2020高考化學(xué)考點剖析 鋰電池(原卷版)

1、考點鋰電池瞄準(zhǔn)高考（2018新課標(biāo)III）一種可充電鋰-空氣電池如圖所示。當(dāng)電池放電時，O2與Li+在多孔碳材料電極處生成Li2O2-x（x=0或1）。下列說法正確的是放電時，多孔碳材料電極為負(fù)極放電時，外電路電子由多孔碳材料電極流向鋰電極充電時，電解質(zhì)溶液中Li+向多孔碳材料區(qū)遷移x充電時，電池總反應(yīng)為Li2O2-x=2Li+（1-）O2（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（2x8）o下列說法錯誤的是電池工作時，正極可發(fā)生反應(yīng)：2Li2S6+2Li+2e-=3Li2S4電池工

2、作時，外電路中流過0.02mol電子，負(fù)極材料減重0.14g石墨烯的作用主要是提高電極a的導(dǎo)電性電池充電時間越長，電池中的Li2S2量越多（2016四川）某電動汽車配載一種可充放電的鋰離子電池。放電時電池的總反應(yīng)為Li1-xCoO2+LixC6=LiCoO2+C6（xv1）。下列關(guān)于該電池的說法不正確的是放電時，Li+在電解質(zhì)中由負(fù)極向正極遷移放電時，負(fù)極的電極反應(yīng)式為Li6-xe-=xLi+C6充電時，若轉(zhuǎn)移1mole-,石墨C6電極將增重7xg充電時，陽極的電極反應(yīng)式為LiCoO2-xe-=Li1-xCoO2+Li+二r應(yīng)試對策鋰離子電池作為新型化學(xué)電源由于其比能量高、攜帶儲存方便，一直是

3、世界各國電池企業(yè)研究熱點，也一直是近幾年高考關(guān)于二次電池考察的重點，由于其電池體系多樣，題目有一定的難度，如何判斷電極材料及書寫電極反應(yīng)式一直困擾著廣大考生，現(xiàn)就鋰離子電池的電極材料及方程式的書寫方法總結(jié)如下：1、電極材料的判斷：負(fù)極：鋰以單質(zhì)的形式：Li鋰以原子形式鑲嵌其中：LiAl、LiMnO2、LiC6、LiCo2等。正極：為其他不含鋰的材料：S、Fe等。為含有鋰的物質(zhì)（LiMn2O4、Li0.35NiO2等）。2、解題方法：鋰單質(zhì)或鑲嵌其中的物質(zhì)作負(fù)極，另一含鋰化合物作正極，電池工作時鋰離子移向正極。電極方程式的書寫：負(fù)極：鋰單質(zhì)放電Li=ITxLiXe=xLfLiAl-e=LHaIL

4、iMnO-e=LF-MnO；LiC-eLr+CeLiCQ02-e=LiCo02正極：為其他不含鋰的材料（S、FeS）時，一般為這些物質(zhì)得電子，然后和負(fù)極產(chǎn)生的鋰離子結(jié)合生成新的物質(zhì)。S+2e-+2Li+=Li2SFeS+2e-+2Li+=Li2S+Fe當(dāng)正極為含鋰的物質(zhì)時（LiMn2O4、Li0.35NiO2），正極的鋰看成是+1價的化合物，正極材料中的其他物質(zhì)得到電子化合價降低，與負(fù)極產(chǎn)生的鋰離子結(jié)合生成新的化合物：LiMn2O4+xe-+xLi+=Li1-xMn2O42Li0.35NiO2+e-+Li+=2Li0.85NiO2三r難點突破1、無水鋰電池典例1（2018屆湖北省宜昌市高三4月

5、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2Li+O2=Li2O2o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：列說法錯誤A該電池的電解液常用鋰鹽的有機溶液B電池工作時，外電路中流過0.01mol電子，負(fù)極材料減重0.07gLi+LiO2+e-=Li2OC.電池工作時，正極反應(yīng)可能經(jīng)過兩個過程：Li+O2+e-=LiO2D.電池充電時間越長，電池中Li2O2越多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。下列說法正確的是典例2（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，由該電池放電時，鋰電極發(fā)

6、生了還原反應(yīng)放電時，Li+向鋰電極遷移電池中的電解液可以是有機電解液或稀鹽酸等D.充電時，電池陽極的反應(yīng)式為Li2O2-2e-=2Li+022、一邊是水溶液，一邊是有機電解液典例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。下列說法正確的是有機鎖議固體電福水性電解液LiOH）Li+穿過固體電解質(zhì)向正極移動而得到LiOH溶液放電時，當(dāng)外電路中有1mole-轉(zhuǎn)移時，水性電解液離子總數(shù)增加NA應(yīng)用該電池電鍍銅，陰極質(zhì)量增加64g,理論上將消耗11.2LO2放電時，負(fù)極反應(yīng)式：Li

7、-e-+OH-=LiOH典例4（2018屆山西省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有機電解液可以換成水性電解液放電時，外電路通過2mol電子，消耗氧氣11.2L放電和充電時，Li+遷移方向相同電池充電時，在正極上發(fā)生的反應(yīng)為4OH-4e-=O2f+2H2O3、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（2三X08）分別作兩個電極的反應(yīng)物，固體Al2O3陶瓷（可傳導(dǎo)Li+）為電解質(zhì)，其反應(yīng)原理如圖所示。下

8、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放電時，內(nèi)電路中Li+的移動方向為從a到bCAl2O3的作用是導(dǎo)電、隔離電極反應(yīng)物充電時，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衛(wèi)夏心代碗電總示言曲金屬鋰是所有金屬中比能量最高的電極材料充電時A電極為陰極，發(fā)生還原反應(yīng)充電時B電極的反應(yīng):Li2S8-2e-=2Li+S8手機使用時電子從A電極經(jīng)過手機電路版流向B電極，再經(jīng)過電池

9、電解質(zhì)流回A電極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=CaC屮Li2SO4+Pb。下列有關(guān)說法正確的是A.Ca為正極放電過程中，Li+向負(fù)極移動C.每轉(zhuǎn)移0.2mol電子，理論上生成20.7gPbD.電池工作一段時間后，正極質(zhì)量增大典例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

10、鋰，正極的電極反應(yīng)式為P2VPnI2+2e-+2Li+=P2VP（n-l）I2+2LiI。下列說法正確的是該電池放電時，鋰電極發(fā)生還原反應(yīng)該電池發(fā)生的總反應(yīng)為2Li+P2VPnI2=P2VP(n-1)I2+2LiIc.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1.（甘肅省臨夏市臨夏中學(xué)2018-2019學(xué)年高二下學(xué)期第一次月考）鋰電池是一代新型高能電池，它以質(zhì)量輕、能量高而受到了普遍重視，目前已研制成功多種鋰電池。某種鋰電池的總反應(yīng)式是Li+MnO2=LiMnO2。下列說法正確的是（）A.Li是負(fù)極，電極反應(yīng)為Lie-=Li+B.Li是正極，電極反應(yīng)為Li+e=Li

11、-C.MnO2是負(fù)極,電極反應(yīng)為MnO2+e-=MnO2-D.Li是負(fù)極，電極反應(yīng)為Li2e-=Li2+2.電動汽車以鋰電池提供動力，鋰電池技術(shù)已經(jīng)成為汽車研究的前沿科技某鋰電池的電池反應(yīng)為：xLi+Li3-xNiCoMnO=Li3NiCoMnO6，下列說法正確的是)該電池的充、放電過程互為可逆反應(yīng)放電時，電池的負(fù)極反應(yīng)為Li-e-=Li+放電過程中，Li+向電池的負(fù)極移動該電池可以采用醋酸、乙醇等作為電解質(zhì)溶液（河南省天一大聯(lián)考2017屆高中畢業(yè)班階段性測試四）新型夾心層石墨烯鋰硫二次電池的工作原理放電可表示為16Li+xS88Li2Sx,其放電時的工作原理如圖所示，下列有關(guān)該電池的說法正確

12、的是電池充電時X為電源負(fù)極放電時，正極上可發(fā)生反應(yīng)：2Li+Li2S4+2e-=2Li2S2充電時，沒生成1molS8轉(zhuǎn)移0.2mol電子離子交換膜只能通過陽離子，并防止電子通過（北京市中國人民大學(xué)附屬中學(xué)2019屆高三考前熱身練習(xí)）高能LiFePO4電池，多應(yīng)用于公共交通。電池中間是聚合物的隔膜，主要作用是在反應(yīng)過程中只讓Li+通過。結(jié)構(gòu)如圖所示。放電原理如下：（l-x）LiFePO4+xFePO4+LixCnLiFePO4+nC。列說法不正確的是（）放電時，正極電極反應(yīng)式：xFePO4+xLi+xe-=xLiFePO4放電時，電子由負(fù)極經(jīng)導(dǎo)線、用電器、導(dǎo)線到正極充電時，陰極電極反應(yīng)式：xL

13、i+xe-+nC=LixCn充電時，Li+向左移動（湖南省長沙市雅禮中學(xué)2019屆高三下學(xué)期一模理科綜合）科學(xué)工作者研發(fā)了一種SUNCAT的系統(tǒng)，借助鋰循環(huán)可持續(xù)，合成其原理如圖所示。下列說法不正確的是過程I得到的Li3N的電子式為A.過程II生成W的反應(yīng)為Li3N+3H2O=3LiOH+NH3T過程III涉及的陽極反應(yīng)為4OH-4e-=O2f+2H2O過程I、II、III均為氧化還原反應(yīng)（河南省新鄉(xiāng)市2019屆高三第三次模擬測試）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-KC1混合物受熱熔融后，電池即可瞬間輸出電能，此時硫酸鉛電極處

14、生成Pb。下列有關(guān)說法正確的是HI環(huán)UCI-KC1UJ-I輸出電能時，外電路中的電子由硫酸鉛電極流向鈣電極放電時電解質(zhì)LiCl-KCl中的Li楠鈣電極區(qū)遷移電池總反應(yīng)為Ca+PbSO4+2LiCl=Pb+Li2SO4+CaCl2每轉(zhuǎn)移0.2mol電子，理論上消耗42.5gLiCl（山東省濱州市2019屆高三第二次模擬）國內(nèi)某科技研究小組首次提出一種新型的Li+電池體系,原理示意圖如下。該體系正極采用含有I-、Li+的水溶液，負(fù)極采用固體有機聚合物，電解質(zhì)溶液采用LiNO3溶液，聚合物陽離子交換膜作為隔膜將液態(tài)正極和固態(tài)負(fù)極分隔丹已知二在水溶液中呈黃色）。下列有關(guān)判斷正確的是左圖是原電池工作原理

15、圖放電時，Li+從右向左通過聚合物離子交換膜放電時，正極區(qū)電解質(zhì)溶液的顏色變深充電時，陰極的電極反應(yīng)式為:（山東省臨沂市2019年普通高考模擬考試二模）將可傳遞Li+的醚類作電解質(zhì)，電池的總反應(yīng)為匚-工+2Lr我國科學(xué)家發(fā)明了一種可固氮”的鋰-氮二次電池,=-下列說法正確的是A.固氮時，鋰電極發(fā)生還原反應(yīng)脫氮時，釘復(fù)合電極的電極反應(yīng)：2Li3N-6e-=6Li+N2T固氮時，外電路中電子由釘復(fù)合電極流向鋰電極脫氮時，Li+向釘復(fù)合電極遷移（四川省成都市2019屆高三下學(xué)期第三次診斷性檢測）已知某高能鋰離子電池的總反應(yīng)為：2Li+FeS=Fe+Li2S，電解液為含LiPF6.SO（CH3）2的有

16、機溶液（Li+可自由通過）。某小組以該電池為電源電解廢水并獲得單質(zhì)鎳，工作原理如圖所示。XY砥棒f1町筋口】辛漩j氮盅予響下列分析正確的是A.該鋰離子電池正極反應(yīng)為FeS+2Li+2e-=Fe+Li2SB.X與電池的Li電極相連電解過程中c（BaC12）保持不變D.若去掉陽離子膜將左右兩室合并，則X電極的反應(yīng)不變（河北省示范性高中2019屆高三4月聯(lián)考）一銅空氣燃料電池是一種“高容量、低成本”的新型電池該電池通過一種復(fù)雜的銅腐蝕“現(xiàn)象”“產(chǎn)生電力，其中放電過程為2Li+CuO+HO=2Cu+2Li+2OH-。下22列說法不正確的是OHf帆W!訥f電解質(zhì)體電蔭水搐躍電馨雖A.通空氣時，銅腐蝕表面

17、產(chǎn)生Cu2O放電時，Li+透過固體電解質(zhì)向Cu極移動放電時，負(fù)極的電極反應(yīng)式為CuO+HO+2e-=2Cu+2OH-22整個過程中，銅相當(dāng)于催化劑（河南省洛陽市2019屆高三第四次模擬考試）以石墨負(fù)極（C）、LiFePO4正極組成的鋰離子電池的工作原理如圖所示（實際上正負(fù)極材料是緊貼在鋰離子導(dǎo)體膜兩邊的）充放電時，Li+在正極材料上脫嵌或嵌入，隨之在石墨中發(fā)生了LixC6生成與解離。下列說法正確的是I.who弼石ibJ畔頃僑液鋰離子導(dǎo)電膜應(yīng)有保護成品電池安全性的作用該電池工作過程中Fe元素化合價沒有發(fā)生變化放電時，負(fù)極材料上的反應(yīng)為6C+xLi+xe-=LixC6放電時，正極材料上的反應(yīng)為Li

18、FePO4-xe-=Li1-xFePO4+xLi+（遼寧省葫蘆島協(xié)作校2019屆高三下學(xué)期第二次模擬考試）一種新型的“電池的正極采用含有I-、Li+的水溶液，負(fù)極采用固體有機聚合物用An，（Ali）n表示,電解質(zhì)溶液采用LiNO3溶液，聚合物離子交換膜作為隔膜將液態(tài)正極和固態(tài)負(fù)極分隔開（原理示意圖如圖）。已知含I3-的溶液呈棕黃色，下列有關(guān)判斷正確的是喲甲*An圖甲是原電池工作原理圖，圖乙是電池充電原理圖放電時，正極液態(tài)電解質(zhì)溶液的顏色變淺c放電時，no3從右向左通過聚合物離子交換膜D.放電時，負(fù)極的電極反應(yīng)式為:(ALi)+2ne-=An+2nLi+2（安徽省淮北宿州2019屆高三第二次模擬

19、考試）一種新型鋰離子電池的工作原理如圖所示，其中a極區(qū)含有Li+、I-、I3-等離子的水溶液，電極b是一種固態(tài)有機聚合物。下列說法不正確的是充電時，a極區(qū)I3-的濃度增大充電時，電極b與外接電源的負(fù)極連接放電時，電極a可能發(fā)生反應(yīng)I3-+2e-=3I-放電時，外電路中每轉(zhuǎn)移0.1mol電子，電極b增重0.7g（福建省南平市2019屆普通高中畢業(yè)班第二次綜合質(zhì)量檢查）國內(nèi)最新研究，實現(xiàn)CO2的固定和儲能的多功能電化學(xué)反應(yīng)裝置，如圖所示。該裝置充放電過程并不完全可逆，即充電過程C不參與反應(yīng)。放電過程反應(yīng)方程式為：4Li+3CO2=2Li2CO3+C,下列敘述正確的是放電過程正極反應(yīng)式為4Li+3CO2+4e=2Li2CO3+C若放電過程轉(zhuǎn)移電子物質(zhì)的量為0.2mol,理論上可以固定C的質(zhì)量為1.2g充電過程B電極為陰極，發(fā)生氧化反應(yīng)可用LiC