專題41 化學電源-可充電電池 十年（2015-2024）高考化學真題分類匯編(原卷版)

2013-2024年十年高考真題匯編PAGEPAGE1專題41化學電源——可充電電池考點十年考情（2015-2024）命題趨勢考點1水系介質充電電池2024·全國甲卷、2024·安徽卷、2023?遼寧省選擇性考試、2023?全國新課標卷、2022?福建卷、2022?遼寧省選擇性卷、2022?廣東選擇性卷、2021?浙江1月卷、2021?湖南選擇性卷、2020?新課標Ⅰ卷、2019?天津卷、2016?新課標Ⅲ卷新型化學電源是高考中每年必考的知識點，隨著全球能源逐漸枯竭，研發(fā)、推廣新型能源迫在眉睫，因此，化學中的新型電源成為科學家研究的重點方向之一，也成了高考的高頻考點。充電電池的充放電循環(huán)可達數(shù)千次到上萬次，由于該類試題題材廣、信息新、陌生度大，因此許多考生感覺難度大。雖然該類試題貌似新穎，但應用的解題原理還是原電池的知識，只要細心分析，實際上得分相對比較容易。考點2非水系介質充電電池2024·河北卷、2023?全國乙卷、2022?全國乙卷、2021?浙江6月卷、2021?遼寧選擇性考試、2019?新課標Ⅲ卷、2018?新課標Ⅱ卷、2018?新課標Ⅲ卷、2016?四川卷考點1水系介質充電電池1．(2024·全國甲卷，6，3分)科學家使用δ-MnO2研制了一種MnO2-Zn可充電電池(如圖所示)。電池工作一段時間后，MnO2電極上檢測到MnOOH和少量ZnMn2O4。下列敘述正確的是()A．充電時，Zn2+向陽極方向遷移B．充電時，會發(fā)生反應Zn+2MnO2=ZnMn2O4C．放電時，正極反應有MnO2+H2O+e-=MnOOH+OH-D．放電時，Zn電極質量減少0.65g，MnO2電極生成了0.020molMnOOH2．(2024·安徽卷，11，3分)我國學者研發(fā)出一種新型水系鋅電池，其示意圖如下。該電池分別以Zn-TCPP(局部結構如標注框內所示)形成的穩(wěn)定超分子材料和Zn為電極，以ZnSO4和KI混合液為電解質溶液。下列說法錯誤的是()A．標注框內所示結構中存在共價鍵和配位鍵B．電池總反應為：I3-+ZnZn2++3I-C．充電時，陰極被還原的Zn2+主要來自Zn-TCPPD放電時，消耗0.65gZn，理論上轉移0.02mol電子3．(2023?遼寧省選擇性考試，11)某低成本儲能電池原理如下圖所示。下列說法正確的是()A．放電時負極質量減小B．儲能過程中電能轉變?yōu)榛瘜W能C．放電時右側通過質子交換膜移向左側D．充電總反應：Pb+SO42-+2Fe3+=PbSO4+2Fe2+4．(2023?全國新課標卷，10)一種以V2O5和Zn為電極、Zn(CF3SO3)2水溶液為電解質的電池，其示意圖如下所示。放電時，Zn2+可插入V2O5層間形成·。下列說法錯誤的是()A．放電時V2O5為正極B．放電時Zn2+由負極向正極遷移C．充電總反應：·D．充電陽極反應：·5．(2022?福建卷，9)一種化學“自充電”的鋅-有機物電池，電解質為KOH和Zn(CH3COO)2水溶液。將電池暴露于空氣中，某電極無需外接電源即能實現(xiàn)化學自充電，該電極充放電原理如下圖所示。下列說法正確的是()A．化學自充電時，c(OH―)增大B．化學自充電時，電能轉化為化學能C．化學自充電時，鋅電極反應式：Zn2++2e-=ZnD．放電時，外電路通過電子，正極材料損耗6．(2022?遼寧省選擇性卷，14)某儲能電池原理如圖。下列說法正確的是()A．放電時負極反應：Na3Ti2(PO4)3-2e-=NaTi2(PO4)3+2Na+B．放電時Cl-透過多孔活性炭電極向CCl4中遷移C．放電時每轉移1mol電子，理論上CCl4吸收0.5molCl2D．充電過程中，NaCl溶液濃度增大7．(2022?廣東選擇性卷，16)科學家基于Cl2易溶于CCl4的性質，發(fā)展了一種無需離子交換膜的新型氯流電池，可作儲能設備(如圖)。充電時電極a的反應為：NaTi2（PO4）3+2Na++2e-=Na3Ti2（PO4）3。下列說法正確的是()A．充電時電極b是陰極B．放電時NaCl溶液的減小C．放電時NaCl溶液的濃度增大D．每生成1molCl2，電極a質量理論上增加23g8．(2021?浙江1月卷，22)鎳鎘電池是二次電池，其工作原理示意圖如下(L為小燈泡，K1、K2為開關，a、b為直流電源的兩極)。下列說法不正確的是()A．斷開K2、合上K1，鎳鎘電池能量轉化形式：化學能→電能B．斷開K1、合上K2，電極A為陰極，發(fā)生還原反應C．電極B發(fā)生氧化反應過程中，溶液中KOH濃度不變D．鎳鎘二次電池的總反應式：Cd+2NiOOH+2H2OCa(OH)2+2Ni(OH)29．(2021?湖南選擇性卷，10)鋅/溴液流電池是一種先進的水溶液電解質電池，廣泛應用于再生能源儲能和智能電網(wǎng)的備用電源等。三單體串聯(lián)鋅/溴液流電池工作原理如圖所示：下列說法錯誤的是()A．放電時，N極為正極 B．放電時，左側貯液器中ZnBr2的濃度不斷減小 C．充電時，M極的電極反應式為Zn2++2e﹣═Zn D．隔膜允許陽離子通過，也允許陰離子通過10．(2020?新課標Ⅰ卷，12)科學家近年發(fā)明了一種新型Zn?CO2水介質電池。電池示意圖如圖，電極為金屬鋅和選擇性催化材料，放電時，溫室氣體CO2被轉化為儲氫物質甲酸等，為解決環(huán)境和能源問題提供了一種新途徑。下列說法錯誤的是()A．放電時，負極反應為Zn-2e-+4OH-=Zn(OH)42+B．放電時，1molCO2轉化為HCOOH，轉移的電子數(shù)為2molC．充電時，電池總反應為2Zn(OH)42+=2Zn+O2↑+4OH-+2H2OD．充電時，正極溶液中OH?濃度升高11．(2019?天津卷，6)我國科學家研制了一種新型的高比能量鋅-碘溴液流電池，其工作原理示意圖如下。圖中貯液器可儲存電解質溶液，提高電池的容量。分析錯誤的是()A．放電時，a電極反應為I2Br－+2e－=2I－+Br－B．放電時，溶液中離子的數(shù)目增大C．充電時，b電極每增重，溶液中有被氧化D．充電時，a電極接外電源負極12．(2016?新課標Ⅲ卷，)鋅?空氣燃料電池可用作電動車動力電源，電池的電解質溶液為KOH溶液，反應為2Zn+O2+4OH–+2H2O===2Zn(OH)42－。下列說法正確的是()A．充電時，電解質溶液中K+向陽極移動B．充電時，電解質溶液中c(OH-)逐漸減小C．放電時，負極反應為：Zn+4OH–-2e–===Zn(OH)42－D．放電時，電路中通過2mol電子，消耗氧氣22.4L(標準狀況)考點2非水系介質充電電池1．(2024·河北卷，13，3分)我國科技工作者設計了如圖所示的可充電Mg-CO2電池，以Mg(TFSI)2為電解質，電解液中加入1，3-丙二胺()以捕獲CO2，使放電時CO2還原產物為MgC2O4。該設計克服了MgCO3導電性差和釋放CO2能力差的障礙，同時改善了Mg2+的溶劑化環(huán)境，提高了電池充放電循環(huán)性能。下列說法錯誤的是()A．放電時，電池總反應為Mg+2CO2=MgC2O4B．充電時，多孔碳納米管電極與電源正極連接C．充電時，電子由Mg電極流向陽極，Mg2+向陰極遷移D．放電時，每轉移1mol電子，理論上可轉化1molCO22．(2023?全國乙卷，12)室溫鈉-硫電池被認為是一種成本低、比能量高的能源存儲系統(tǒng)。一種室溫鈉-硫電池的結構如圖所示。將鈉箔置于聚苯并咪唑膜上作為一個電極，表面噴涂有硫黃粉末的炭化纖維素紙作為另一電極。工作時，在硫電極發(fā)生反應：S8+e-→S，S+e-→S，2Na++S+2(1-)e-→Na2Sx下列敘述錯誤的是()A．充電時Na+從鈉電極向硫電極遷移B．放電時外電路電子流動的方向是a→bC．放電時正極反應為：2Na++S8+2e-→Na2SxD．炭化纖維素紙的作用是增強硫電極導電性能3．(2022?全國乙卷，12)Li-O2電池比能量高，在汽車、航天等領域具有良好的應用前景。近年來科學家研究了一種光照充電Li-O2電池(如圖所示)。光照時，光催化電極產生電子(e-)和空穴(h+)，驅動陰極反應(Li++e-=Li+)和陽極反應(Li2O2+2h+=2Li++O2)對電池進行充電。下列敘述錯誤的是()A．充電時，電池的總反應Li2O2=2Li+O2B．充電效率與光照產生的電子和空穴量有關C．放電時，Li+從正極穿過離子交換膜向負極遷移D．放電時，正極發(fā)生反應O2+2Li++2e-=Li2O24．(2021?浙江6月卷，22)某全固態(tài)薄膜鋰離子電池截面結構如圖所示，電極A為非晶硅薄膜，充電時Li+得電子成為Li嵌入該薄膜材料中；電極B為LiCoO2薄膜；集流體起導電作用。下列說法不正確的是()A．充電時，集流體A與外接電源的負極相連B．放電時，外電路通過amol電子時，LiPON薄膜電解質損失amolLi+C．放電時，電極B為正極，反應可表示為Li1-xCoO2+xLi+xe-=LiCoO2D．電池總反應可表示為LixSi+Li1-xCoO2Si+LiCoO25．(2021?遼寧選擇性考試，10)如圖，某液態(tài)金屬儲能電池放電時產生金屬化合物Li3Bi。下列說法正確的是()A．放電時，M電極反應為B．放電時，Li+由M電極向N電極移動C．充電時，M電極的質量減小D．充電時，N電極反應為Li3Bi+3e-=3Li++Bi6．(2019?新課標Ⅲ卷，13)為提升電池循環(huán)效率和穩(wěn)定性，科學家近期利用三維多孔海綿狀Zn(3D?Zn)可以高效沉積ZnO的特點，設計了采用強堿性電解質的3D?Zn—NiOOH二次電池，結構如下圖所示。電池反應為Zn(s)+2NiOOH(s)+H2O(l)ZnO(s)+2Ni(OH)2(s)。下列說法錯誤的是()A．三維多孔海綿狀Zn具有較高的表面積，所沉積的ZnO分散度高B．充電時陽極反應為Ni(OH)2(s)+OH?(aq)?e?=NiOOH(s)+H2O(l)C．放電時負極反應為Zn(s)+2OH?(aq)?2e?=ZnO(s)+H2O(l)D．放電過程中OH?通過隔膜從負極區(qū)移向正極區(qū)7．(2018?新課標Ⅱ卷，12)我國科學家研發(fā)了一種室溫下“可呼吸”的Na—CO2二次電池。將NaClO4溶于有機溶劑作為電解液，鈉和負載碳納米管的鎳網(wǎng)分別作為電極材料，電池的總反應為：3CO2+4Na2Na2CO3+C。下列說法錯誤的是()A．放電時，ClO4－向負極移動B．充電時釋放CO2，放電時吸收CO2C．放電時，正極反應為：3CO2+4e?＝2CO32－+CD．充電時，正極反應為：Na++e?＝Na8．(2018?新課標Ⅲ卷，11)一種可充電鋰-空氣電池如圖所示。當電池放電時，O2與Li+在多孔碳材料電極處生成Li2O2-x(x=0或1)。下列說法正確的是()A．放電時，多孔碳材料電極為負極B．放電時，外電路電子由多孔碳材料電極流向鋰電極C．充電時，電解質溶液中Li+向多孔碳材料區(qū)遷移D．充電時，電池總反應為