2022高考化學(xué) 難點剖析 專題42 鋰電池講解

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1、2022高考化學(xué) 難點剖析 專題42 鋰電池講解 一、高考題再現(xiàn) 1.(2017課標(biāo)Ⅲ)全固態(tài)鋰硫電池能量密度高、成本低,其工作原理如圖所示,其中電極a常用摻有石墨烯的S8材料,電池反應(yīng)為:16Li+xS8=8Li2Sx(2≤x≤8)。下列說法錯誤的是 A.電池工作時,正極可發(fā)生反應(yīng):2Li2S6+2Li++2e-=3Li2S4 B.電池工作時,外電路中流過0.02 mol電子,負(fù)極材料減重0.14 g C.石墨烯的作用主要是提高電極a的導(dǎo)電性 D.電池充電時間越長,電池中的Li2S2量越多 【答案】D 2.(2016四川)某電動汽車配載一種可充放電的鋰離子電池。放電時

2、電池的總反應(yīng)為: Li1-xCoO2+LixC6=LiCoO2+ C6(x<1)。下列關(guān)于該電池的說法不正確的是 A.放電時,Li+在電解質(zhì)中由負(fù)極向正極遷移 B.放電時,負(fù)極的電極反應(yīng)式為LixC6-xe-= xLi++ C6 C.充電時,若轉(zhuǎn)移1 mol e-,石墨C6電極將增重7x g D.充電時,陽極的電極反應(yīng)式為LiCoO2-xe-=Li1-xCoO2+Li+ 【答案】C 【解析】A、放電時,陽離子在電解質(zhì)中向正極移動,故正確;B、放電時,負(fù)極失去電子,故正確;C、充電時,若轉(zhuǎn)移1 mol電子,則石墨電極上溶解1/x mol C6,電極質(zhì)量減少,故錯誤;D、充電時陽極失

3、去電子,為原電池的正極的逆反應(yīng),故正確。 二、考點突破 1、無水鋰電池 典例1(2018屆湖北省宜昌市高三4月調(diào)研考試)鋰-空氣電池的工作原理如圖所示。其中多孔電極材料選用納米多孔金時, 該電池表現(xiàn)出良好的循環(huán)性能。電池反應(yīng)為: 2Li+O2=Li2O2。 下列說法錯誤 A. 該電池的電解液常用鋰鹽的有機(jī)溶液 B. 電池工作時,外電路中流過 0.01 mol 電子,負(fù)極材料減重 0.07g C. 電池工作時,正極反應(yīng)可能經(jīng)過兩個過程: Li++O2+e-=LiO2 Li++LiO2+e-=Li2O2 D. 電池充電時間越長,電池中 Li2O2越多 【答案】D 典例2

4、(2018屆吉林市普通中學(xué)高中畢業(yè)班第三次調(diào)研測試)鋰--空氣電池是一種新型的二次電池,由于具有較高的比能量而成為未來電動汽車的希望。其放電時的工作原理如右圖所示。下列說法正確的是 A. 該電池放電時,鋰電極發(fā)生了還原反應(yīng) B. 放電時,Li+向鋰電極遷移 C. 電池中的電解液可以是有機(jī)電解液或稀鹽酸等 D. 充電時,電池陽極的反應(yīng)式為Li2O2 -2e-=2Li++O2 【答案】D 【解析】A. 該電池放電時,鋰電極做負(fù)極,發(fā)生了氧化反應(yīng),A錯;B. 放電時,Li+向正極遷移即向Li2O2極移動,B錯;C. 金屬鋰會與稀鹽酸發(fā)生反應(yīng),C錯; D. 充電時,電池y陽極的反應(yīng)式為

5、Li2O2 -2e-=2Li++O2, D正確。 2、一邊是水溶液,一邊是有機(jī)電解液 典例3(2018年遼寧省葫蘆島市普通高中高三第二次模擬考試)新型鋰-空氣電池具有能量密度高的優(yōu)點,可以用作新能源汽車的電源,其結(jié)構(gòu)如圖所示,其中固體電解質(zhì)只允許Li+通過。下列說法正確的是 A. Li+穿過固體電解質(zhì)向正極移動而得到LiOH溶液 B. 放電時,當(dāng)外電路中有1 mol e-轉(zhuǎn)移時,水性電解液離子總數(shù)增加NA C. 應(yīng)用該電池電鍍銅,陰極質(zhì)量增加64 g,理論上將消耗11.2 L O2 D. 放電時,負(fù)極反應(yīng)式:Li-e-+OH-=LiOH 【答案】A 典例4(2018屆山西省

6、高三第一次模擬考試)正在研發(fā)的鋰空氣電池能量密度高、成本低,可作為未來電動汽車的動力源,其工作原理如圖。下列有關(guān)該電池的說法正確的是 A. 有機(jī)電解液可以換成水性電解液 B. 放電時,外電路通過2 mol 電子,消耗氧氣11.2 L C. 放電和充電時,Li+遷移方向相同 D. 電池充電時,在正極上發(fā)生的反應(yīng)為4OH--4e-= O2↑+2H2O 【答案】D 3、固體電解質(zhì) 典例5(2018年山東省聊城市高三一模)鋰—液態(tài)多硫電池具有能量密度高、儲能成本低等優(yōu)點,以熔融金屬鋰、熔融硫和多硫化鋰[Li2Sx(2≤x≤8)]分別作兩個電極的反應(yīng)物,固體Al2O3?陶瓷(可

7、傳導(dǎo)Li+)為電解質(zhì),其反應(yīng)原理如圖所示。下列說法錯誤的是 A. 該電池比鈉一液態(tài)多硫電池的比能量高 B. 放電時,內(nèi)電路中Li+的移動方向為從a?到b C. Al2O3?的作用是導(dǎo)電、隔離電極反應(yīng)物 D. 充電時,外電路中通過0.2mol?電子,陽極區(qū)單質(zhì)硫的質(zhì)量增加3.2g 【答案】D 【解析】鋰—液態(tài)多硫電池具有能量密度高、儲能成本低等優(yōu)點,所以該電池比鈉一液態(tài)多硫電池的比能量高,A正確;放電時,Na失電子發(fā)生氧化反應(yīng),所以a作負(fù)極、b作正極,電解質(zhì)中陽離子鋰離子向正極b移動,B正確;Al2O3為離子化合物,在該電池中作用是導(dǎo)電、隔離電極反應(yīng)物,C正確;充電時,陽極反應(yīng)為

8、SX2—-2e-=xS,外電路中通過0.2mol電子,陽極生成單質(zhì)硫的質(zhì)量為0.1x,由于2≤x≤8,質(zhì)量為6.4-25.6 g之間,D錯誤。 典例6(2018屆廣東省韶關(guān)市高三4月模擬考試二模)某手機(jī)電池采用了石墨烯電池,可充電5分鐘,通話2小時。一種石墨烯鋰硫電池(2Li+S8=Li2S8)工作原理示意圖如圖。下列有關(guān)該電池說法不正確的是 A. 金屬鋰是所有金屬中比能量最高的電極材料 B. 充電時A電極為陰極,發(fā)生還原反應(yīng) C. 充電時B電極的反應(yīng):Li2S8-2e-=2Li++S8 D. 手機(jī)使用時電子從A電極經(jīng)過手機(jī)電路版流向B電極,再經(jīng)過電池電解質(zhì)流回A電極 【答案】

9、D 4、熔融電解質(zhì) 典例7(陜西省榆林市2018屆高考模擬第一次測試)熱激活電池可用作火箭、導(dǎo)彈的工作電源。一種熱激活電池的基本結(jié)構(gòu)如圖所示,其中作為電解質(zhì)的無水LiCl-KCl混合物受熱熔融后,電池即可瞬間輸出電能。該電池總反應(yīng)為PbSO4+2LiCl+Ca=CaCl2+Li2SO4+Pb。下列有關(guān)說法正確的是 A. Ca為正極 B. 放電過程中,Li+向負(fù)極移動 C. 每轉(zhuǎn)移0.2mol電子,理論上生成20.7gPb D. 電池工作一段時間后,正極質(zhì)量增大 【答案】C 典例8(2018屆遼寧省重點高中協(xié)作校高三第三次模擬考試)鋰碘電池的正極材料是聚2-乙

10、烯吡啶(簡寫為P2VP)和I2的復(fù)合物,電解質(zhì)是熔融薄膜狀的碘化鋰,正極的電極反應(yīng)式為 P2VP·nI2+2e-+2Li+=P2VP·(n-1)I2+2LiI。下列說法正確的是 A. 該電池放電時,鋰電極發(fā)生還原反應(yīng) B. 該電池發(fā)生的總反應(yīng)為2Li+P2VP·nI2=P2VP·(n-1)I2+2LiI C. P2VP和I2的復(fù)合物是絕緣體,不能導(dǎo)電 D. 該電池工作時,碘離子移向正極 【答案】B 【解析】A項,鋰碘電池中Li為負(fù)極,鋰電極發(fā)生氧化反應(yīng),負(fù)極電極反應(yīng)式為Li-e-=Li+,A錯誤;B項,將正、負(fù)極電極反應(yīng)式相加得電池總反應(yīng):2Li+P2VP·nI2=P2VP·(n-1)I2+2LiI,B正確;C項,正極材料是聚2-乙烯吡啶(簡寫為P2VP)和I2的復(fù)合物,電極材料必須能導(dǎo)電,C錯誤;D項,該電池工作時,陰離子移向負(fù)極,碘離子移向負(fù)極,D錯誤。

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