锂离子电池和它新型电池专题

WORD整理版专业学习参考资料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：Li+2Li0.3520.8522NiOLiNiO放电充电下列说法不正确．．．的是A．放电时，负极的电极反应式：Li-e=LiB．充电时，Li0.852NiO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。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：-+612622CHO+6HO-24e=6CO+24HC．放电过程中，+H从正极区向负极区迁移D．在电池反应中，每消耗1mol氧气，理论上能生成标准状况下2CO气体22.46L【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，标准状况下体积是22.4L，D错。【考点分析】①原电池反应（反应原理、电极方程式的书写、离子的移动方向）；②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铂粉，铂吸附气体的能力强，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表示）。（2）负极反应式为。（3）电极表面镀铂粉的原因为。（4）该电池工作时，H2和O2连续由外部供给，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+H22LIHⅡ.LiH+H2O==LiOH+H2↑①反应Ⅰ中的还原剂是，反应Ⅱ中的氧化剂是。WORD整理版专业学习参考资料②已知LiH固体密度为0.82g/cm3。用锂吸收224L（标准状况）H2，生成的LiH体积与被吸收的H2体积比为。③由②生成的LiH与H2O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。③32【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+O2=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H＋，由于溶液是碱性的，故电极反应式左右应各加上OH－。（3）铂粉的接触面积大，可以加快反应速率。（4）I.Li从零价升至+1价，作还原剂。II.H2O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/ρ=20×7.9/0.82×10-3L=192.68×10-3L。V(LiH)/v(H2)=192.68×10-3L/224L=8.71×10-4。20molLiH可生成20molH2，实际参加反应的H2为20×80%=1.6mol，1molH2转化成1molH2O，转移2mol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［(CH3COO)2Fe］、磷酸二氢铵按一定比例混合、充分研磨后，在800℃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800℃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：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：WORD整理版专业学习参考资料。（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（2）CO2H2ONH3（每空1分，共3分）（3）Fe+H2P4O+Li+2e＝LiFePO4+2H+（3分）（4）（3分）（5）FePO4+Li++e====LiFePO4（3分）【解析】（1）亚铁离子具有强还原性，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、磷酸二氢铵在800℃左右、惰性气体氛围中煅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、H2O和NH3。（3）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。阳极生成磷酸亚铁锂的电极反应式为Fe+H2P4O+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：【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-SOCl2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LiAlCl4—SOCl2。电池的总反应可表示为：4Li+2SOCl2=4LiCl+S+SO2。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SOCl2，有Na2SO3和NaCl生成。如果把少量水滴到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。WORD整理版专业学习参考资料答案（1）负极材料为Li（还原剂），Li–e-=Li+（2）2SOCl2+4e-=4Cl-+S+SO2（3）出现白雾，有刺激性气体生成SOCl2+H2O=SO2↑+2HCl↑（4）因为构成电池的两个主要成份Li能和氧气水反应，且SOCl2也与水反应【解析】分析反应的化合价变化，可得Li为还原剂，SOCl2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：2SOCl2+4e－=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SOCl2也与水反应4、（08江苏卷）镍镉（Ni-Cd）可充电电池在现代生活中有广泛应用。已知某镍镉电池的电解质溶液为KOH溶液，其充、放电按下式进行：Cd+2NiOOH+2H2O放电充电Cd(OH)2+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+H2OB．充电过程是化学能转化为电能的过程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－向负极移动。答案：A。5、(2008广东16)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。电池反应为：FePO4+Li放电充电LiFePO4，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：FePO4+Li++e-=LiFePO4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+3H2O。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混合气体，其总反应为：2CO+O2==2CO2。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—===2CO32—WORD整理版专业学习参考资料C、负极发生的电极反应是：CO+2CO32——2e—===2CO2D、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2TiO纳米晶体表面制成，另一电极由导电玻璃镀铂构成，电池中发生的反应为：22TiO/STiO/Sh（激发态）+-22TiO/STiO/S+e3I+2e3I2232TiO/S3I2TiO/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离子在镀铂导电玻璃电极上放电C．电池中镀铂导电玻璃为正极D．电池的电解质溶液中I-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，也即镀铂电极做正极，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，应为把上面四个反应加起来可知，化学物质并没有减少；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：I3-3I-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（