高考）一种高容量水系电池示意图如图。已知：放电时，电极Ⅱ上MnO2减少；电极材料每转移1mol电子，对应的理论容量为26.8A h。下列说法错误的是( )
A．充电时Ⅱ为阳极
B．放电时Ⅱ极室中溶液的pH降低
C．放电时负极反应为：MnS-2e-=S+Mn2+
D．充电时16gS能提供的理论容量为26.8A h
C
5. (2025·安徽高考)研究人员开发出一种锂——氢可充电电池(如图所示) ，使用前需先充电，其固体电解质仅允许Li+通过。下列说法正确的是（ ）
C
A. 放电时电解质溶液质量减小
B. 放电时电池总反应为H2 +2Li=2LiH
C. 充电时Li+移向惰性电极
D. 充电时每转移1 mol 电子，c(H+)降低1mol·L-1
精炼高考真题·明确高考方向
精炼高考真题·明确高考方向
6.(2023·山东高考)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。下列说法正确的是（ ）
A.甲室Cu电极为正极
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
CD
化 学
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