高考化学复习专题6 锂离子电池的化学原理

专题6 锂离子电池的化学原理编写人：周书雨日期：2019年11月5日学号 姓名 1【2018全国卷5题】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 + (1x/2) O22【2017全国卷11题】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Li2S2的量越多3【2018浙江17题】锂(Li)空气电池的工作原理如图所示。下列说法不正确的是( )A金属锂作负极，发生氧化反应BLi+通过有机电解质向水溶液处移动C正极的电极反应：O2 4e = 2O2D电池总反应：4Li O2 2H2O = 4LiOH4【2016四川卷5题】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+5【2014全国II卷12题】2013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电池充电反应为LiMn2O4 = Li1-xMn2O4 + xLiC放电时，a极锂的化合价发生变化D放电时，溶液中Li+从b向a迁移6【2014天津6题】已知：锂离子电池的总反应为：LixC + Li1xCoO2C + LiCoO2锂硫电池的总反应为：2Li + SLi2S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7【2014海南16题】锂锰电池的体积小，性能优良，是常用的一次电池。该电池反应原理如图所示，其中电解质LiClO4溶于混合有机溶剂中，Li+通过电解质迁移入MnO2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_。(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_。1【答案】D【解析】A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，故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极（由负极流向正极），故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，故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Li2O2x，电池的负极反应是单质Li失电子转化为Li+，所以总反应为：2Li + (1x/2)O2 = Li2O2x，充电的反应与放电的反应相反，所以为Li2O2-X = 2Li + (1x/2)O2，故D正确。2【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，随放电的进行可能发生多种反应，其中可能发生反应2Li2S6 + 2Li+ + 2e = 3Li2S4，故A正确；B原电池工作时，转移0.02 mol电子时，氧化Li的物质的量为0.02 mol，质量为0.14 g，故B正确；C石墨烯导电，S8不能导电，利用掺有石墨烯的S8材料作电极，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，生成的Li和S8越多，即电池中Li2S2的量越少，故D错误。3【答案】C【解析】A在锂空气电池中，锂失电子作负极，故A正确；BLi在负极失电子生成Li+，Li+向正极移动，即通过有机电解质向水溶液处移动，故B正确；C正极上是氧气得电子生成氢氧根离子，则电极方程式为O2 + 4e+2H2O = 4OH，故C错误；D负极反应式为Li e = Li+，正极反应式为O2 + 2H2O+4e= 4OH，所以电池反应式为4Li + O2 + 2H2O = 4LiOH，故D正确。4【答案】C【解析】A放电时，阳离子向正极移动，故正确；B放电时，负极失去电子，故正确；C充电时，石墨电极反应为xLi+ + C6 + xe- = LixC6，转移1 mol e，增加1 mol Li+（7g），故C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。5【答案】C【解析】A根据图知，放电时，b电极上Li失电子生成Li+，所以b是负极，则a是正极，故A正确；B充电时，阴极反应式为xLi+ + xe = xLi，阳极反应式为LiMn2O4 xe = xLi+ + Li1-xMn2O4，所以充电反应为LiMn2O4 = Li1-xMn2O4 + xLi，故B正确；C放电时，a极上Li元素化合价都是+1价，化合价不变，故C错误；Da是正极、b是负极，放电时电解质溶液中阳离子向正极移动，所以溶液中的Li+从b向a迁移，故D正确。6【答案】B 【解析】A原电池中阳离子向正极移动，则锂离子电池放电时，Li+向正极迁移，故A错误；B锂硫电池充电时，锂电极与外接电源的负极相连，锂电极上Li+得电子发生还原反应，故B正确；C比能量是参与电极反应的单位质量的电极材料放出电能的大小，锂硫电池放电时负极为Li，锂离子电池放电时负极为LixC，两种电池的负极材料不同，所以比能量不同，故C错误；D充电时，正极接正极，负极接负极，连接错误，故D错误。7【答案】（1）b；a；（2）MnO2 + e + Li+ = LiMnO2；（3）否；电极Li是活泼金属，