高考化学考点剖析 考点42 锂电池解析版.docx

1、高考化学考点剖析 考点42 锂电池解析版考点41 锂电池1（2018新课标）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【答案】D【解析】A题目叙述为：放电时，O2与Li+在多孔碳电极处反应，说明电池内，Li+向多孔碳电极移动，因为阳离子移向正极，所以多孔碳电极为正极，选项A错误。B因为多孔碳电极为正极，外电路电子应该由锂电极流向多孔碳电

2、极（由负极流向正极），选项B错误。C充电和放电时电池中离子的移动方向应该相反，放电时，Li+向多孔碳电极移动，充电时向锂电极移动，选项C错误。D根据图示和上述分析，电池的正极反应应该是O2与Li+得电子转化为Li2O2-X，电池的负极反应应该是单质Li失电子转化为Li+，所以总反应为：2Li + (1)O2 Li2O2-X，充电的反应与放电的反应相反，所以为Li2O2-x 2Li + (1)O2，选项D正确。2（2017课标）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（2x8）。下列说法错误的是A电池工作

3、时，正极可发生反应：2Li2S6+2Li+2e-=3Li2S4B电池工作时，外电路中流过0.02 mol电子，负极材料减重0.14 gC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【答案】D【解析】A原电池工作时，Li+向正极移动，则a为正极，正极上发生还原反应，随放电的多少可能发生多种反应，其中可能为2Li2S6+2Li+2e-=3Li2S4，故A正确；B原电池工作时，转移0.02mol电子时，氧化Li的物质的量为0.02mol，质量为0.14g，故B正确；C石墨能导电，利用石墨烯作电极，可提高电极a的导电性，故C正确；D电池充电时间越长，转移电子数越多，

4、生成的Li和S8越多，即电池中Li2S2的量越少，故D错误；答案为A。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(x1)。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+ C6C充电时，若转移1 mol e-，石墨C6电极将增重7x gD充电时，阳极的电极反应式为LiCoO2-xe-=Li1-xCoO2+Li+【答案】C【解析】A、放电时，阳离子在电解质中向正极移动，故正确；B、放电时，负极失去电子，故正确；C、充电时，若转

5、移1 mol电子，则石墨电极上溶解1/x mol C6，电极质量减少，故错误；D、充电时阳极失去电子，为原电池的正极的逆反应，故正确。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：锂以单质的形式：Li锂以原子形式镶嵌其中：LiAl、LiMnO2、LiC6、LiCo2等。正极：为其他不含锂的材料：S、Fe等。为含有锂的物质（LiMn2O4、Li0.

6、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+=Li2SFeS+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-xMn2O42Li0.35NiO2+e-+Li+=2 Li0.85N

7、iO21、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： 2LiO2Li2O2。 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 0.01 mol 电子，负极材料减重 0.07gC 电池工作时，正极反应可能经过两个过程： Li+O2eLiO2 Li+LiO2eLi2O2D 电池充电时间越长，电池中 Li2O2越多【答案】D【解析】A、该电池的负极是Li，所以电解质溶液不能是水溶液，根据图示，锂离子定向移动，故电解液常用锂盐的有机溶液，A正确；B、

8、负极的电极反应为：Li-e- =Li+，外电路中流过 0.01 mol 电子，即有1mol Li反应，负极材料减重 0.07g，B正确；C、根据总反应Li最终转化成了Li2O2，所以正极可能先生成LiO2，再生成Li2O2，故正极反应可能经过两个过程： Li+O2eLiO2 Li+LiO2eLi2O2，C正确；D、充电时的反应为：Li2O22LiO2，电池充电时间越长，电池中 Li2O2越少，D 错误。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

9、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 2e2LiO2【答案】D【解析】A. 该电池放电时，锂电极做负极，发生了氧化反应，A错；B. 放电时，Li向正极迁移即向Li2O2极移动，B错；C. 金属锂会与稀盐酸发生反应，C错； D. 充电时，电池y阳极的反应式为Li2O2 2e2LiO2，D正确。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

10、。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1 mol e转移时，水性电解液离子总数增加NAC 应用该电池电镀铜，阴极质量增加64 g，理论上将消耗11.2 L O2D 放电时，负极反应式：LieOHLiOH【答案】A【解析】A项，由图示可得，放电时铝在负极失电子，氧气在正极得电子，固体电解质只允许Li+通过，所以Li+穿过固体电解质向正极移动而得到LiOH溶液，A正确；B项，放电时正极反应为：O2+2H2O+4e-=4OH-，当外电路中有1mole转移时，生成1mol OH-，同时1molLi+穿过固体电解质进入水性电解液，所以离子总数增加2

11、NA，B错误；C项，根据电子守恒，应用该电池电镀铜，阴极质量增加64g，即生成1mol铜，则电路中通过2mol电子，理论上消耗0.5molO2，在标准状况下体积为11.2 L，若不是标准状况则不一定，C错误；D项，因为固体电解质只允许Li+通过，所以放电时，负极反应式：LieLi+，D错误。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2 mol 电子，消耗氧气11.2 LC 放电和充电时，Li+迁移方向相同D 电池充电时，在正极上

12、发生的反应为4OH-4e-= O2+2H2O【答案】D【解析】A. 因Li和水可以发生反应，所以不能将有机电解液换成水性电解液，A错误；B. 因未说明气体是否处于标准状况，所以无法计算氧气的体积，B错误；C. 放电时Li+移向正极，充电时Li+移向阴极（即放电时的负极），移动方向不同，C错误；D. 充电时，电池的正极为充电时的阳极，电极反应式为：4OH4e= O2+2H2O，D正确。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(2x8)分别作两个电极的反应物，固体Al2O3陶瓷(可传导Li+)为电

13、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bC 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【答案】D【解析】锂液态多硫电池具有能量密度高、储能成本低等优点，所以该电池比钠一液态多硫电池的比能量高，A正确；放电时，Na失电子发生氧化反应,所以a作负极、b作正极，电解质中阳离子锂离子向正极b移动，B正确；Al2O3为离子化合物，在该电池中作用是导电、隔离电极反应物，C正确；充电时，阳极反应为SX2-2e-=xS，外电路中通过0.2mol电子，阳极生成

14、单质硫的质量为0.1x，由于2x8，质量为6.4-25.6 g之间，D错误。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+S8D 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【答案】D【解析】A、单位质量的电极材料失去电子的物质的量越多，则得到的电能越多，能量越高，Li是所有金属元素中

15、原子量最小的金属，所以金属锂是所有金属中比能量最高的电极材料，A正确；B、原电池中阳离子向正极移动，由图可知，做电源时，B为正极，A为负极，负极发生失电子的氧化反应；反过来，充电时负极为阴极，发生还原反应，B正确；C、B电极上S8得电子生成Li2S8，则B电极的反应：2Li+S8+2e-Li2S8，C正确；D、电子只能在电极和导线中移动，电子不能在电解质溶液中移动，D错误。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【答案】C【解析】A、由原电池总反应可知Ca化合价升高，失电子，故Ca为原电