锂离子电池习题汇总.docx
- 文档编号:28733067
- 上传时间:2023-07-19
- 格式:DOCX
- 页数:15
- 大小:162.57KB
锂离子电池习题汇总.docx
《锂离子电池习题汇总.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《锂离子电池习题汇总.docx(15页珍藏版)》请在冰豆网上搜索。
锂离子电池习题汇总
高考必考题锂离子电池习题汇总
材料:
锂离子电池实际上是一种锂离子浓差二次电池(充电电池),正负电极由两种不同的锂离子嵌入化合物组成。
它主要依靠锂离子在正极和负极之间移动来工作。
在充放电
过程中,Li在两个电极之间往返嵌入和脱嵌:
充电时,Li从正极脱嵌,经过电解质嵌入
负极,负极处于富锂状态,正极处于贫锂态;放电时则相反,Li+从负极脱嵌,经过电解质嵌
入正极,正极处于富锂态
在充放电过程中,负极材料的化学结构基本不变。
因此,从充放电反应的可逆性看,锂离
子电池反应是一种理想的可逆反应。
—目前,用作锂离子电池的正极材料是过渡金属和锰
的离子嵌入化合物,负极材料是锂离子嵌入碳化合物,常用的碳材料有石油焦和石墨等。
国内外已商品化的锂电池正极是LiCoO2,LiNiO2,LiMnzQ,负极是层状石墨
锂离子电池:
锂系电池分为锂电池和锂离子电池。
手机和笔记本电脑使用的都是锂离子电池,通常人们俗称其为锂电池,而真正的锂电池由于危险性大,很少应用于日常电子产品1某可充电的锂离子电池以LiMn2。
为正极,嵌入锂的碳材料为负极,含Li导电固体为电
解质。
放电时的电池反应为:
Li+LiMn2Q=Li2MnQ。
下列说法正确的是()
A.放电时,LiMn2C4发生氧化反应B.放电时,正极反应为:
Li++LiMn2C4+e-=Li2MnC4
C.充电时,LiMnzQ发生氧化反应D.充电时,阳极反应为:
Li++e-=Li
2、(2014天津6)已知:
锂离子电池的总反应为:
LixC+Li(1-x)CoO=C+LiCoQ锂硫电池
的总反应为:
2Li+S=Li2S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
3、天津是我国研发和生产锂离子电池的重要基地。
锂离子电池正极材料是含锂的二氧化钻
(LiCoO2),充电时LiCoO2中Li被氧化,Li+迁移并以原子形式嵌入电池负极材料碳(G)
LiCoC皿一肚一、CbO^+LiCfi
中,以LiC6表示。
电池反应为一一,下列说法正确的是()
A.充电时,电池的负极反应为LiC6-eLi+C6
B.放电时,电池的正极反应为CoQ+Li++e-LQ0O2
C.羧酸、醇等含活泼氢气的有机物可用作锂离子电池的电解质
D.锂离子电池的比能量(单位质量释放的能量)低
4、(双选)锂离子电池已经成为新一代实用化的蓄电池,该电池具有能量密度大、电压高的特性。
锂离子电池放电时的电极反应式为
负极反应:
C6Li-xe==C6Lii-x+xLi+(C6Li表示锂原子嵌入石墨形成的复合材料)
正极反应:
Lii-xM(2+xLi++xe==LiMCb(LiM02表示含锂的过渡金属氧化物)
下列有关说法正确的是()
A.锂离子电池充电时电池反应为CsLi+Lii-x==M0LiMO2+GLii-x
B.电池反应中,锂、锌、银、铅各失去1mol电子,金属锂所消耗的质量最小
C.锂离子电池放电时电池内部Li+向负极移动
D.
锂离子电池充电时阴极反应为GLii-x+xLi++xe-=C6Li
5、某种聚合物锂离子电池放电时的反应为Li-xCoO+LixG=6C+LiC
其电池如图所示。
下列说法不正确的是()
A.放电时,LixQ发生氧化反应
B.充电时,Li+通过阳离子交换膜从左向右移动
C.充电时,将电池的负极与外接电源的负极相连
D.放电时,电池的正极反应为Lii-xCoO+xLi++xe_=LiCoO2
6、锂离子电池因其工作电压高(3.6V)、无污染等优点倍受市场青睐。
最常见的一种锂离子电池工作原理是:
C6+LiCoO2'Lii—xCoO+LixC6下列有关这种
锂离子电池的说法错误的是
A.电池内部运载电荷的是Li+B.负极材料是填充了金属锂的石墨(LixC6)
C.锂离子电池电解质溶液是Li+盐的水溶液
D.放电时的正极反应为Lii— 7、(2014全国新课标2)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() A.a为电池的正极 B.电池充电反应为LiMn2Q=Li1-xMnQ+xLi C.放电时,a极锂的化合价发生变化 D.放电时,溶液中的Li+从b向a迁移 &(双选)LiFeP04电池具有稳定性高、安全、对环境友好等优点,可用于电动汽车。 电 池反应为: FePO+Li弋乍LiFePO4,电池的正极材料是LiFePO4,负极材料是石墨, 含Li*导电固体为电解质。 下列有关LiFePO4电池说法正确的是() A.可加入硫酸以提高电解质的导电性 B.放电时电池内部Li+向负极移动 C.充电过程中,电池正极材料的质量减少 D.放电时电池正极反应为: FePO+Li++e-==LiFePO4 9、Li-Al/FeS电池是一种正在开发的车载电池,该电池中正极的电极反应式为: 2Li++FeS+2e—Li2S+Fe有关该电池的下列叙述中正确的是() A.该电池的电池反应式为: 2Li+FeS—Li2S+Fe B.Li-Al在电池中作为负极材料,该材料中Li的化合价为+1价 C.负极的电极反应式为: Al-3e-—Al3+ D.Li-Al/FeS电池是一种一次性电池 10、研究人员研制出一种锂水电池,可作为鱼雷和潜艇的储备电源•该电池以金属锂和钢 板为电极材料,以LiOH为电解质,使用时加入水即可放电.关于该电池的下列说法不正确的是() A.水既是氧化剂又是溶剂B•放电时正极上有氢气生成 C.放电时OH向正极移动D.总反应为: 2Li+2H2O=2LiOH+Hf 11、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[(CH3-COO)2Fe]、磷酸二氢铵按一定比例混合、充分研磨后, 在800C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它产物均以 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800C左右、惰性气体氛围 中煅烧制得晶态磷酸亚铁锂。 在锂离子电池中,需要一种有机聚合物作为正负极之间锂离 (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)在方法一所发生的反应中,除生成磷酸亚铁锂、乙酸外,还有、 (填化学式)生成 (3)在方法二中,阳极生成磷酸亚铁锂的电极反应式为 (4)写出M与足量氧化钠溶液反应的化学方程式: (5)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12、(2014海南卷16)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 a b Li LiClO4 络合有机沼刑 理如图所示,其中电解质LiCI04。 溶于混合有机溶剂中,Li+通过电解 质迁移入MnO晶格中,生成LiMnQ。 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 (4)MnO可与KOH和KCIQ,在高温下反应,生成冷MnO,反应的化学方程式为 K2MnO在酸性溶液中歧化,生成KMnO和MnO的物质的量之比为 13、(2013年课标卷I)锂离子电池的应用很广,其正极材料可再生利用。 某锂离子电池正极材料有钴酸锂(LiCoO2)、导电剂乙炔黑和铝箔等。 充电时,该锂离子电池负极发生的反应为6C+xLi++xe-=LixG。 现欲利用以下工艺流程回收正极材料中的某些金属资源(部分条件未给出)。 回答下列问题: (1)LiCoO2中,Co元素的化合价为 (2)写出正极碱浸”中发生反应的离子方程式- (3)酸浸”一般在80C下进行,写出该步骤中发生的所有氧化还原反应的化学方程式 可用盐酸代替H2SQ和H2C2的混合液,但缺点是—_。 (4)写出沉钴”过程中发生反应的化学方程式。 (5)充放电过程中,发生LiCoQ与Lii-xCoQ之间的转化,写出放电时电池反应方程式 (6)上述工艺中,放电处理”有利于锂在正极的回收,其原因是_。 在 整个回收工艺中,可回收到的金属化合物有(填化学式)。 14、废旧锂离子电池的正极材料(主要含有LiCoQ及少量Al、Fe等)可用于回收钴、锂, 工艺流程如下: 16.[2014北京卷]用FeCb酸性溶液脱除H2S后的废液,通过控制电压电解得以再生。 某同学使用石墨电极,在不同电压(x)下电解pH=1的0.1mol/LFeCl2溶液,研究废液再 生机理。 记录如下(a、b、c代表电压值): 序号 电压/V 阳极现象 检验阳极产物 I x>a 电极附近出现黄色,有气泡产生 有Fe3*、有Cl2 n a>x>b 电极附近出现黄色,无气泡产生 31 有Fe、无Cl2 出 b>x>0 无明显变化 无Fe3+、无Cl2 (1)用KSCN溶液检验出Fe3+的现象是。 (2)I中,Fe3+产生的原因还可能是Cl「在阳极放电,生成的Cl2将Fe2+氧化。 写出有关 反应的离子方程式: 。 (3)由n推测,Fe3+产生的原因还可能是Fe2+在阳极放电。 原因是Fe2+具有性。 (4)n中虽未检验出Cl2,但C「在阳极是否放电仍需进一步验证。 电解pH=1的NaCl 溶液做对照实验,记录如下: 序号 电压N 阳极现象 检验阳极产物 IV a>x>c 无明显变化 有Cl2 V c>x>b 无明显变化 无Cl2 1NaCl溶液的浓度是mol/L。 2W中检验Cl2的实验方法: 。 3与n对比,得出的结论(写出两点) 参考答案: 1试题分析: 本题主要考查原电池及电解池的工作原理。 所给电池放电时金属锂失电子发 生氧化反应,A不正确,正极反应: Li+LiMn2O4+e====Li2MnC4,B正确,充电时,阳极发生氧化反应,LiMnzQ应为还原产物,显然C不正确,又由充电时Li2MnQ为反应物,故D不正确,故本题答案为B 2、B 3、试题分析: 原电池中较活泼的金属是负极,失去电子,发生氧化反应。 电子经导线传递 到正极,所以溶液中的阳离子向正极移动,正极得到电子,发生还原反应。 充电相当于是 电解池,放电相当于是原电池。 充电时,电池的负极和电源的负极相连,做阴极得到电子,电极反应式应该是Li++G+e-=LiC6,A不正确;放电时,正极得到电子,B正确;Li是活 泼的金属,能和羧酸、醇发生置换反应生成氢气,所以不能用羧酸、醇等含活泼氢气的有机物作锂离子电池的电解质,C不正确;Li的相对原子质量小,锂离子电池的比能量(单 位质量释放的能量)高,D不正确,答案选B。 4、试题分析: 由题目所给的放电时的电极反应知电池反应为C6Li+Lii-xMO===LiMQ+C6Lii-x, 充电反应为放电反应的逆反应,A不正确;比较这些金属失去1mol电子时所对应质量知B 选项正确;在电池放电时电池内部的阴离子向电源负极移动,C不正确;在锂电池充电时阴 极发生还原反应生成锂的单质,结合其存在形式知D正确,所以答案选BD。 5、B6、C7、C8、CD9、A10、C 11、 (1)为了防止亚铁化合物被氧化 (2)CQ;H2O;NH3(3)Fe+HPQ-+Li+-2e-==LiFePQ+2H (4) cns ch3 i-CHz II C=CH! t=0- Q+3Na-DN—— 4HOCHiCH^4NSiCOj+BQ忡 II II r=o OCHtCHiO- -C-CKHi +- (5)FePQ+Li+e==LiFePQ4 12、 (1)ba⑵MnQ2+e-+Li+=LiMnQ;(3)否电极Li是活泼金属,能与水反应; (4)3MnQ+KCIQ3+6KQH=3bMInQ+KCI+3HQ;2: 1. 试题分析: (1)外电路的电流方向是由正极b流向负极a。 (2)在电池正极b上发生的电极 反应式为MnO+e-+Li+=LiMnQ;(3)由于负极材料Li是活泼的金属,能够与水发生反应,所以不可用水代替电池中的混合有机溶剂。 (4)根据题意结合原子守恒、电子守恒可得方程式: 3MnO+KCIQ+6K0H=3K2MnO+KCI+3H2O;K2MnQ在酸性溶液中歧化,生成KMnO和MnQ根据 化合价升降总数等于电子转移的数目可知: 每转移2mol的电子,产生1mol的MnQ、2molKMnO。 所以生成KMnQ和MnQ的物质的量之比为2: 1. 13、 (1)+3 (2)2Al+2OH-+6H2O=2Al(OH)-4+3H2? 4 (3)2LiCoO2+3H2SQ+H2O2Li2SQ+2CoSO4+O2? +4出0 2HO——2HO+02? ;有氯气生成,污染较大。 (4)CoSQ+2NH4HCO=C0CO3J+(NH4)2SQ+CQ? +H2O (5)Li1-xCoQ+LixG=LiCoO2+6C (6)Li+从负极中脱出,经由电解质向正极移动并进入正极材料中Al(OH)3、CoC@Li2SQ试题分析: (1)根据化合价代数和为0的原则,LiCoO2中Li为+1价,O为-2价,iCo元素的化合价为+3。 (2)根据工艺流程和相关产物可知,锂离子电池正极材料中只有铝箔与氢 氧化钠反应,发生反应的离子方程式2Al+2OH-+6H2O=2Al(OH)-4+3H2? 。 (3)根据酸浸”的反应物和反应条件,发生的所有氧化还原反应的化学方程式为;2LiCoO2 △6 +3H2SQ+Li2SQ+2CoSO4+。 2? +4H2O,HbQ自身发生分解反应,2HzO^^2H2O+ Q? ;LiCoO2具有较强的氧化性,用盐酸代替HbSQ和HbQ的混合液,氯气生成,污染较大。 (4)根据沉钴”过程中反应物和产物,发生反应的化学方程式CoSCO+2NHHCO=CoCOJ+(NH4)2SQ+CQ? +H20。 (5)充放电过程中,发生LiCoO2与Li1-xCoQ之间的转化,放电时负极发生的反应为 LixG6-xe-=6C+xLi+,正极Li1-xCoQ+xe-=LQ0O2+xLi+,电池总反应方程式Li1-xCoQ+LixC=LiCoO2+6C。 (6)进行放电处理时,Li+从负极中脱出,经由电解质向正极移动并进入正极材料中,有利于锂在正极的回收。 根据整个工艺流程的化学反应原理,可回收到的金属化合物有AI(OH)3、 CoC@Li2SC4三种 14、答案: (1)8LiCoO2+NstS2Q+11H2SQ=4Li2SQ+8CoSONsbSQ+1IH2OCoSO4 (2)将卩62+氧化成Fe3+A1(OH3和Fe(OH3 (3)C(T+2OH=Co(OH2J2Li++CQ2-=Li2COJ(4)Na2SQ 分析: (1)通过题给信息可知LiCoO2与NqSzQ发生了氧化还原反应,反应为 8LiCo02+Na2S2Q+11HSO=4LiS04+8CoSG+Na2SQ+11HO,氧化剂对应的产物是还原产物; (2)铝离子、亚铁离子和氢氧根离子反应分别生成氢氧化铝、氢氧化亚铁沉淀,氢氧化亚 铁不稳定易被氧化生成氢氧化铁; (3)氢氧化钠和钻离子反应生成氢氧化钻沉淀,碳酸钠和锂离子反应生成碳酸锂沉淀; (4)根据溶液中的溶质判断. 解答: 解: (1)正极材料主要含有LiCoO2及少量Al、Fe等,加入稀H2SQ、NqSQ,S2Q2-被氧化成SQ2-,具有还原性,正极材料中只有LiCoO2具有氧化性,与反应NatSzQ反应生成 CoSO,反应化学方程式为: 8LiCoO2+Na2S2Q+11HbSQ=4Li2SQ+8CoSO+Na2SQ+11H2O,该反应 中还原产物是CoSC4,故答案为: 8LiCoO2+Na2S2Q+11HSQ=4Li2SO+8CoSO+N@SQ+11H2O,CoSO; (2)弱酸性条件下,铝离子和氢氧根离子反应生成氢氧化铝沉淀,亚铁离子和氢氧根离子 反应生成氢氧化亚铁沉淀,但氢氧化亚铁不稳定易被氧气氧化生成氢氧化铁沉淀,所以废 渣的成分是氢氧化铝和氢氧化铁, 通入空气的作用是将亚铁离子氧化生成铁离子而除去, 故答案为: 将Fe2+氧化成Fe3+;A1(OH3和Fe(OH3; (3)根据流程图知,钴离子和氢氧根离子反应生成氢氧化钴沉淀,离子方程式为: C^+2OH=Co(OH)2J,碳酸根离子和锂离子反应生成碳酸锂沉淀,离子方程式为: +2-. 2Li+CQ=Li2COJ, 故答案为: Co+2OH=Co(OH2J;2Li+CO-=Li2COj; (4)稀硫酸和氢氧化钠、硫代硫酸钠反应都生成硫酸钠,且硫酸钠是可溶性的,所以溶液 中存在硫酸钠,则还可以得到副产物N@SO,故答案为: NqSQ 15、 (1)Zn(或锌);正极 (2)锌与还原出的铜构成铜锌原电池而加快锌的腐蚀;b 2+-+ (2)Mn-2e+2H2O=MnQ+4H;87 16. (1)溶液变红 (2)2Cl「―2e「===CI2Cl2+2Fe2+===2C匚+2Fe3+(3)还原(4)① 0.2②取少量阳极附近的溶液,滴在淀粉KI试纸上,试纸变蓝③通过控制电压,证实了 产生Fe3+的两种原因都成立;通过控制电压,验证了Fe2+先于Cl—放电 [解析] (1)在电解池中,氯离子在阳极放电: 2Cl——2e—=Cl2f,生成的Cl2能够与溶液 中的Fe2+发生氧化还原反应: Cl2+2Fe2+===2C「+2F^。 (2)阳极产物没有氯气,二价铁离子具有还原性,也可能是二价铁离子失电子变为三价 铁离子,体现了其还原性。 (3)①根据对照试验,则需要C「浓度等于原FeCb溶液中C「的浓度: 0.1mol/LX2= 0.2mol/L: ②用湿润的淀粉碘化钾试纸来检验有无氯气,若试纸变蓝,说明有氯气生成; ③与n对比,电压较大时有Ci2产生,说明电压较大时ci「放电;电压较小时没有Ci2产生,说明在电压较小的时候,C「没有放电,即Fe2+放电变为Fe3*,故放电顺序: Fe2*>C「。 欢迎您的下载, 资料仅供参考! 致力为企业和个人提供合同协议,策划案计划书,学习资料等等 打造全网一站式需求 (1)在上述溶解过程中,S2C312-34被氧化成SC42-,LiCoQ2在溶解过程中发生反应的化学方程式 为,还原产物是 (2)在上述除杂过程中,通入空气的作用是 废渣的主要成分是 (3)沉淀钴”和沉淀锂”的离子方程式分别为 (4)除了废渣可以回收利用外,本工艺还可回收的副产品是 15、Zn-MnQ干电池应用广泛,其电解质溶液是ZnCb-NHkCI混合溶液。 (1)该电池的负极材料是。 电池工作时,电子流向(填正极”或负极”)。 2+ (2)若ZnCI2-NH4CI混合溶液中含有杂质Cu,会加速某电极的腐蚀,其主要原因是 。 欲除去Cu2+,最好选用下列试剂中的(填代号) a.NaOHb.Znc.Fed.NHHbO (3)MnO的生产方法之一是以石墨为电极,电解酸化的MnSO溶液。 阳极的电极反应式是 。 若电解电路中通过2mol电子,MnO的理论产量为g
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 锂离子电池 习题 汇总