锂离子电池 习题汇总

1、不得用于商业用途不得用于商业用途不得用于商业用途不得用于商业用途仅供个人参考高考必考题锂离子电池习题汇总材料: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，反应是一种理想的。目前，用作锂离子电池的正极材料是和锰的离子嵌入化合物，负极材料是锂离子嵌入碳化

2、合物，常用的碳材料有和等。国内外已商品化的锂电池正极是LiCoO2，LiNiO2，LiMn2O2，负极是层状锂离子电池：锂系电池分为和锂离子电池。手机和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Li+导电固体为电解质。放电时的电池反应为：晌伽204叫伽204。下列说法正确的是()A.放电时，LiMOq发生氧化反应B.放电时，正极反应为：Li+LiMn2O4+e-=Li2Mn2O4C.充电时，LiMn2O4发生氧化反应D.充电时，阳极反应为：Li+e-=Li2、(2014

3、天津6)已知：锂离子电池的总反应为：LixC+Li(1-x)CoO2=C+LiCoO2锂硫电池的总反应为：2Li+S=Li2S有关上述两种电池说法电解质电解质正确的是()电解质电解质LiCoO.Li锂离子电池放电时，Li+向负极迁移LiCoO.Li锂硫电池充电时，锂电极发生还原反应理论上两种电池的比能量相同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(C6)中，226仅供个人参考仅供个人参考仅供个人参考仅供个人参考不得用于商业用途不得用

4、于商业用途不得用于商业用途不得用于商业用途LiCoCh-H.兗电、CoCh+LiCs以LiC6表示。电池反应为，下列说法正确的是（）充电时，电池的负极反应为LiC6-e-Li+C6放电时，电池的正极反应为CoO2+Li+e-LiCoO2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-=C6Lil+xLi+（C6Li表示锂原子嵌入石墨形成的复合材料）TOC o 1-5 h z661-x6正极反应：LiMO+x

5、Li+xe-=LiMO（LiMO表示含锂的过渡金属氧化物）1-x222下列有关说法正确的是（）A.锂离子电池充电时电池反应为CLi+Li=MOLiMO+CLi,61-x2261-x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C6Li1+xLi+xe-=C6Li61-x65、某种聚合物锂离子电池放电时的反应为LilxCoO2+LixC6=6C+LiCoO2lx2x62其电池如图所示。下列说法不正确的是（）放电时，LiC6发生氧化反应x6充电时，Li+通过阳离子交换膜从左向右移动充电时，将电池的负极与外接

6、电源的负极相连D.放电时，电池的正极反应为LiCoO+xLi+xe-=LiCoO,lx226、锂离子电池因其工作电压高（36V）、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花屯LiiCoO2+LiC6下列有关这种锂离子电池的说法621x2x6错误的是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（LiC6）x6C.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LiCoO+xLi+xe=LiCoO,1x227、（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。Li快离子导悴廉合料电解质Li快离子导悴

7、廉合料电解质A.a为电池的正极电池充电反应为LiMnO=LiMnO+xLi241-x24放电时，a极锂的化合价发生变化放电时，溶液中的Li+从b向a迁移8、（双选）LiFePO4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4反应为：FePO4+LiLiFePO4，电池的正极材料是LiFePO4，负极材料是石墨，444含Li+导电固体为电解质。下列有关LiFePO4电池说法正确的是（）4可加入硫酸以提高电解质的导电性放电时电池内部Li+向负极移动充电过程中，电池正极材料的质量减少放电时电池正极反应为：FePO+Li+e-=LiFePO“449、Li-Al/FeS电池是一种正在开

8、发的车载电池，该电池中正极的电极反应式为：2Li+FeS+2eLi2S+Fe有关该电池的下列叙述中正确的是（）该电池的电池反应式为：2Li+FeSLi2S+FeLi-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-3eAI3+DLi-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+H2水11、

9、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80OC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ooIIIICHooII

10、IICHZ=C-C-OCH2CH2O-c-och3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LiLiClO4络合有机溶剂Much理如图所示，其中电解质LiCIO4。溶于混合有机溶剂中，

11、Li+通过电解质迁移入MnO2晶格中，生成LiMnO2。回答下列问题：2）电池正极反应式为（1）外电路的电流方向是由极流向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“no?可与KOH和Ke在高温下反应，生成K2MnO4,反应的化学方程式为K2MnO4在酸性溶液中歧化，生成KMnO4和MnO2的物质的量之比为244213、（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-=LiC6。现欲利用以下工艺流程回收正极材

12、料中的某些金属资源（部分条件x6未给出）。f正战科徨*过総Lf正战科徨*过総L刊杭HI一矗叩-静用回答下列问题：（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（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TOC o 1-5 h z可用盐酸代替H2SO4和H2O2的混合液，但缺点是。2422_（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LiCoO2与Li1-xCoO2之间的转化，写出放电时电池反应方程式21-x2（6）上述工艺中，放电处理有利于锂在正极的回收，其原因。在整个回收工艺中，可回收到的金属化

13、合物有（填化学式）。14、废旧锂离子电池的正极材料（主要含有LiCoO2及少量Al、Fe等）可用于回收钴、锂,工艺流程如下：（1）在上述溶解过程中，S2O32-被氧化成SO42-，LiCoO2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）沉淀钻和“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-MnO2干电池应用广泛，其电解质溶液是ZnCI2-NH4Cl混合溶液。224（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）若ZnCI2-NH4CI混合溶液中含有杂质Cu

14、2+，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.NHyO（3）MnO2的生产方法之一是以石墨为电极，电解酸化的MnSO4溶液。阳极的电极反应式24是。若电解电路中通过2mol电子，MnO2的理论产量为g16.2014.北京卷用FeCl3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Ix2a电极附近出现黄色，有气泡产生有Fe3+、有Cl2IIax2b电极

15、附近出现黄色，无气泡产生有Fe3+、无Cl2IIIbx0无明显变化无Fe3+、无Cl2(1)用KSCN溶液检验出Fe3+的现象是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TOC o 1-5 h z反应的离子方程式：。由II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。11中虽未检验出Cl2，但C卜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/V阳极现象检验阳极产物ax2c无明显变化有Cl2Vcx2b无明显变化无Cl2TOC o 1-5 h zNaC1溶液的浓度是mol/L。W中检验

16、Cl2的实验方法：。与II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-=口:皿讥，B正确，充电时，阳极发仅供个人参考仅供个人参考仅供个人参考仅供个人参考不得用于商业用途不得用于商业用途生氧化反应，LiMn204应为还原产物，显然C不正确，又由充电时Li2Mn2O4为反应物，故D24224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移动，正极得到电子，发生还原反应。充电

17、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LiH+C6+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+LiiMO2=LiMO2+C6Lii，61-x2261-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

18、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）CO；HO；NH（3）Fe+HPO-+Li+-2e-=LiFePO+2H+223244（4）（5）FePO+Li+e-=LiFePO4412、ba（2）MnO2+e-+Li+=LiMnO2;否电极Li是活泼金属，能与水反应；（4）3MnO2+KClO3+6KOH=3K2MnO4+KCl+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

19、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：3MnO+KClO+6KOH=3KMnO+Ka+3HO;KMnO在酸性溶液中歧化，生成KMnO和MnO232422442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、2molKMnOo所以生成KMnO和MnO.的物质的量之比为2:1.442不得用于商业用途13、(1)+3(2)2AI+2OH-+6H2O=2AI(0H)-4+3H2个2LiCoO+3HSO+H.O.

20、LiSO+2CoSO+O个+4HO22422244222H2O22H2O+O2个；有氯气生成，污染较大。CoSO+2NHHCO=CoCO1+(NH)SO+CO个+HO443342422(5)LiCoO+LiC=LiCoO+6C1-x2x62(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AI(OH)3、C0CO3、Li2SO4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2AI+2OH-+6H2O=2AI(OH)-4+3

21、H2个。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+3H2SO4+H2O2Li2SO4+2CoSO4+O2个+4H2O,H2O2自身发生分解反应，2H2O22H2O+O2个；LiCoO2具有较强的氧化性，用盐酸代替H2SO4和H2O2的混合液，氯气生成，污染较大。根据“沉钻过程中反应物和产物，发生反应的化学方程式CoSO4+2NH4HCO3=CoCO344333(nh4)2so4+co2个+h2o。充放电过程中，发生LiCoO2与Li1-xCoO2之间的转化，放电时负极发生的反应为21-x2LiC-xe-=6C+xLi+，正极LiCoO+xe-=LiC

22、oO+xLi+，电池总反应方程式LiCoO+LiC=x61-x221-x2x6LiCoO2+6C。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、CoCO3、Li2SO4三种TOC o 1-5 h z14、答案：(1)8LiCoO2+Na2S2O3+11H2SO4=4Li2SO4+8CoSO4+Na2SO4+1IH2OCoSO4将Fe2+氧化成Fe3+A1(OH)3和Fe(OH)3Co2+2OH-=Co(OH)I2Li+CO2-=LiCOI(4)NaSO,23231g24分析：

23、(1)通过题给信息可知LiCoO2与Na2S2O3发生了氧化还原反应，反应为8LiCoO+NaSO+11HSO1=4LiSO1+8CoSO+NaSO+11HO，氧化剂对应的产物是还原产物；22232444242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；氢氧化钠和钴离子反应生成氢氧化钴沉淀，碳酸钠和锂离子反应生成碳酸锂沉淀；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H2SO4、Na2S2O3,S2O/-22422323被氧化成SO42-,具有还原性，正极材料中只有LiCoO2具有氧化性

24、，与反应Na2S2O3反应生成CoSO，反应化学方程式为：8LiCoO+NaSO+11HSO=4LiSO1+8CoSO+NaSO+11H0,4222324244242该反应中还原产物是CoSO4，故答案为：48LiCOO2+Na2S2O3+11H2SO4=4Li2SO4+8COSO4+Na2SO4+11H20,CS04；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(OH)3和Fe(OH)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：Co2+2OH-=Co(OH)20,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+CO32_=Li2CO3l，故答案为：Co2+2OH-=Co(OH)21；2Li+CO32-=Li2CO3C；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Na2SO4,故答案为：Na2SO4242415、(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)Mn2+-2e-+2H2O=MnO2+4H+；8