AAA锂离子电池习题汇总

1、【MeiWei_81 重点借鉴文档】 高考必考题锂离子电池习题汇总 材料 :锂离子电池实际上是一种锂离子浓差二次电池（充电电池），正负电极由两种不同的 锂离子嵌入化合物组成。它主要依靠锂离子在正极和负极之间移动来工作。在充放电过程 中， Li+在两个电极之间往返嵌入和脱嵌：充电时，Li+从正极脱嵌，经过电解质嵌入负极，负极处于富锂状态 ,正极处于贫锂态；放电时则相反 ,Li+从负极脱嵌，经过电解质嵌入正极， 正极处于富锂态 在充放电过程中，负极材料的化学结构基本不变。因此，从充放电反应的可逆性看，锂离 子电池反应是一种理想的可逆反应。目前，用作锂离子电池的正极材料是过渡金属和锰的 离子嵌入化合

2、物，负极材料是锂离子嵌入碳化合物，常用的碳材料有石油焦和石墨等。国 内外已商品化的锂电池正极是LiCoO2， LiNiO2， LiMn2O2，负极是层状石墨锂离子电池：锂系电池分为锂电池和锂离子电池。手机和笔记本电脑使用的都是锂离子电 池，通常人们俗称其为锂电池，而真正的锂电池由于危险性大，很少应用于日常电子产品1、某可充电的锂离子电池以 LiMn2O4 为正极，嵌入锂的碳材料为负极，含Li+导电固体为电解质。放电时的电池反应为： Li+LiMn2O4=Li2Mn2O4。下列说法正确的是（）A放电时， LiMn2O4 发生氧化反应 B放电时，正极反应为： Li+LiMn2O4+e-=Li2Mn

3、2O4 C充电时， LiMn2O4 发生氧化反应 D充电时，阳极反应为： Li+e-=Li2、（ 20RR天津 6）已知：锂离子电池的总反应为： LiRC+L（i1-R）CoO2=C+LiCoO2 锂硫电池的总 反应为： 2Li+S=L2iS 有关上述两种电池说法正确的是 （）A锂离子电池放电时， Li+向负极迁移 B锂硫电池充电时，锂电极发生还原反应 C理论上两种电池的比能量相同 D右图表示用锂离子电池给锂硫电池充电 3、天津是我国研发和生产锂离子电池的重要基地。锂离子电池正极材料是含锂的二氧化钻（LiCoO2），充电时 LiCoO2中Li被氧化， Li+迁移并以原子形式嵌入电池负极材料碳（

4、 C6）中，以 LiC6 表示。电池反应为，下列说法正确的是（）A充电时，电池的负极反应为 LiC6-e-Li+C6 B放电时，电池的正极反应为 CoO2+Li+e-LiCoO2 C羧酸、醇等含活泼氢气的有机物可用作锂离子电池的电解质 D锂离子电池的比能量（单位质量释放的能量）低 4、（双选）锂离子电池已经成为新一代实用化的蓄电池，该电池具有能量密度大、电压高 的特性。锂离子电池放电时的电极反应式为 负极反应： C6Li-Re-=C6Li1-R+RLi+（C6Li 表示锂原子嵌入石墨形成的复合材料）正极反应： Li1-RMO2+RLi+Re-=LiMO2（LiMO2 表示含锂的过渡金属氧化物

5、）【MeiWei_81 重点借鉴文档】MeiWei_81 重点借鉴文档】列有关说法正确的是（）A锂离子电池充电时电池反应为C6Li+L1i-R=MO2LiMO2+C6Li1-RB电池反应中，锂、锌、银、铅各失去1mol 电子，金属锂所消耗的质量最小C锂离子电池放电时电池内部 Li+向负极移动D锂离子电池充电时阴极反应为C6Li1-R+RLi+Re-=C6Li5、某种聚合物锂离子电池放电时的反应为LilRCoO2+LiRC6=6C+LiCoO2，其电池如图所示。下列说法不正确的是（）A放电时， LiRC6 发生氧化反应B充电时， Li 通过阳离子交换膜从左向右移动C充电时，将电池的负极与外接电源

6、的负极相连D放电时，电池的正极反应为Lil RCoO2+RLi +Re =LiCoO26、锂离子电池因其工作电压高（ 3.6V）、无污染等优点倍受市场青睐。最常见的一种锂离子电池工作原理是： C6 LiCoO2Li1RCoO2+LiRC6下列有关这种锂离子电池的说法错误的是A电池内部运载电荷的是 Li+B负极材料是填充了金属锂的石墨（LiRC6）C锂离子电池电解质溶液是Li+盐的水溶液D放电时的正极反应为 Li1 RCoO2+RLi+Re =LiCoO27、（ 20RR全国新课标 2） 20RR年 3 月我国科学家报道了如图所示的水溶液锂离子电池体 系。下列叙述错误的是（）Aa 为电池的正极B

7、电池充电反应为 LiMn2O4=Li1-RMn2O4+RLiC放电时， a 极锂的化合价发生变化D放电时，溶液中的 Li+从 b 向 a 迁移8、（双选） LiFePO4 电池具有稳定性高、安全、对环FePO4 LiLiFePO4，电池的正极材境友好等优点，可用于电动汽车。电池反应为：料是 LiFePO4，负极材料是石墨，含 Li+导电固体为电解质。下列有关 LiFePO4 电池说法正 确的是（）A可加入硫酸以提高电解质的导电性B放电时电池内部 Li+向负极移动C充电过程中，电池正极材料的质量减少D放电时电池正极反应为： FePO4 Li+e-=LiFePO49、Li-Al/FeS电池是一种正

8、在开发的车载电池，该电池中正极的电极反应式为： 2Li+FeS+2e- Li2S+Fe有关该电池的下列叙述中正确的是（）MeiWei_81 重点借鉴文档】MeiWei_81 重点借鉴文档】A该电池的电池反应式为： 2Li+FeSLi2S+FeB Li-Al在电池中作为负极材料，该材料中Li的化合价为 +1 价C负极的电极反应式为： Al-3e- Al3+ DLi-Al/FeS电池是一种一次性电池10、研究人员研制出一种锂水电池，可作为鱼雷和潜艇的储备电源该电池以金属锂和钢 板为电极材料，以 LiOH 为电解质，使用时加入水即可放电关于该电池的下列说法不 正确的是（ ）A水既是氧化剂又是溶剂 B

9、放电时正极上有氢气生成C放电时 OH-向正极移动 D总反应为： 2Li+2H2O=2LiOH+H211、新型锂离子电池在新能源的开发中占有重要地位。可用作节能环保电动汽车的动力 电池。磷酸亚铁锂（ LiFePO4）是新型锂离子电池的首选电极材料，它的制备方法如下： 方法一： 将碳酸锂、 乙酸亚铁 （CH3-COO）2Fe、磷酸二氢铵按一定比例混合、 充分研磨后， 在 800 左右、 惰性气体氛围中煅烧制得晶态磷酸亚铁锂，同时生成的乙酸及其它产物均以气体逸出。 方法二：将一定浓度的磷酸二氢铵、氯化锂混合溶液作为电解液，以铁棒为阳极，石墨为 阴极，电解析出磷酸亚铁锂沉淀。沉淀经过滤、洗涤、干燥，在

10、800左右、惰性气体氛围中煅烧制得晶态磷酸亚铁锂。在锂离子电池中，需要一种有机聚合物作为正负极之间锂离 子移动的介质，该有机聚合物的单体之一（用 M 表示）的结构简式如下： 请回答下列问题（1）上述两种方法制备磷酸亚铁锂的过程都必须在惰 性气体氛围中进行。其原因是2）在方法一所发生的反应中， 除生成磷酸亚铁锂、 乙酸外， 还有 、_（填化学式）生成3）在方法二中，阳极生成磷酸亚铁锂的电极反应式为 4）写出 M 与足量氧化钠溶液反应的化学方程式： 5）已知该锂离子电池在充电过程中，阳极的磷酸亚铁锂生成磷酸铁，则该电池放电时正极的电极反应式为 12、（20RR 海南卷 16）锂锰电池的体积小、性能

11、优良，是常用的一次电池。该电池反应原理如图所示，其中电解质LiCIO4。溶于混合有机溶剂中， Li+通过电解质迁移入 MnO 2晶格中，生成 LiMnO2。回答下列问题：（1）外电路的电流方向是由 极流向 极。（填字母）（2）电池正极反应式为 【MeiWei_81 重点借鉴文档】MeiWei_81 重点借鉴文档】（3）是否可用水代替电池中的混合有机溶剂？ （填“是”或“否”），原因是 （4）MnO 2可与 KOH和 KClO3，在高温下反应，生成 K2MnO4，反应的化学方程式为K2MnO 4在酸性溶液中歧化，生成 KMnO4和 MnO 2的物质的量之比为 13、（20RR 年课标卷） 锂离子

12、电池的应用很广， 其正极材料可再生利用。 某锂离子电池正 极材料有钴酸锂（ LiCoO2）、导电剂乙炔黑和铝箔等。充电时，该锂离子电池负极发生的反 应为 6C+RL+i+Re-=LiRC6。现欲利用以下工艺流程回收正极材料中的某些金属资源（部分条件 未给出）。回答下列问题： （ 1） LiCoO2中， Co元素的化合价为 （2）写出 “正极碱浸 ”中发生反应的离子方程式 （3）“酸浸 ”一般在 80下进行，写出该步骤中发生的所有氧化还原反应的化学方程式 ； 可用盐酸代替 H2SO4和 H2O2的混合液，但缺点是 。（4）写出 “沉钴 ”过程中发生反应的化学方程式 。（ 5）充放电过程中，发生L

13、iCoO2 与 Li1-RCoO2 之间的转化，写出放电时电池反应方程式（6）上述工艺中， “放电处理 ”有利于锂在正极的回收，其原因是 。在整个回收工艺中，可回收到的金属化合物有 （填化学式） 。14、废旧锂离子电池的正极材料（主要含有LiCoO2 及少量 Al、 Fe 等）可用于回收钴、锂，工艺流程如下：（1）在上述溶解过程中， S2O32-被氧化成 SO42-，LiCoO2 在溶解过程中发生反应的化学方程 式为 ，还原产物是 （2）在上述除杂过程中，通入空气的作用是 废渣的主要成分是 （3）“沉淀钴 ”和 “沉淀锂 ”的离子方程式分别为 （4）除了废渣可以回收利用外，本工艺还可回收的副产

14、品是 15、 Zn-MnO 2 干电池应用广泛，其电解质溶液是ZnCl2-NH4Cl混合溶液。（1）该电池的负极材料是 。电池工作时， 电子流向 （填 “正极 ”或“负极 ”）。（2）若 ZnCl2-NH4Cl 混合溶液中含有杂质 Cu2+，会加速某电极的腐蚀，其主要原因是。欲除去 Cu2+，最好选用下列试剂中的 （填代号） aNaOHbZnc FedNH3H2O（ 3） MnO 2的生产方法之一是以石墨为电极，电解酸化的MnSO4溶液。阳极的电极反应MeiWei_81 重点借鉴文档】【MeiWei_81 重点借鉴文档】式是 。若电解电路中通过 2mol 电子， MnO2 的理论产量为 g16

15、20RR 北京卷 用 FeCl3酸性溶液脱除 H 2S后的废液， 通过控制电压电解得以再生。 某同学使用石墨电极， 在不同电压 (R)下电解 pH1的0.1mol/LFeCl 2溶液，研究废液再生机 理。记录如下 (a、b、c 代表电压值 )：序号电压 /V阳极现象检验阳极产物Ra电极附近出现黄色，有气泡产生有 Fe3、有 Cl2aRb电极附近出现黄色，无气泡产生有 Fe3、无 Cl2bR0无明显变化无 Fe3、无 Cl2(1)用 KSCN 溶液检验出 Fe3 的现象是 (2) 中， Fe3产生的原因还可能是 Cl在阳极放电，生成的 Cl 2将 Fe2氧化。写出有关 反应的离子方程式： 。(3

16、) 由推测， Fe3产生的原因还可能是 Fe2在阳极放电。 原因是 Fe2具有性。(4) 中虽未检验出 Cl2，但 Cl 在阳极是否放电仍需进一步验证。电解pH 1 的 NaCl溶液做对照实验，记录如下：序号电压 /V阳极现象检验阳极产物a Rc无明显变化有 Cl2cRb无明显变化无 Cl2 NaCl 溶液的浓度是 mol/L 。中检验 Cl 2的实验方法： 。与对比，得出的结论 ( 写出两点 )参考答案：1、试题分析：本题主要考查原电池及电解池的工作原理。所给电池放电时金属锂失电子发 生氧化反应， A 不正确，正极反应： Li+LiMn2O4+e-=Li2Mn 2O4， B 正确，充电时，阳

17、极发 生氧化反应， LiMn2O4应为还原产物，显然 C不正确，又由充电时 Li2Mn 2O4 为反应物，故 D 不正确，故本题答案为 B2、B3、试题分析：原电池中较活泼的金属是负极，失去电子，发生氧化反应。电子经导线传递 到正极，所以溶液中的阳离子向正极移动，正极得到电子，发生还原反应。充电相当于是 电解池， 放电相当于是原电池。 充电时， 电池的负极和电源的负极相连， 做阴极得到电子，MeiWei_81 重点借鉴文档】【MeiWei_81 重点借鉴文档】电极反应式应该是 Li+C6e-LiC6，A不正确；放电时，正极得到电子， B正确； Li是活泼 的金属，能和羧酸、醇发生置换反应生成氢

18、气，所以不能用羧酸、醇等含活泼氢气的有机 物作锂离子电池的电解质， C 不正确； Li的相对原子质量小，锂离子电池的比能量（单位质 量释放的能量）高， D 不正确，答案选 B。4、试题分析： 由题目所给的放电时的电极反应知电池反应为C6Li+L1i-RMO2=LiMO2+C6Li1-R，充电反应为放电反应的逆反应， A 不正确；比较这些金属失去 1mol 电子时所对应质量知 B 选项正确； 在电池放电时电池内部的阴离子向电源负极移动， C 不正确； 在锂电池充电时阴 极发生还原反应生成锂的单质，结合其存在形式知 D 正确，所以答案选 BD。5、B6、C7、C8、CD9、A10、C11、（ 1）

19、为了防止亚铁化合物被氧化 （2）CO2；H2O；NH3（3）Fe+H2PO4-+Li+-2e-=LiFePO4+2H+ （4）（5）FePO4+Li+e-=LiFePO412、 （1）ba（2）MnO 2+e-+Li+=LiMnO2;（3）否电极 Li是活泼金属，能与水反应； （4）3MnO2+KClO3+6KOH=3K2MnO4+KCl+3H2O;2:1.试题分析： （1）外电路的电流方向是由正极 b 流向负极 a。（ 2）在电池正极 b 上发生的电极 反应式为 MnO 2+e-+Li+=LiMnO2;（3）由于负极材料 Li是活泼的金属，能够与水发生反应，所以 不可用水代替电池中的混合有机

20、溶剂。 （4）根据题意结合原子守恒、电子守恒可得方程式： 3MnO 2+KClO3+6KOH=3K2MnO 4+KCl+3H2O;K2MnO 4在酸性溶液中歧化，生成 KMnO 4和 MnO2. 根据化合价升降总数等于电子转移的数目可知：每转移 2mol 的电子，产生 1mol 的 MnO 2、 2molKMnO4。所以生成 KMnO4和 MnO 2的物质的量之比为 2:1.13、（1）+3（2）2Al+2OH-+6H2O=2Al（OH）-4+3H2（3）2LiCoO2+3H2SO4+H2O2Li2SO4+2CoSO4+O2 +4H2O 2H2O22H2O+O2；有氯气生成，污染较大。（4）C

21、oSO4+2NH4HCO3=CoCO3 +（NH4）2SO4+CO2 +H2O（5） Li1-RCoO2+LiRC6=LiCoO2+6C（6）Li+从负极中脱出，经由电解质向正极移动并进入正极材料中Al（OH）3、 CoCO3、 Li2SO4试题分析：（ 1）根据化合价代数和为 0的原则， LiCoO2中 Li为+1价，O为-2价，iCo元素的 化合价为 +3。（ 2）根据工艺流程和相关产物可知，锂离子电池正极材料中只有铝箔与氢氧 化钠反应，发生反应的离子方程式2Al+2OH-+6H2O=2Al（OH）-4+3H2。（ 3 ）根据 “酸浸 ”的反应物和反应条件，发生的所有氧化还原反应的化学方程

22、式为； 2LiCoO2+3H2SO4+H2O2Li2SO4+2CoSO4+O2 +4H2O，H2O2自身发生分解反应， 2H2O22H2O+O2； LiCoO2具有较强的氧化性，用盐酸代替H2SO4 和 H2O2 的混合液，氯气生成，污染较大。（4） 根据 “沉钴”过 程 中反 应物 和产物，发生反应的化 学方 程 式【MeiWei_81 重点借鉴文档】【MeiWei_81 重点借鉴文档】CoSO4+2NH4HCO3=CoCO3+（NH4）2SO4+CO2 +H2O。（ 5）充放电过程中，发生LiCoO2 与 Li1-RCoO2 之间的转化，放电时负极发生的反应为LiRC6-Re-=6C+RL

23、+i ， 正 极 Li1-RCoO2+Re-=LiCoO2+RLi+ ， 电 池 总 反 应 方 程 式 Li1-RCoO2+LiRC6=LiCoO2+6C。（6）进行放电处理时， Li+从负极中脱出，经由电解质向正极移动并进入正极材料中，有利 于锂在正极的回收。 根据整个工艺流程的化学反应原理， 可回收到的金属化合物有 Al（OH）3、 CoCO3、Li2SO4三种14、答案 :（ 1） 8LiCoO2+Na2S2O3+11H2SO4=4Li2SO4+8CoSO4+Na2SO4+1lH2OCoSO4（2）将 Fe2+氧化成 Fe3+A1（ OH）3和 Fe（OH）3 （3）Co2+2OH-=

24、Co（OH） 2 2L+i+CO32-=Li2CO3（4）Na2SO4 分析： （ 1）通过题给信息可知 LiCoO2与 Na2S2O3 发生了氧化还原反应，反应为 8LiCoO2+Na2S2O3+11H2SO4=4LiSO4+8CoSO4+Na2SO4+11H2O，氧化剂对应的产物是还原产物；（2）铝离子、亚铁离子和氢氧根离子反应分别生成氢氧化铝、氢氧化亚铁沉淀，氢氧化亚 铁不稳定易被氧化生成氢氧化铁；（3）氢氧化钠和钴离子反应生成氢氧化钴沉淀，碳酸钠和锂离子反应生成碳酸锂沉淀； （4）根据溶液中的溶质判断解答：解：（1）正极材料主要含有 LiCoO2及少量 Al、Fe 等，加入稀 H2SO

25、4、Na2S2O3，S2O32- 被氧化成 SO42-，具有还原性，正极材料中只有LiCoO2具有氧化性，与反应 Na2S2O3 反应生成 CoSO4，反应化学方程式为： 8LiCoO2+Na2S2O3+11H2SO4=4Li2SO4+8CoSO4+Na2SO4+11H2O， 该反应中还原产物是 CoSO4，故答案为： 8LiCoO2+Na2S2O3+11H2SO4=4Li2SO4+8CoSO4+Na2SO4+11H2O，CoSO4； （2）弱酸性条件下，铝离子和氢氧根离子反应生成氢氧化铝沉淀，亚铁离子和氢氧根离子 反应生成氢氧化亚铁沉淀，但氢氧化亚铁不稳定易被氧气氧化生成氢氧化铁沉淀，所以废 渣的成分是氢氧化铝和氢氧化铁，通入空气的作用是将亚铁离子氧化生成铁离子而除去，