锂离子电池及其它新型电池专题

1、锂离子电池及其它新型电池专题1. （2009浙江理综，12）市场上经常见到的标记为 li-ion 的电池称为“锂离子电池”。 它的负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。这种锂离子电池的电池反应为：放电li+2li0.35nq2 夺由 2lio.85nio2允电下列说法不正确的是 a.放电时，负极的电极反应式：li-e =lib.充电时，li 0.85 nio2既发生氧化反应又发生还原反应c.该电池不能用水溶液作为电解质d.放电过程中li向负极移动答案d【解析】a项，li从零价升至正价，失去电子，作为负极，正确； b项，反应逆向进行时。

2、反应物只有一种，故化合价既有升，又有降，所以既发生氧化反应又发生还原反应，正确； c项，由于li可以与水反应，故应为非水材料，正确；d项，原电池中阳离子应迁移至正极失电子，故错。2. （2009江苏单科，12）以葡萄糖为燃料的微生物燃料电池结构示意图如图所示。关 于该电池的叙述正确的是a.该电池能够在高温下工作b.电池的负极反应为：+c6h12o6+6h 2o-24e =6co 2 +24hc.放电过程中， h+从正极区向负极区迁移22.4 .d.在电池反应中，每消耗 1mol氧气，理论上能生成标准状况下co2气体l6【标准答案】b【解析】a项，高温条件下微生物会变性，所以 a错；b项，负极是

3、葡萄糖失电子生成二氧化碳，所以b对；c项，原电池内部阳离子应向正极移动，所以 c错；d项，消耗1mol 氧气生成1mol二氧化碳，标准况下体积是22.4l, d错。【考点分析】原电池反应（反应原理、电极方程式的书写、离子的移动方向） ； 有关化学方程式的计算。2. （2009天津，10, 14分）氢氧燃料电池是符合绿色化学理念的新型发电装置。下图 为电池示意图，该电池电极表面镀一层细小的钳粉，钳吸附气体的能力强，性质稳定，请回答：（1）氢氧燃料电池的能量转化主要形式是 ,在导线中电子流动方向为 （用a、b表不）。（2）负极反应式为。（3）电极表面镀钳粉的原因为 。（4）该电池工作时，h2和q连

4、续由外部供给，电池可连续不断提供电能。 因此，大量安全储氢是关键技术之一。 金属锂是一种重要的储氢材料，吸 氢和放氢原理如下：i .2li+h 2 =2lih n .lih+h 2o=lioh+h t反应i中的还原剂是 ,反应n中的氧化剂是 已知lih固体密度为0.82g/cm 3。用锂吸收224l （标准状况）hb,生成的lih体积与被吸 收的h2体积比为。由生成的lih与ho作用，放出的h2用作电池燃料，若能量转化率为80%,则导线中通过电子的物质的量为 mol。cl）由化学能衿变为电的宙a利力+= 4期 戌 口炉工01一加 2hzq门）滞大电粮电轨面初吸附5先于敷，制快应报反应速率c4）

5、 l3 3o l/i14sa71xl（r32【解析】本题考查电化学知识。（1）原电池的实质为化学能转化成电能。总反应为2h2 +q =2h2o,其中h2从零价升至+1价，失去电子，即电子从 a流向b。（2）负极为失去电子的 一极，即h2失电子生成 4,由于溶液是碱性的，故电极反应式左右应各加上oh。（3）钳粉的接触面积大，可以加快反应速率。（4） i.li从零价升至+1价，作还原剂。ii.h 2o的h从+1降至h2中的零价，作氧化剂。由反应 i ,当吸收10molh2时，则生成20mollih , v=m/ p =20 x 7.9/0.82 x 10-3l=192.68 x 103l。v（li

6、h）/v（h 2）= 192.68 x 10-3l/224l=8.71 x 10-4。 20mol lih 可生成 20moi h2,实际参加反应的 h2 为 20x 80%=1.6mol, 1molh2转化成 1molh2o, 转移2moi电子，所以1.6molh2可转移3.2mol的电子。3. （2009四川理综，29, 15分）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（ch 3coo） 2 fe、磷酸二氢钱按一定比例混合、充分研磨后，在800c左

7、右、惰性气体氛围中煨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钱、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800 c左右、惰性气体氛围中十段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选移的介质，该有机聚合物的单体之一（用m表示）的结构简式如下：00-coch* ch=o-c-och,ch,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

8、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:o(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 极的电极反应式为答案.(15分)(1)为了防止亚铁化合物被氧化(每空1分，共3分)(2) co2h2onh3(3) fe+h 2 po4+li+ 2e =lifepo4+2h+(3 分)(4)c = ch,c=c% hoch工阻。h 4 叫也i-c -0oc oiiiqchch?q_c_ochgonfl(3分)(3分)(5) fepo4+li+e =lifepo 4【解析】(1)亚铁离子具有强还原性， 制备磷酸亚

9、铁锂的过程都必须在惰性气体氛围中进行。其原因是为了防止亚铁化合物被氧化( 2)将碳酸锂、乙酸亚铁、磷酸二氢俊在 800 c左右、 惰性气体氛围中煨烧制得晶态磷酸亚铁锂、 乙酸及其它产物均以气体逸出。 根据题意和元素守恒，可得其他产物为： co2 、h2。和nh3。(3)将一定浓度的磷酸二氢钱、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。阳极生成磷酸亚铁锂的电极反应式为 fe+h 2 po4+li+ 2e = lifepo4+2h+(4) m具有酯基，在碱性条件下可发生水解，m 与足量氧化钠溶液反应的化学方程式：ch,ch,iic = c&+3iwh - c =

10、ch* * hochtchjfth + 内4七优 + ch3ohii-0c=oi 1iochjchjocooh,ona【考点分析】氧化还原、电极方程式、有机化学方程式综合运用4. (2009海南单科，15, 9分)li-socl 2电池可用于心脏起搏器。该电池的电极材料分别为锂和碳，电解液是lialcl 4-socl2o 电池的总反应可表示为：4li+2socl 2 = 4licl +s +so 2。请回答下列问题：(1)电池的负极材料为 ,发生的电极反应为 ;(2)电池正极发生的电极反应为 ;(3)socl2易挥发，实验室中常用naoh溶液吸收soc12,有na2so3和nacl生成。 如果

11、把少量水滴到 socl2中，实验现象是 ,反应的化学方程式为 ;(4)组装该电池必须在无水、无氧的条件下进行，原因是答案(1)负极材料为li (还原剂)，li - e- = li +(2) 2soci2 + 4 e- = 4cl-+ s + so2(3)出现白雾，有刺激性气体生成soci2 + h2o = so2 t+ 2hcl t(4)因为构成电池的两个主要成份li能和氧气水反应，且 soc12也与水反应【解析】分析反应的化合价变化，可得 li为还原剂，soc12为氧化剂。(1)负极材料为li (还原剂)，li - e- = li +(2)负极反应式可由总反应减去负极反应式得到：2soc12

12、 + 4 e = 4cl + s + so2(3)题中给出有碱液吸收时的产物，则没有碱液吸收时的产物应为so2和hcl,所以现象应该为出现白雾和有刺激性气体生成。(4)因为构成电池的两个主要成份li能和氧气水反应，且 soc12也与水反应4、(08江苏卷)馍镉(ni-cd)可充电电池在现代生活中有广泛应用。已知某馍镉聊!的电解质溶液为koh溶液，其充、放电按下式进行：cd + 2niooh + 2h 2o=导二cd(oh)2 ju电+ 2ni(oh) 2有关该电池的说法正确的是()a.充电时阳极反应：ni(oh) 2 e + oh - = niooh + h 2ob.充电过程是化学能转化为电能

13、的过程c.放电时负极附近溶液的碱性不变d.放电时电解质溶液中的oh-向正极移动解析：由充电时方程式中的cd和ni的化合价的变化可知，ni(oh)2作阳极，电解质溶液为koh ,所以电极反应式为：ni(oh) 2-e + oh-=niooh + h2o; cd(oh)2作阴极，cd(oh) 2+ 2e =cd+2oh;充电的过程是将电能转化为化学能，放电时，cd作负极，cd-2e +2oh =cd(oh) 2, cd 周围的 c(oh)下降，oh一向负极移动。答案：a。5、(2008广东16)lifepo4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：fepo4+li li

14、fepo4,电池的正极材料是 lifepo4,负极材料是石墨， 含u 导电固体为电解质。下列根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：fepo4+li +e-=lifepo 4解析：16cd 解释： 放电时，负极：li - e- =li+ ,正极：fepo4 + li+ + e- = lifepo4 ; 充电时，阳极：lifepo4 - e- = fepo4 + li+ 阴极：li+ + e- = li，所以易知 c.d 正确。 若加入硫酸，与 li单质(固体)发生反应，所

15、以 a错；放电时，li+应(正电荷)在电池 内部(电解质中)向正极移动，故 b错。16.一定条件下，电解较稀浓度的硫酸，其还原产物为双氧水，该原理可用于制取双氧水， 其电解的化学方程式为：3h2o+ 3o2 =o3 + 3h 2o 。下列有关说法正确的是()ca、电解池的阳极生成双氧水，阴极生成臭氧b、电解池中硫酸溶液的 ph保持不变c、产生臭氧的电极反应式为3h2o 6e = o3 + 6h+d、产生双氧水的电极反应式为2h2o 2e =h2o2 + 2h+6、一种新型熔融盐燃料电池具有高发电效率。现用 li2co3和na2co3的熔融盐混合物作 电解质，一极通co气体，另一极通o2和co2

16、混合气体，其总反应为：2co+ o2 = 2co 2 。 则下列说法中正确的是()ca、通co的一极是电池的正极b、负极发生的电极反应是：o2 + 2co2 + 4e = 2co 32c、负极发生的电极反应是：co + 2co 32 2 e- =2co 2d、正极发生氧化反应7、用惰性电极电解 cuso4溶液。若阴极上析出cu的质量为3.2g ,则阳极上产生的气体在标准状况下的体积为 ;常温下，若将电解后的溶液稀释至1l,则溶液的ph约为。（0.56l; 1）8、（2010全国i, 10）.右图是一种染料敏化太阳能电池的示意图。电池的一个点极由有机光敏燃料（s）涂覆在tio2纳米晶体表面制成，

17、另一电极由导电玻璃镀钳构成，电池中 发生的反应为:tq2/s h tq2/s （激发态）_ _+-tio 2/s tio 2/s +ei3+2e 3i2tio 2/s3i 2tio 2/s+i下列关于该电池叙述错误的是： a.电池工作时，是将太阳能转化 为电能b.电池工作时，i离子在镀伯导 电玻璃电极上放电c.电池中镀钳导电玻璃为正极d,电池的电解质溶液中 和i3-的 浓度不会减少【解析】b选项错误，从示意图可看在外电路中电子由负极流向正极，也即镀钳电极做正极，发生还原反应：i3-+2e-=3i-； a选项正确，这是个太阳能电池，从装置示意图可看出 是个原电池，最终是将光能转化为化学能，应为把

18、上面四个反应加起来可知，化学物质并没有迪4原c正确，见b选项的解析；d正确，此太阳能电池中总的反应一部分实质就是： i3-氧化 3的转化（还有i2+i-=i3-）,另一部分就是光敏有机物从激发态与基态的相互 转化而已，所有化学物质最终均不被损耗！【答案】b【命题意图】考查新型原电池，原电池的两电极反应式，电子流向与电流流向，太阳能电池的工作原理，原电池的总反应式等，还考查考生变通能力和心理素质，能否适应陌生的情境下应用所学知识解决新的问题等【点评】本题立意很好， 但是考查过为单薄， 而且取材不是最新的，在 3月份江苏省盐 城市高三第二次调研考试化学试题第 17题（3）问，与此题极为相似的模型，

19、 这对一些考生 显得不公平！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 li2 fe有关该电池的下列说法中，正确的是（b）a、li-al在电池中作为负极材料，该材料中li的化合价为+1价b、该电池的电池反应式为：2li+fes = li2s+feli 2s+fe-2e2lifesc、负极的电极反应式为 al-3 e =al3+d、充电时，阴极发生的电极反应式为：10、（12分）（1）氢氧燃料电池汽车作为上海世博园中的交通工具之一，下列有关说法不 正确的是.a.太阳光催化分解水制氢气比电解水制氢气更为科学b.氢氧

20、燃料电池作为汽车动力更能保护环境c.以稀h2so4、koh为介质的氢氧燃料电池的负极电极反应式相同d.以稀h2so4、koh为介质的氢氧燃料电池的总反应式相同3zn +外接也出!鱼极：右岫正槌:留低蚓(2)纯电动车采用了高效耐用的一种新型可充电电池，该电池的总反应式为:放电2k2feo4+8h2o ，充电、3zn(oh) 2+2fe(oh) 3+4koh.nn该电池放电时负极反应式为 .放电时每转移3 mol电子，正极有 molk2feo4被还原.(3)镒酸锂离子电池在混合动力车等大型蓄电池应用领域 放电占据主导地位.电池反应式为：li 1-xmno 4+li x器由、允取limno 4,下列

21、有关说法不 正确的是.a.放电时电池的正极反应式为：li 1-xmno 4+xli + + xe=limno 4b.放电过程中，石墨没有得失电子c.该电池也能在 koh溶液的环境中正常工作d.充电时电池上标有“一”的电极应与外接电源的负极相连解析：(1)选项a,电解获得h2消耗较多的能量，而在催化剂作用下利用太阳能来分解 h2o获彳# h2更为科学.选项 b,氢氧燃料电池中生成物为h2o,对环境无污染.选项 c,以稀h2so4为介质的电池负极反应式为：h2-2e =2h+ ,以koh为介质的电池负极反应式为 h2+ 2oh 2e =2h2o.选项 d ,氢氧燃料电池的总反应式均为：2h2 +o

22、2=2h2o.(2)放电时，在碱性条件下，负极反应式为：zn-2e +2oh =zn(oh) 2.根据电池总反应式可知，2 mol k2feo4被还原时有6 mol电子转移，所以放电时每转 移3 mol电子，有1 mol k 2feo4被还原.(3)选项a ,根据总反应式可知 li失去电子，电池负极反应式为：xli -xe =xli + ;由总反应式减去负极反应式可得放电时的正极反应式为li 1- xmno 4 + xli + + xe =limno 4.选项b,根据总反应式可判断石墨没有得失电子.选项 c, li能与koh溶液中的h2o反应，导致电池无法正常工作.选项 d,充电过程是放电的逆

23、向过程，外界电源的负极提供的电子使原电池负极获得电子发生还原反应，所以标有“一”的电极应与外接电源的负极相连.答案：(1)c (2)zn 2e + 20h =zn(oh) 2 1 (3)c11 . (12分)某兴趣小组同学利用氧化还原反应：2kmno 4 + 10feso4 +1 mol l 1,盐桥中装有饱和 k2so4溶液.回答下列问题:iqso淅液 甲乙 fosm溶液8h2so4=2mnso 4+5fe2(so4)3+k2so4+8h2o设计如下原电池，其中甲、乙两烧杯中各物质的物质的量浓度均为(1)发生氧化反应的烧杯是 (填“甲”或“乙”).(2)外电路的电流方向为：从 到.(填“哦b

24、”)(3)电池工作时，盐桥中的so4-移向(填“甲”或“乙”)烧杯.(4)甲烧杯中发生的电极反应为 .解析：根据氧化还原反应可知：甲烧杯中石墨作正极，发生还原反应，电极反应为：mno 4+8h + + 5e-=mn2+ + 4h2o;乙烧杯中石墨作负极， 发生氧化反应，电极反应为fe2+ -e =fe3+,外电路电流方向从正极流向负极，即从 a到b.电池工作时，盐桥中的阴离子移向负极，阳离子移向正极，即so2一移向乙烧杯.答案：乙 （2）a b （3）乙（4）mno 4 + 8h+5e-=mn#+4h2o4. （2010 安徽高考）某固体酸燃料电池以 cshso4 固体为电解质传递 h + ,

25、其基本结构如图，电池总反应可表示为：2h 2+o2=2h 2。，下列有关说法正确的是 （）a.电子通过外电路从 b极流向a极b. b极上的电极反应式为：o2+2h2o +4e =4ohc.每转移0.1 mol电子，消耗1.12 l的h2d. h+由a极通过固体酸电解质传递到b极解析：该原电池的化学原理是h2被氧化，在负极（a极）发生反应：h2-2e =2h + , h+由a极转移到b极，d项正确；。2发生还原反应，在正极（b极）发生反应：o2+4h + + 4e =2h2o,则电子从a极流向b极，a、b两项不正确；c项因未指明气体所处的温度和 压强，不正确.答案：d12. （2011汕头*ii

26、拟）镁及其化合物一般无毒（或低毒）、无污染，且镁原电池放电时电压高而平稳，使镁原电池越来越成为人们研制绿色原电池的关注焦点.其中一种镁原电池的,一,放电反应为xmg +m03s4 7- mgxmo3s4；在镁原电池放电时，下列说法错误的是ye电a . mg2+向负极迁移b.正极反应为： mo 3s4 + 2xe =mo 3s2xc. mo3s4发生氧化反应d.负极反应为：: 解析：正极反应为 =xmg2+,负极产生的 答案：acxmg 2xe =xmg2+mo 3s4+2xe=m0 3s4x一,发生还原反应，负极反应为mg 2+移向正极参加反应， ac选项错误.xmg 2xe13.世博会中国馆

27、、主题馆等建筑所使用的光伏电池，总功率达4兆瓦，是历届世博会之最.下列有关叙述正确的是 （）a.光伏电池是将太阳能转变为电能b.光伏电池是将化学能转变为电能c.电流从b流向ad.图中n型半导体为正极，p型半导体为负极 解析：根据图示，光伏电池是将太阳能直接转变 为电能的装置，a正确，b错误.外电路中，电流从立太阳推子/ i f-f n电半导体j工f ：_ fi p那擀体4 耳也根 i一jb良僧尤优也也妁丸也邦摸系统流向a, c正确.由于电流从 p型半导体流出，因而p型半导体为正极，d错误.答案：ac14. （2011海淀高三期末）高功率 ni/mh（m表示储氢合金）电池已经用于混合动力汽车.总反应方程式如下：ni（oh） 2+m充电百 niooh + mh ,卜列叙述正确的是（）a.放电时正极附近溶液的碱性增强b.放电时负极反应为：m + h2o + e =mh + ohc.充电时阳极反应为： niooh +h2o + e =ni（oh） 2+ohd.放电时每转移 1 mol电子，正极