高考化学考点剖析 考点42 锂电池原卷版.docx

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高考化学考点剖析考点42锂电池原卷版

考点41锂电池

1．（2018新课标Ⅲ）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－

）O2

2．（2017课标Ⅲ）全固态锂硫电池能量密度高、成本低,其工作原理如图所示,其中电极a常用掺有石墨烯的S8材料,电池反应为:

16Li+xS8=8Li2Sx（2≤x≤8）。

下列说法错误的是

A．电池工作时,正极可发生反应:

2Li2S6+2Li++2e-=3Li2S4

B．电池工作时,外电路中流过0.02mol电子,负极材料减重0.14g

C．石墨烯的作用主要是提高电极a的导电性

D．电池充电时间越长,电池中的Li2S2量越多

3．（2016四川）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1mole-,石墨C6电极将增重7xg

D．充电时,阳极的电极反应式为LiCoO2-xe-=Li1-xCoO2+Li+

锂离子电池作为新型化学电源由于其比能量高、携带储存方便,一直是世界各国电池企业研究热点,也一直是近几年高考关于二次电池考察的重点,由于其电池体系多样,题目有一定的难度,如何判断电极材料及书写电极反应式一直困扰着广大考生,现就锂离子电池的电极材料及方程式的书写方法总结如下:

1、电极材料的判断:

负极:

⑴锂以单质的形式:

Li

⑵锂以原子形式镶嵌其中:

LiAl、LiMnO2、LiC6、LiCo2等。

正极:

⑴为其他不含锂的材料:

S、Fe等。

⑵为含有锂的物质（LiMn2O4、Li0.35NiO2等）。

2、解题方法:

锂单质或镶嵌其中的物质作负极,另一含锂化合物作正极,电池工作时锂离子移向正极。

电极方程式的书写:

负极:

锂单质放电

正极:

为其他不含锂的材料（S、FeS）时,一般为这些物质得电子,然后和负极产生的锂离子结合生成新的物质。

S+2e-+2Li+=Li2S

FeS+2e-+2Li+=Li2S+Fe

当正极为含锂的物质时（LiMn2O4、Li0.35NiO2）,正极的锂看成是+1价的化合物,正极材料中的其他物质得到电子化合价降低,与负极产生的锂离子结合生成新的化合物:

LiMn2O4+xe-+xLi+=Li1-xMn2O4

2Li0.35NiO2+e-+Li+=2Li0.85NiO2

1、无水锂电池

典例1（2018届湖北省宜昌市高三4月调研考试）锂-空气电池的工作原理如图所示。

其中多孔电极材料选用纳米多孔金时,该电池表现出良好的循环性能。

电池反应为:

2Li＋O2＝Li2O2。

下列说法错误

A．该电池的电解液常用锂盐的有机溶液

B．电池工作时,外电路中流过0.01mol电子,负极材料减重0.07g

C．电池工作时,正极反应可能经过两个过程:

Li+＋O2＋e－＝LiO2Li+＋LiO2＋e－＝Li2O2

D．电池充电时间越长,电池中Li2O2越多

典例2（2018届吉林市普通中学高中毕业班第三次调研测试）锂--空气电池是一种新型的二次电池,由于具有较高的比能量而成为未来电动汽车的希望。

其放电时的工作原理如右图所示。

下列说法正确的是

A．该电池放电时,锂电极发生了还原反应

B．放电时,Li＋向锂电极迁移

C．电池中的电解液可以是有机电解液或稀盐酸等

D．充电时,电池阳极的反应式为Li2O2－2e－＝2Li＋＋O2

2、一边是水溶液,一边是有机电解液

典例3（2018年辽宁省葫芦岛市普通高中高三第二次模拟考试）新型锂-空气电池具有能量密度高的优点,可以用作新能源汽车的电源,其结构如图所示,其中固体电解质只允许Li+通过。

下列说法正确的是

A．Li+穿过固体电解质向正极移动而得到LiOH溶液

B．放电时,当外电路中有1mole－转移时,水性电解液离子总数增加NA

C．应用该电池电镀铜,阴极质量增加64g,理论上将消耗11.2LO2

D．放电时,负极反应式:

Li－e－＋OH－＝LiOH

典例4（2018届山西省高三第一次模拟考试）正在研发的锂空气电池能量密度高、成本低,可作为未来电动汽车的动力源,其工作原理如图。

下列有关该电池的说法正确的是

A．有机电解液可以换成水性电解液

B．放电时,外电路通过2mol电子,消耗氧气11.2L

C．放电和充电时,Li+迁移方向相同

D．电池充电时,在正极上发生的反应为4OH--4e-=O2↑+2H2O

3、固体电解质

典例5（2018年山东省聊城市高三一模）锂—液态多硫电池具有能量密度高、储能成本低等优点,以熔融金属锂、熔融硫和多硫化锂[Li2Sx（2≤x≤8）]分别作两个电极的反应物,固体Al2O3 陶瓷（可传导Li+）为电解质,其反应原理如图所示。

下列说法错误的是

A．该电池比钠一液态多硫电池的比能量高

B．放电时,内电路中Li+的移动方向为从a 到b

C．Al2O3 的作用是导电、隔离电极反应物

D．充电时,外电路中通过0.2mol 电子,阳极区单质硫的质量增加3.2g

典例6（2018届广东省韶关市高三4月模拟考试二模）某手机电池采用了石墨烯电池,可充电5分钟,通话2小时。

一种石墨烯锂硫电池（2Li+S8=Li2S8）工作原理示意图如图。

下列有关该电池说法不正确的是

A．金属锂是所有金属中比能量最高的电极材料

B．充电时A电极为阴极,发生还原反应

C．充电时B电极的反应:

Li2S8-2e-=2Li++S8

D．手机使用时电子从A电极经过手机电路版流向B电极,再经过电池电解质流回A电极

4、熔融电解质

典例7（陕西省榆林市2018届高考模拟第一次测试）热激活电池可用作火箭、导弹的工作电源。

一种热激活电池的基本结构如图所示,其中作为电解质的无水LiCl-KCl混合物受热熔融后,电池即可瞬间输出电能。

该电池总反应为PbSO4+2LiCl+Ca=CaCl2+Li2SO4+Pb。

下列有关说法正确的是

A．Ca为正极

B．放电过程中,Li+向负极移动

C．每转移0.2mol电子,理论上生成20.7gPb

D．电池工作一段时间后,正极质量增大

典例8（2018届辽宁省重点高中协作校高三第三次模拟考试）锂碘电池的正极材料是聚2-乙烯吡啶（简写为P2VP）和I2的复合物,电解质是熔融薄膜状的碘化锂,正极的电极反应式为

P2VP·nI2+2e-+2Li+=P2VP·（n-1）I2+2LiI。

下列说法正确的是

A．该电池放电时,锂电极发生还原反应

B．该电池发生的总反应为2Li+P2VP·nI2=P2VP·（n-1）I2+2LiI

C．P2VP和I2的复合物是绝缘体,不能导电

D．该电池工作时,碘离子移向正极

1．（甘肃省临夏市临夏中学2018-2019学年高二下学期第一次月考）锂电池是一代新型高能电池,它以质量轻、能量高而受到了普遍重视,目前已研制成功多种锂电池。

某种锂电池的总反应式是Li＋MnO2 ＝LiMnO2。

下列说法正确的是（）

A．Li是负极,电极反应为Li－e-＝Li+B．Li是正极,电极反应为Li＋e-＝Li-

C．MnO2是负极,电极反应为MnO2＋e-＝MnO2-D．Li是负极,电极反应为Li－2e-＝Li2+

2．电动汽车以锂电池提供动力,锂电池技术已经成为汽车研究的前沿科技某锂电池的电池反应为:

xLi+Li3-xNiCoMnO6

Li3NiCoMnO6,下列说法正确的是

A．该电池的充、放电过程互为可逆反应

B．放电时,电池的负极反应为Li-e-=Li+

C．放电过程中,Li+向电池的负极移动

D．该电池可以采用醋酸、乙醇等作为电解质溶液

3．（河南省天一大联考2017届高中毕业班阶段性测试四）新型夹心层石墨烯锂硫二次电池的工作原理可表示为16Li+xS8

8Li2Sx,其放电时的工作原理如图所示,下列有关该电池的说法正确的是

A．电池充电时X为电源负极

B．放电时,正极上可发生反应:

2Li++Li2S4+2e-=2Li2S2

C．充电时,没生成1molS8转移0.2mol电子

D．离子交换膜只能通过阳离子,并防止电子通过

4．（北京市中国人民大学附属中学2019届高三考前热身练习）高能LiFePO4电池,多应用于公共交通。

电池中间是聚合物的隔膜,主要作用是在反应过程中只让Li+通过。

结构如图所示。

原理如下:

（1-x）LiFePO4+xFePO4+LixCn

LiFePO4+nC。

下列说法不正确的是（）

A．放电时,正极电极反应式:

xFePO4+xLi++xe-===xLiFePO4

B．放电时,电子由负极经导线、用电器、导线到正极

C．充电时,阴极电极反应式:

xLi++xe-+nC===LixCn

D．充电时,Li+向左移动

5．（湖南省长沙市雅礼中学2019届高三下学期一模理科综合）科学工作者研发了一种SUNCAT的系统,借助锂循环可持续,合成其原理如图所示。

下列说法不正确的是

A．过程I得到的Li3N的电子式为

B．过程Ⅱ生成W的反应为Li3N+3H2O=3LiOH+NH3↑

C．过程Ⅲ涉及的阳极反应为4OH--4e-=O2↑+2H2O

D．过程I、Ⅱ、Ⅲ均为氧化还原反应

6．（河南省新乡市2019届高三第三次模拟测试）热激活电池可用作火箭、导弹的工作电源。

一种热激活电池的基本结构如图所示,其中作为电解质的无水LiCl－KCl混合物受热熔融后,电池即可瞬间输出电能,此时硫酸铅电极处生成Pb。

下列有关说法正确的是

A．输出电能时,外电路中的电子由硫酸铅电极流向钙电极

B．放电时电解质LiCl－KCl中的Li＋向钙电极区迁移

C．电池总反应为Ca＋PbSO4＋2LiCl

Pb＋Li2SO4＋CaCl2

D．每转移0.2mol电子,理论上消耗42.5gLiCl

7．（山东省滨州市2019届高三第二次模拟）国内某科技研究小组首次提出一种新型的Li+电池体系,原理示意图如下。

该体系正极采用含有I-、Li+的水溶液,负极采用固体有机聚合物,电解质溶液采用LiNO3溶液,聚合物阳离子交换膜作为隔膜将液态正极和固态负极分隔开（已知

在水溶液中呈黄色）。

下列有关判断正确的是

A．左图是原电池工作原理图

B．放电时,Li+从右向左通过聚合物离子交换膜

C．放电时,正极区电解质溶液的颜色变深

D．充电时,阴极的电极反应式为:

8．（山东省临沂市2019年普通高考模拟考试二模）我国科学家发明了一种“可固氮”的锂-氮二次电池,将可传递Li+的醚类作电解质,电池的总反应为

。

下列说法正确的是

A．固氮时,锂电极发生还原反应

B．脱氮时,钌复合电极的电极反应:

2Li3N-6e-=6Li++N2↑

C．固氮时,外电路中电子由钌复合电极流向锂电极

D．脱氮时,Li+向钌复合电极迁移

9．（四川省成都市2019届高三下学期第三次诊断性检测）已知某高能锂离子电池的总反应为:

2Li+FeS=Fe+Li2S,电解液为含LiPF6．SO（CH3）2的有机溶液（Li+可自由通过）。

某小组以该电池为电源电解废水并获得单质镍,工作原理如图所示。

下列分析正确的是

A．该锂离子电池正极反应为FeS+2Li++2e-=Fe+Li2SB．X与电池的Li电极相连

C．电解过程中c（BaC12）保持不变D．若去掉阳离子膜将左右两室合并,则X电极的反应不变

10．（河北省示范性高中2019届高三4月联考）一铜空气燃料电池是一种“高容量、低成本”的新型电池。

该电池通过一种复杂的铜腐蚀“现象”“产生电力,其中放电过程为

。

下列说法不正确的是

A．通空气时,铜腐蚀表面产生

B．放电时,

透过固体电解质向

极移动

C．放电时,负极的电极反应式为

D．整个过程中,铜相当于催化剂

11．（河南省洛阳市2019届高三第四次模拟考试）以石墨负极（C）、LiFePO4正极组成的锂离子电池的工作原理如图所示（实际上正负极材料是紧贴在锂离子导体膜两边的）。

充放电时,Li+在正极材料上脱嵌或嵌入,随之在石墨中发生了LixC6生成与解离。

下列说法正确的是

A．锂离子导电膜应有保护成品电池安全性的作用

B．该电池工作过程中Fe元素化合价没有发生变化

C．放电时,负极材料上的反应为6C+xLi++xe-=LixC6

D．放电时,正极材料上的反应为LiFePO4-xe-=Li1-xFePO4+xLi+

12．（辽宁省葫芦岛协作校2019届高三下学期第二次模拟考试）一种新型的“电池的正极采用含有

的水溶液,负极采用固体有机聚合物［用An,（Ali）n表示],电解质溶液采用

溶液,聚合物离子交换膜作为隔膜将液态正极和固态负极分隔开（原理示意图如图）。

已知含

的溶液呈棕黄色,下列有关判断正确的是

A．图甲是原电池工作原理图,图乙是电池充电原理图

B．放电时,正极液态电解质溶液的颜色变浅

C．放电时,

从右向左通过聚合物离子交换膜

D．放电时,负极的电极反应式为:

13．（安徽省淮北宿州2019届高三第二次模拟考试）一种新型锂离子电池的工作原理如图所示,其中a极区含有Li+、I-、I3-等离子的水溶液,电极b是一种固态有机聚合物。

下列说法不正确的是

A．充电时,a极区I3-的浓度增大

B．充电时,电极b与外接电源的负极连接

C．放电时,电极a可能发生反应I3-+2e-=3I-

D．放电时,外电路中每转移0.1mol电子,电极b增重0.7g

14．（福建省南平市2019届普通高中毕业班第二次综合质量检查）国内最新研究,实现CO2的固定和储能的多功能电化学反应装置,如图所示。

该装置充放电过程并不完全可逆,即充电过程C不参与反应。

放电过程反应方程式为:

4Li+3CO2=2Li2CO3+C,下列叙述正确的是

A．放电过程正极反应式为4Li++3CO2+4e－=2Li2CO3+C

B．若放电过程转移电子物质的量为0.2mol,理论上可以固定C的质量为1.2g

C．充电过程B电极为阴极,发生氧化反应

D．可用LiClO4水溶液代替LiClO4-DMSO

15．（四川省成都市第七中学2019届高三三诊模拟考试）用Li和石墨的复合材料以及纳米Fe2O3材料作电极的锂离子电池,在循环充放电过程中可实现对磁性的可逆调控（如图）。

下列有关说法一定错误的是

A．该电池的电解质溶液可以是硫酸溶液

B．放电时,总反应式是6Li+Fe2O3=3Li2O+2Fe

C．充电时,阳极的电极反应是2Fe+3Li2O-6e-=Fe2O3+6Li+

D．充放电过程中,电池可在被磁铁不吸引和吸引之间循环调控

16．（湖南省怀化市2019届高三4月第二次模拟考试）锂锰电池结构如图所示,其中电解质

溶于混合有机溶剂中,

通过电解质迁移入

晶格中生成

。

下列有关说法正确的是

A．外电路电流方向:

a→bB．电池正极反应式为:

C．可以用水代替电池中的混合有机溶剂D．用该电池给铅蓄电池充电,a极与Pb电极相连

17．（广东省惠州市2019届高三4月模拟考试）一种特殊的热激活电池示意图如下。

该电池总反应为:

PbSO4（s）+2LiCl+Ca（s）=CaCl2（s）+Li2SO4+Pb（s）,下列说法不正确的是

A．Ca电极发生氧化反应

B．负极的电极反应:

Ca（s）+2Cl﹣﹣2e﹣=CaCl2（s）

C．可用LiCl和KCl水溶液代替无水LiCl﹣KCl

D．当无水LiCl﹣KCl混合物受热熔融后电池才能工作