锂离子电池-习题汇总

1、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，L+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；放电时则相反丄从负极脱嵌，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

2、等。国 内外已商品化的锂电池正极是LiCoQ, LiNiQ, LiMQ，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LiMn2O4为正极，嵌入锂的碳材料为负极，含Lf导电固体为电解质。放电时的电池反应为：Li+LiMn2O4=L2Mn2O4下列说法正确的是（）A.放电时，LiMn2O4发生氧化反应 B.放电时，正极反应为：Li+LiMn2O4+e-=L2Mn 2O4C.充电时，LiMn2O4发生氧化反应 D.充电时，阳极反应为：Li+e-=L

3、i2、 （ 20RR天津6）已知：锂离子电池的总反应为：LiRC+L1-R）CoQ=C+LiCoO锂硫电池的总反应为：2Li+S=LjS有关上述两种电池说法正确的是（）A. 锂离子电池放电时，Lif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（LiCoQ）,充电时LiCoQ中Li被氧化，口+迁移并以原子形式嵌入电池负极材料碳（Ce）中，以LiC6表示。电池反应为，下列说法正确的是（）A. 充电时，电池的负极反应为LiC6-e-Li+GB.

4、 放电时，电池的正极反应为CoO2+Lf+e-LiCoQC. 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-Re=QLii-R+RLf（C6Li表示锂原子嵌入石墨形成的复合材料）正极反应：L1_RMO2+RLf+Re-=LiMO2（LiMO2表示含锂的过渡金属氧化物 ）F列有关说法正确的是（）A.锂离子电池充电时电池反应为C6Li+Li-R=MO2LiMO2+C6Lii-RB. 电池反应中，锂、锌、银、

5、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C6L1-R+RLi+Re-=C6Li5、 某种聚合物锂离子电池放电时的反应为Li-RCoOz+LRC6=6C+LiCoO,其电池如图所示。下列说法不正确的是（）A. 放电时，LRC6发生氧化反应B. 充电时，Lf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Li- RCoO2+RL+Re =LiCoO6、 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+ Li

6、CoQ龙电L1rCoO2+LrC6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（LRC6）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 L1 -RCoO2+RLf+Re =LiCoO7、（ 20RR全国新课标2） 20RR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（）LiIT快离子辱悽A. a为电池的正极B. 电池充电反应为 LiMn2O4=Lii-RMn2O4+RLiC. 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8（双选）LiFePQ电池具有稳定性高、安全

7、、对环境友好等优点，可用于电动汽车。电池反应为：FePC4+LiFePQ，电池的正极材料是LiFePO,负极材料是石墨，含Lf导电固体为电解质。下列有关LiFePQ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：FePQ+ Lt + e-=LiFePQ9、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+26 LbS+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+FeA L2S+FeB. Li-Al在电池中作为负

8、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0H-向正极移动 D.总反应为：2Li+2H2O=2LiOH+H?f11、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(LiFePQ)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

9、：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 子移动的介质，该有机聚合物的单体之一(用M表示)的结构简式如下：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|CH?c -C-OCHjCH,0 C-OCH3 性气

10、体氛围中进行。其原因是|ch3(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、(20RR海南卷16)锂锰电池的体积小、性能优良，是常用的一次电池。该电池反应原理如图所示，其中电解质LiCIQ。溶于混合有机溶剂中，Li+通过电解质迁移入MnO2晶格中，生成LiMnO2。回答下列问题：LiLiClO4络合有 机沼刑(1 )外电路的电流方向是由 极流向极。(填

11、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) MnO2可与KOH和KCIQ，在高温下反应，生成 &MnO4,反应的化学方程式为KzMnO4在酸性溶液中歧化，生成 KMnO4和MnO 2的物质的量之比为 13、(20RR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(LiCoQ)、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+RL+Re-=LRC6。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) LiCoQ中，Co元素的化合价为-

12、(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 H2SQ4和H2Q2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Li-RCoOz之间的转化，写出放电时电池反应方程式式是。若电解电路中通过 2mol电子，MnO2的理论产量为 g16. 20RR北京卷用FeCb酸性溶液脱除H?S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（R）下电解pH = 1的O.lmol/LFeCI 2溶液，研究废液再生机 理。记录如下（a、b

13、、c代表电压值）:序号电压/V阳极现象检验阳极产物IR a电极附近出现黄色，有气泡产生有 Fe3 有 Cl2na R b电极附近出现黄色，无气泡产生有 Fe3S 无 Cl2出b R 0无明显变化无Fe3十、无Cl2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 C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。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

14、a R c无明显变化有Cl2Vc R b无明显变化无Cl2 NaCl溶液的浓度是 mol/L。 W中检验 CI2的实验方法： 。 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：L+LiMn2O4+e =L2Mn 2O4, B正确，充电时，阳极发生氧化反应，LiMn2O4应为还原产物，显然 C不正确，又由充电时 Li2Mn 2O4为反应物，故 D 不正确，故本题答案为 B2、B3、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

15、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，【MeiWei_81 重点借鉴文档】电极反应式应该是 Li+ +C6 + e-= LiG, 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C6 L i+ L1i -RMO 2 =L iMO2+C6 L i1

16、-R ,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、C11、 (1)为了防止亚铁化合物被氧化(2)CO2； H2O； NH3 ( 3)Fe+H2PO4-+Li+-2e-=LiFePO4+2H+ ( 4 )( 5) FePO4+Li+e-=LiFePO412、(1)ba(2)MnO2+e-+Li+=LiMnO2；(3)否电极Li是活泼金属，能与水反应；( 4)3MnO

17、2+KC lO3+6KOH=3K2MnO4+KC l+3H2O;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MnO2+e-+Li+=LiMnO2；(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：3MnO2+KCIQ+6KOH=3KMnO4+KCI+3HO;K2MnO4 在酸性溶液中歧化，生成KMnOq 和 MnOz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 MnO2、2moIKMnO4。所以生成 KMn

18、O4和MnO?的物质的量之比为 2:1.13、(1) +3 (2) 2AI+2OH-+6H2O=2AI(OH)-4+3H2f(3) 2LiCoQ+3H2SO4+H2O2Li2SC4+2CoSQ+O2f +4H?O2H2O22H2O+O2 f ;有氯气生成，污染较大。(4) CoSQ+2NH4HCQ=CoCCH +(NH*)2SOi+CO2 f +HO( 5) Li1-RCoO2+LiRC6=LiCoO2+6C(6) Lf从负极中脱出，经由电解质向正极移动并进入正极材料中AI(OH)3、CoCQ、Li2SO4试题分析：(1)根据化合价代数和为 0的原则，LiCoQ中Li为+1价，O为-2价，iC

19、o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2AI+2OH-+6H2O=2AI(OH)-4+3H2 f 。( 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； 2LiCoQ+3H2SO4+H2O2Li2SOi+2CoSQ+O2 f +4HO,H2O2 自身发生分解反应，2H2O22H2O+O2f ； LiCoQ具有较强的氧化性，用盐酸代替H2SO1和H2O2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

20、学 方 程 式CoSQ+2NH4HCQ=CoCQ J +(NH02SOi+CQ f +H0。(5) 充放电过程中，发生LiCoQ与Lii-RCo02之间的转化，放电时负极发生的反应为LRC6-R6=6C+RLf ， 正极 L1_RCoQ+R6=LiCoO+RL+ ， 电池总反应方程式 L1-RCoQ+LiRC6=LiCoQ+6C。(6) 进行放电处理时，Lf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、CoCQ、L2SQ 三种14、答案：(1)8LiCoQ+Na2S203+11H2S04=4L2

21、S04+8CoS04+Na2S04+1IH20CoSQ(2) 将 Fe2+氧化成 Fe3+A1( OH)3和 Fe (OH) 3(3) Co2+2OH-=Co (OH) 2 J 2L+CO32-=LbCO3 J (4)Na2SO4分析：(1)通过题给信息可知 LiCoQ与Na2S2O3发生了氧化还原反应，反应为8LiCoQ+Na2S2O3+11H2SO4=4LiSQ+8CoSQ+Na2SC4+11H2O，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

22、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 LiCoQ及少量Al、Fe等，加入稀H2SO4、NazSzOs, S2O32- 被氧化成SO42-，具有还原性，正极材料中只有LiCoQ具有氧化性，与反应 Na2S?O3反应生成 CoSQ，反应化学方程式为：8LiCoQ+Na2S2O3+11H2SO4=4Li2SO4+8CoSQ+Na2SO4+11H2O,该反应中还原产物是 CoSQ，故答案为：8LiCoQ+Na2S2O3+11H2SO4=4Li2SO4+8CoSQ+Na2SO4+11H2O, CoSQ ；(2) 弱酸性条件下，铝离子和氢氧根离子反应生

23、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 (OH) 3和Fe ( OH) 3；(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：Co +2OH=Co(OH) 2 J,碳酸根离子和锂离子反应生成碳酸锂沉淀，离子方程式为：2Li+CQ =L2COj J ,故答案为：Co2+2OH-=Co (OH) 2 J ； 2Li+CO32-=LbCO3 J ；(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Na2SC4,故答案为：Na2SC415、(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【MeiWei_81 重点借鉴文档】(2)Mn2+-2e-+2H2O=MnO2+4H+；8716.(1)溶液变红(2)2C 2e=Cl2 CI2+ 2Fe2+ =2CL+ 2Fe3+ 还原 0.2取少量阳极附近的溶液，滴在淀粉KI试纸上，试纸变蓝通过控制电压，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CI放电解析(1)在电