2022届高考化学一轮复习 常考题型74 锂(离子)电池专题(含解析).docx
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- 2022届高考化学一轮复习 常考题型74 锂离子电池专题含解析 2022 高考 化学 一轮 复习 题型 74 离子 电池 专题 解析
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1、锂(离子)电池专题注意事项:1答题前填写好自己的姓名、班级、考号等信息2请将答案正确填写在答题卡上一、单选题(共16题)1锂电池是新一代高能电池,目前已研发出多种锂电池。某种锂电池的总反应式为Li + MnO2 =LiMnO2 ,下列说法中正确的是ALi是正极,MnO2 是负极B放电时负极的应应:Li - e- =Li+C放电时正极发生氧化反应D电池放电时,产生高锰酸根离子2通信用磷酸铁锂电池具有比能量较高、高温性能突出、绿色环保等优点。它是以磷酸铁锂为正极的二次电池,放电时正极反应为: M 1-xFexPO4+e-+Li+=Li M1- x FexPO4, 其原理如图,下列说法正确的是A放电
2、时,电流由石墨电极流向磷酸铁锂电极B电池总反应为M 1-xFexPO4+ LiC6LiM 1-xFexPO4+6CC放电时 ,负极反应式为 Li C 6 e- = Li+6CD充电时,Li+ 移向磷酸铁锂电极32019年10月9日,瑞典皇家科学院将诺贝尔化学奖授予古迪纳夫等三位科学家,表彰他们在锂离子电池方面的研究成果,钴酸锂电池是他们的研究成果之一,其工作原理为LixC6Li1xCoO2C6LiCoO2。下列说法正确的是A放电时Li从正极通过导线流向负极B放电时负极的电极反应式为:LixC6xeC6xLi+C充电时电池的负极与电源的正极相连D充电时阴极的电极反应式为:LiCoO2xeLi1x
3、CoO2xLi+4菲斯科(FiskerInc.)公司宣布正在开发的固态锂电池能量密度是现有电池的2.5倍,续航里程可达500英里(约804公里),最快充电时间可以分钟计,钴酸锂(LiCoO2) 电池的工作原理如图所示,M极材料是金属锂和碳的复合材料(碳作金属锂的载体),电解质为一种能传导Li+的高分子材料。隔膜只允许特定的离子通过。下列说法正确的是A电池的总反应式为:LixC6+Li1-xCoO2=C6+LiCoO2BM为电池的正极C放电时,N为负极,电极发生氧化反应D充电时,M为阳极,电极发生氧化反应5锂电池因具有安全、环保和价格低廉等优点而成为当前电池研究领域的热点。以钒酸钠(NaV3O8
4、)为正极材料的电极反应式为NaV3O8+xLi+xe=NaLixV3O8,则下列说法中不正确的是A放电时,负极的电极反应式为Lie=Li+B充电过程中Li+从阳极向阴极迁移C充电过程中阳极的电极反应式为NaLixV3O8xe=NaV3O8+xLi+,NaLixV3O8中钒的化合价发生了变化D该电池可以用硫酸钠溶液作电解质溶液6中国科学家用蘸墨汁书写后的纸张作为空气电极,设计并组装了轻型、柔性、能折叠的可充电锂空气电池如图甲,电池的工作原理如图乙。下列有关说法正确的是A放电时,纸张中的纤维素作为锂电池的负极B充电时,若阳极放出1molO2,则有4mol e回到电源正极C开关K闭合给锂电池充电,X
5、对应充电电极上的反应为Li+e=LiD放电时,Li+由正极经过有机电解质溶液移向负极7如图是一种应用广泛的锂电池,LiPF6是电解质,SO(CH3)2是溶剂,电池反应为:4Li+FeS2=Fe+2Li2S。下列说法不正确的是A该装置将化学能转化为电能B可以用水代替 SO(CH3)2做溶剂C电子移动方向是由a极经外电路流向b极Db极电极反应式是:FeS24Li+4e-=Fe2Li2S8钴酸锂电池是目前用量最大的锂离子电池,用它作电源按如图装置进行电解。通电后。a电极上一直有气泡产生;d电极附近先出现白色沉淀(CuCl),后白色沉淀逐渐转变成橙黄色沉淀(CuOH)。下列有关叙述正确的是()A已知钴
6、酸锂电池放电时总反应为:Li1xCoO2LixC6=LiCoO26C,则Li1xCoO2作负极B当外电路中转移0.2 mol电子时,电极b处有2.24 L Cl2生成C电极d为阴极,电解开始时的电极反应式为CuCle=CuClD随着电解的进行,U形管中发生了如下转化CuClOH=CuOHCl9如图是用一种新型锂电池电解处理含NH4+的工业废水的装置图。处理过程中,NH4+转化为可参与大气循环的气体。下列说法正确的是( )A废水处理过程中,Y电极上发生氧化反应B废水处理过程中,X电极附近溶液酸性减弱C废水处理过程中,W电极反应式为O2+4e-+4H+=2H2OD若消耗7gLi则质子交换膜左侧电解
7、质溶液减少g10太阳能路灯蓄电池是磷酸铁锂电池,其工作原理如图。M电极材料是金属锂和碳的复合材料(碳作为金属锂的载体),电解质为一种能传导Li+的高分子材料,隔膜只允许Li+通过,电池反应式为LixC6+Li1x FePO4LiFePO4+6C。下列说法正确的是A放电时Li+从左边移向右边,PO从右边移向左边B放电时,正极反应式为:Li1xFePO4+xLi+xe= LiFePO4C充电时M极连接电源的负极,电极反应为6C+xe=CD充电时电路中通过2.0mol电子,产生7.0gLi11如图是一种新型锂电池装置,电池充、放电反应为xLi+LiV3O8Li1+xV3O8。放电时,需先引发铁和氯酸
8、钾反应使共晶盐熔化,下列说法正确的是( )A整个过程的能量转化只涉及化学能转化为电能B放电时,KClO3在正极发生还原反应C充电时,阳极反应为Li1+xV3O8-xe-=xLi+LiV3O8D放电时,转移xmol电子理论上Li-Si合金净减7g12锂电池的构造如图所示,电池内部“”表示放电时Li的迁移方向,电池总反应可表示为:Li1xCoO2LixC6 LiCoO26C,下列说法错误的是()A该电池的负极为LiCoO2B充电时Li向C电极电极移动C充电时的阴极反应:Li1xCoO2xLixe=LiCoO2D外电路上的“”表示放电时的电子流向13水系锂电池具有安全、环保和价格低廉等优点,成为当前
9、电池研究领域的热点。 以钒酸钠(NaV3O8)为正极材料的电极反应式为NaV3O8xLixe=NaLixV3O8,则下列说法不正确的是A放电时,负极的电极反应式:Lie=LiB该电池可以用硫酸钠溶液作电解质C充电过程中阳极的电极反应式:NaLixV3O8xe=NaV3O8xLi,NaLixV3O8中钒的化合价发生变化D充电过程中Li从阳极向阴极迁移14锂电池是一代新型高能电池,它以质量轻、能量高而重视,目前已研制成功多种锂电池。某种锂电池的总反应方程式为LiMnO2=LiMnO2,下列说法正确的是ALi是正极,电极反应式为LieLiBLi是负极,电极反应式为LieLiCMnO2是负极,电极反应
10、式为MnO2eMnO2-DLi是负极,电极反应式为Li2eLi215一种锂离子电池的反应式为 LixC6 + Li1xCoO2 6C+LiCoO2(x1)。其工作原理如图所示。下列说法不正确的是A放电时,A 极电极式为:LixC6 xe = 6C + xLi+B放电时,若转移 0.3 mol 电子,石墨电极将减重 2.1gC充电时,Li+从左向右移动D若要从废旧该型锂电池的正极材料中回收锂元素,先进行放电处理,有利于 Li+尽可能从负极脱出,在正极富集16如图是一种可充电锂电池,反应原理是4LiFeS2Fe2Li2S,LiPF6是电解质,SO(CH3)2是溶剂。下列说法正确的是( )A放电时,
11、电子由a极经电解液流向b极B放电时,电解质溶液中PF6-向b极区迁移C充电时,b极反应式为Fe2Li2S4e-=FeS24Li+D充电时,b极消耗5.6gFe时在a极生成0.7gLi二、填空题(共4题)17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(CH3COO)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他产物均以气体逸出。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
12、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800左右、惰性气体氛围中煅烧制得晶态磷酸亚铁锂。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)在方法二中,阳极生成磷酸亚铁锂的电极反应式为_。(3)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_。18阅读短文,回答问题。锂离子电池是一种生活中常见的二次电池,常用于手机、笔记本电脑、电动车中。它主要依靠Li在正极材料(LixCOO2)和负极材料(石墨)之间往返嵌入和脱嵌来工作。低温时,由于电解液粘度增大,电池中锂离子的迁移
13、能力下降。低温充电时石墨嵌锂速度降低,Li来不及嵌入石墨中形成LixC,便得到电子被还原,容易在负极表面析出金属锂,降低电池容量,影响电池安全。上海复旦大学开发了一款新型锂离子电池,其放电的工作原理如图1所示。该电池不仅在-40下放电比容量没有衰降,甚至在-70下该电池的容量保持率也能够达到常温的70%左右,极大地拓展了电池的应用范围。复旦大学团队采用凝固点低、可在极端低温条件下导电的乙酸乙酯基电解液,并采用不需要将锂离子嵌入到电极中即可完成充、放电的有机物电极,避免了低温条件下嵌入过程变慢。请依据文章内容回答下列问题。(1)判断下列说法是否正确_(填“对”或“错”)。新型锂离子电池有望在地球
14、极寒地区使用。在传统锂离子电池中,金属锂是负极材料。若新型锂离子电池在常温下的放电比容量为99mAhg-1,则其在-40下的放电比容量为99mAhg-1。(2)新型锂离子电池放电时,正极是_(填“A”或“B”)。(3)下列关于该新型锂离子电池可耐低温原因的推测中,不正确的是_(填字母)。a采用与传统不同的有机物电极b乙酸乙酯基电解液的凝固点低c锂离子不需要在正负极间移动19锂离子电池广泛用作便携式电源,其正极材料是决定锂离子电池可逆容量与循环寿命的关键因素之一。锂二次电池一般以LiCoO2、LiFePO4等为正极材料,以石墨碳为负极材料,以溶有LPF6、LiBF4等的碳酸二乙酯(DEC)为电解
15、液。充电时,Li+从正极层状氧化物的晶格间脱出进入有机电解液,有机电解液中的Li+则进入负极,得电子后以原子形式嵌入到石墨材料的晶格中,即:6C+xLi+xe-=LixC6,如图所示:(1)如图所示,已知该电池电极总反应:LiCoO2+CLi1-xCoO2+CLix,充电时,该电池的正极上的反应为_。(2)放电时负极材料质量_(填“增加”、“减小”或“不变”)(3)在实验室中,可用下列方案从废旧锂离子电池的正极材料中(主要含有LiCoO2、炭粉及少量Al、Fe等)回收钴和锂。溶解过程中,通入SO2时所发生反应的化学方程式为_;除杂过程中,所得沉淀的主要成分是_;(写化学式)常温下,已知KspC
16、o(OH)2=1.0910-15,若沉淀钴时pH=9.5,则溶液中Co2+是否沉淀完全?请列式计算说明。 _。20世界能源消费的90%以上依靠化学技术。(1)工业制氢的一个重要反应是利用CO还原H2O(g)。已知:C(石墨,s)O2(g)=CO2(g)H394 kJmol12C(石墨,s)O2(g)=2CO(g)H222 kJmol1H2(g)O2(g)=H2O(g)H242 kJmol1则CO还原H2O(g)的热化学方程式为_。(2)氢能被视为最具发展潜力的绿色能源,写出碱式氢氧燃料电池工作时的负极电极反应式:_。(3)一种新型锂离子二次电池磷酸铁锂(LiFePO4)电池。作为正极材料的磷酸
17、铁锂在充、放电时的局部放大示意图如下图,写出该电池充电时的阳极电极反应式:_。(4)LiOH是制备锂离子电池正极材料的重要原料,其电解法制备装置如下图。气体a通入淀粉KI溶液中,发现溶液变蓝,持续一段时间后,蓝色逐渐褪去。则M极为电源的_(填“正”或“负”)极,B极区电解液为_(填化学式)溶液,该离子交换膜是_(填“阳”或“阴”)离子交换膜,解释蓝色褪去的原因_。参考答案1B【详解】A从反应方程式看,锂失去电子,做负极,A错误;B锂做负极,电极反应为Li - e- =Li+,B正确;C放电时负极失去电子发生氧化反应,C错误;D反应中没有高锰酸根离子生成,D错误;故选B。2C【分析】由题中信息可
18、知,石墨电极为电池的负极,磷酸铁锂电极为电池的正极。【详解】A放电时,电流由正极流向负极,即由磷酸铁锂电极流向石墨电极,A不正确;B根据正极反应,可以判断电池总反应为M 1-xFexPO4+ LiC6LiM 1-xFexPO4+6C,B不正确;C放电时 ,负极发生氧化反应,电极反应式为 Li C 6 e- = Li+6C,C正确;D充电时,阳离子向阴极移动,Li+ 移向石墨电极,D不正确。本题选C。3B【分析】LixC6Li1xCoO2C6LiCoO2,根据放电分析,发生氧化反应的LixC6作负极,发生还原反应的Li1xCoO2作正极,【详解】A选项,放电时“同性相吸”,Li应该在电解质溶液中
19、从负极移向正极,故A错误;B选项,放电时负极的电极反应式为:LixC6xeC6xLi+,故B正确;C选项,充电时电池的负极与电源的负极相连,故C错误;D选项,充电时阴极的电极反应式为:C6xLi+xeLixC6,故D错误;综上所述,答案为B。【点睛】分析方程式,化合价升高的为负极,化合价降低为正极,充电时负极连接电源的负极,正极连接电源的正极。4A【分析】根据图中锂离子的移动方向可知,M为原电池的负极,N为原电池的正极。电解质为一种能传导Li+的高分子材料,隔膜只允许特定的离子通过,负极反应为:LixC6-xe-=C6+xLi+,正极电极反应:Li1-xCoO2+xLi+xe-=LiCoO2,
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