2019届高考化学难点剖析专题42锂电池讲解

专题42 锂电池
一、高考题再现
1.(2017课标Ⅲ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(2≤x≤8)。下列说法错误的是
A.电池工作时,正极可发生反应:2Li2S6+2Li++2e-=3Li2S4
B.电池工作时,外电路中流过0.02 mol电子,负极材料减重0.14 g
C.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
2.(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(x<1)。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++ C6
C.充电时,若转移1 mol e-,石墨C6电极将增重7x g
D.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。
二、考点突破
1、无水锂电池
12018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: 2Li+O2=Li2O2。 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 0.07g
C. 电池工作时,正极反应可能经过两个过程: Li++O2+e=LiO2    Li++LiO2+e=Li2O2
D. 电池充电时间越长,电池中 Li2O2越多
【答案】D
22018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 -2e=2Li+O2
【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 -2e=2Li+O2, D正确。
2、一边是水溶液,一边机电解
例32018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。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NA
C. 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 O2
D. 放电时,负极反应式:Li-e+OH=LiOH
【答案】A
42018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 L
C. 放电和充电时,Li+迁移方向相同
D. 电池充电时,在正极上发生的反应为4OH--4e-= O2↑+2H2O
【答案】D
3、固体电解质
例52018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(2≤x≤8)]分别作两个电极的反应物,固体Al2O3 陶瓷(可传导Li+)为电解质,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b
C. 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,阳极生成单质硫的质量为0.1x,由于2≤x≤8,质量为6.4-25.6 g之间,D错误。
62018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++S8
D. 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
4、熔融电解质
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
82018届辽宁省重点高中协作校高三第三次模拟考试锂碘电池的正极材料是聚2-乙烯吡啶(简写为P2VP)和I2的复合物,电解质是熔融薄膜状的碘化锂,正极的电极反应式为

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