专题01 锂电池2019高考复习专题——电化学原卷版

专题01 锂电池2019高考复习专题——电化学原卷版

专题一 锂电池 ‎1．锂海水电池常用在海上浮标等助航设备中，其示意图如图所示。电池反应为2Li＋2H2O===2LiOH＋H2↑。电池工作时，下列说法错误的是(　　)‎ A. 金属锂作负极 B. 电子从锂电极经导线流向镍电极 C. 海水作为电解质溶液 D. 可将电能转化为化学能 ‎2．某科研小组公司开发了Li-SO2Cl2军用电池，其示意图如下图所示，已知电池总反应为：2Li+ SO2Cl2= 2LiCl+SO2↑。下列叙述中错误的是 A. 电池工作时负极材料是Li，发生氧化反应 B. 电池工作时电子流向：锂电极→导线→负载→碳棒 C. 电池工作时，外电路流过0.2 mol电子，标准状况下生成4.48 L气体 D. 电池工作过程中，石墨电极反应式为SO2Cl2+2e-=2Cl-+SO2↑‎ ‎3．下图是采用新能源储能器件将CO2 转化为固体产物，实现CO2 的固定和储能灵活应用的装置。储能器件使用的Li-CO2电池组成为钌电极/CO2-饱和LiClO4-DMSO电解液/锂片。下列说法正确的是 A. Li -CO2 电池电解液由LiClO4和DMSO溶于水得到 B. CO2 的固定中，每转移8 mole-，生成3mol气体 C. 过程Ⅱ中电能转化为化学能 D. 过程Ⅰ的钌电极的电极反应式为2Li2CO3 +C-4e-=4Li++3CO2↑‎ ‎4．中国科学家用蘸墨汁书写后的纸张作为空气电极，设计并组装了轻型、柔性、能折叠的可充电锂空气电池如下图1，电池的工作原理如下图2。下列有关说法正确的是 A. 放电时，纸张中的纤维素作锂电池的正极 B. 开关K闭合给锂电池充电，X为直流电源负极 C. 放电时，Li+由正极经过有机电解质溶液移向负极 D. 充电时，阳极的电极反应式为：Li2O2+2e-=O2↑+2Li+‎ ‎5．锂电池的构造如图所示，电池内部“→”表示放电时Li＋的迁移方向，电池总反应可表示为：Li1－xCoO2＋LixC6 LiCoO2＋6C，下列说法错误的是(　　)[来源:学#科#网]‎ A. 该电池的负极为LiCoO2‎ B. 充电时Li＋向C电极电极移动 C. 充电时的阴极反应：Li1－xCoO2＋xLi＋＋xe－===LiCoO2‎ D. 外电路上的“→”表示放电时的电子流向 ‎6．近几年科学家发明了一种新型可控电池一一锂水电池，工作原理如图所示。下列有关说法不正确的是 A. 电极a的材料是Li B. 电极b上发生还原反应，气体N是氢气 C. 消耗锂的质量为14 g 时，产生22.4L气体N D. 该装置是一次电池 ‎7．锂空气电池放电时的工作原理如图所示。下列叙述正确的是 A. 放电时Li＋由B极向A极移动 B. 电池放电时总反应方程式为4Li＋O2 ＋2H2O===4LiOH C. 电解液a、b之间可采用阴离子交换膜 ‎8．锂—铜空气燃料电池（如图）容量高、成本低，该电池通过一种复杂的铜腐蚀“现象”产生电力，其中放电过程为：2Li＋Cu2O＋H2O＝2Cu＋2Li+＋2OH-，下列说法错误的是[来源:Zxxk.Com]‎ A. 整个反应过程中，氧化剂为O2‎ B. 放电时，正极的电极反应式为：Cu2O＋H2O＋2e-＝2Cu＋2OH-‎ C. 放电时，当电路中通过0.1 mol电子的电量时，有0.1 mol Li+透过固体电解质向Cu极移动，有标准状况下1.12 L氧气参与反应 D. 通空气时，铜被腐蚀，表面产生Cu2O ‎9．锂空气充电电池有望成为电动汽车的实用储能设备。工作原理示意图如下，下列叙述正确的是 A. 该电池工作时Li+向负极移动 B. Li2SO4溶液可作该电池电解质溶液 C. 电池充电时间越长，电池中Li2O 含量越多 D. 电池工作时，正极可发生: 2Li+ +O2+ 2e-=Li2O2‎ ‎10．Li-Cu-空气燃料电池的原理示意如图，电池通入空气腐蚀铜电极而产生正极反应物Cu2O。下列有关说法正确的是 A. 电池工作时，正极上有金属锂析出 B. 电池工作时,负极区溶液中c(OH-)增大 C. 电池放电过程中的总反应为:2Cu+2Li++2OH-=2Li+Cu2O+H2O D. 停止通入空气一段时间，电池将停止放电 ‎11．一种新型的“锂-呼吸CO2电化学装置”的结构如下图所示，下列说法正确的是 A. 该装置可由电能转变为化学能 B. 利用该技术可减少温室气体CO2的排放 C. 正极的电极反应为：C2O42--2e-=2CO2‎ D. 每生成10.2gLi2C2O4，有0.2molLi+从正极迁移至负极 ‎12．金属锂燃料电池是一种新型电池，比锂离子电池具有更高的能量密度。它无电时也无需充电,用作燃料电池时,可更换正极的水性电解液和卡盒以及负极的金属锂就可以连续使用,分离出的氢氧化锂可采用电解其熔融物法回收锂而循环使用。其工作示意图见图，下列说法不正确的是 ‎[来源:Z.xx.k.Com]‎ A. 放电时,负极的电极反应式为Li-e-=Li+‎ B. 熔融的氢氧化锂用惰性电极电解再生时，金属锂在阴极得到 C. 有机电解液可以是乙醇等无水有机物 D. 放电时，正极的电极反应式为：2H2O+O2+4e-=4OH-‎ ‎13．锂空气电池充放电基本原理如图所示，下列说法不正确的是 A. 充电时，锂离子向阴极移动 B. 充电时阴极电极反应式为Li＋＋e－===Li C. 放电时正极电极反应式为O2＋4e－＋2H2O===4OH－‎ D. 负极区的有机电解液可以换成水性电解液 ‎14．某科研小组公司开发了Li-SO2Cl2军用电池，其示意图如图所示，已知电池反应为：2Li+SO2Cl2＝2LiCl+SO2↑。下列叙述中错误的是 A. 电池工作时负极材料是Li，发生氧化反应 B. 将电解质溶液改为LiCl的水溶液，电池性能会更好 C. 电池工作时电子流向：锂电极→导线→负载→碳棒 D. 电池工作过程中，石墨电极反应式为SO2Cl2+2e−=2Cl−+SO2↑‎ ‎15．新型锂-空气电池具有能量密度高的优点，可以用作新能源汽车的电源，其结构如图所示，其中固体电解质只允许Li+通过。下列说法正确的是 A. Li+穿过固体电解质向正极移动而得到LiOH溶液 B. 放电时，当外电路中有1 mol e－转移时，水性电解液离子总数增加NA C. 应用该电池电镀铜，阴极质量增加64 g，理论上将消耗11.2 L O2‎ D. 放电时，负极反应式：Li－e－＋OH－＝LiOH ‎16．锂碘电池的正极材料是聚2-乙烯吡啶(简写为P2VP)和I2的复合物，电解质是熔融薄膜状的碘化锂，正极的电极反应式为P2VP·nI2+2e-+2Li+=P2VP·(n-1)I2+2LiI。下列说法正确的是 A. 该电池放电时，锂电极发生还原反应 B. 该电池发生的总反应为2Li+P2VP·nI2=P2VP·(n-1)I2+2LiI C. P2VP和I2的复合物是绝缘体，不能导电 D. 该电池工作时，碘离子移向正极 ‎17．在新型储能体系，可充电锂二氧化碳电池被称为“可呼吸电池2.0”,该电池的总反应式为:‎ Li+CO2+O2Li2CO3(未配平).其工作原理如下图所示(放电时产生的碳酸锂固体储存于碳纳米管中,TEGDME是一种有机溶剂)。下列说法中正确的是 A. 放电时,CO2发生还原反应 B. 若有1.12L.CO2参与反应,则有0.2mol电子发生转移 C. 放电时，Li+从右向左移动 D. 充电时,阳极反应为2Li2CO3-4e-=2CO2↑+O2↑+4Li+‎ ‎18．锂-空气电池是一种新型的二次电池，由于具有较高的比能量而成为未来电动汽车的希望。其放电时的工作原理如图所示。下列说法正确的是 A. 该电池放电时，锂电极发生了还原反应 B. 放电时，Li+向锂电极迁移 C. 电池中的电解液可以是有机电解液或稀盐酸等 D. 充电时，电池正极的反应式为Li2O2-2e-=2Li++O2‎ ‎19．我国研究锂硫电池获得突破，电池的总反应是16Li+S8 8Li2S ，充放电曲线如图所示，下列说法不正确的是( )‎ A. 充电时，电能转化为化学能 B. 放电时，锂离子向正极移动 C. 放电时，1mol Li2S6转化为Li2S4得到2mole-‎ D. 充电时，阳极总电极反应式是8S2- -16e- = S8‎ ‎20．一种Cu- Li可充电电池的工作原理如图所示，其中非水系电解液和水系电解液被锂离子固体电解质陶瓷片( LISICON)隔开。下列说法正确的是(　　)‎ A. 陶瓷片允许水分子通过 B. 电池放电时，N极发生氧化反应 C. 电池充电时，阴极反应为Li++e-=Li D. 电池充电时，接线柱B应与外接直流电源的负极相连 ‎21．锂-空气电池的工作原理如图所示。其中多孔电极材料选用纳米多孔金时， 该电池表现出良好的循环性能。电池反应为： 2Li＋O2＝Li2O2。 下列说法错误 A. 该电池的电解液常用锂盐的有机溶液 B. 电池工作时，外电路中流过 0.01 mol 电子，负极材料减重 0.07g C. 电池工作时，正极反应可能经过两个过程： Li+＋O2＋e－＝LiO2 Li+＋LiO2＋e－＝Li2O2‎ D. 电池充电时间越长，电池中 Li2O2越多 ‎22．某手机电池采用了石墨烯电池，可充电5分钟，通话2小时。一种石墨烯锂硫电池(2Li+S8=Li2S8)工作原理示意图如图。下列有关该电池说法不正确的是 A. 金属锂是所有金属中比能量最高的电极材料 B. 充电时A电极为阴极，发生还原反应 C. 充电时B电极的反应:Li2S8-2e-=2Li++S8‎ D. 手机使用时电子从A电极经过手机电路版流向B电极，再经过电池电解质流回A电极 ‎23．某锂离子电池工作原理如下图所示，电池反应为：Li1－xCoO2＋LixCLiCoO2＋C。下列说法不正确的是 A. 放电时，电子从b极经用电器流向a极 B. 放电时，若转移1mol e－，碳材料将增重7 g C. 充电时，锂离子通过隔膜进入右室 D. 充电时，a极反应：LiCoO2－xe－= Li1-xCoO2＋xLi+‎ ‎24．新型液态金属Li-Sb电池具有优良的动力传输特性，工作原理如图所示，该电池的两极及电解液被分成3层(熔融Li和Sb可互溶)。下列说法正确的是 A. 电池放电时Li为正极 B. 将Li换成Na会提高该电池的比能量 C. 该电池充电时阳极金属的总质量不变 D. 在Sb电极中常掺入Pb，目的是降低该电池工作温度 ‎[来源:1ZXXK]‎ ‎25．锂一铜空气燃料电池容量高、成本低，具有广阔的发展前景。该电池通过一种复杂的铜腐蚀“现象”产生电力，其中放电过程为2Li+Cu2O+H2O=2Cu+2Li++2OH-，下列说法不正确的是 A. 该电池负极不能用水溶液作为电解质 B. 放电时，Li+透过固体电解质向Cu极移动 C. 通空气时铜被腐蚀，表面产生Cu2O D. 放电时，正极的电极反应式为：O2+2H2O+4e-═4OH-‎ ‎26．锂—液态多硫电池具有能量密度高、储能成本低等优点，以熔融金属锂、熔融硫和多硫化锂[Li2Sx(2≤x≤8)]分别作两个电极的反应物，固体Al2O3 陶瓷(可传导Li+)为电解质，其反应原理如图所示。下列说法错误的是 A. 该电池比钠一液态多硫电池的比能量高 B. 放电时，内电路中Li+的移动方向为从a 到b C. Al2O3 的作用是导电、隔离电极反应物 D. 充电时，外电路中通过0.2mol 电子，阳极区单质硫的质量增加3.2g ‎27．正在研发的锂空气电池能量密度高、成本低，可作为未来电动汽车的动力源，其工作原理如图。下列有关该电池的说法正确的是 A. 有机电解液可以换成水性电解液 B. 放电时，外电路通过2 mol 电子，消耗氧气11.2 L C. 放电和充电时，Li+迁移方向相同 D. 电池充电时，在正极上发生的反应为4OH--4e-= O2↑+2H2O ‎28．在固态金属氧化物燃料电解池中，以H2—CO混合气体为燃料，基本原理如右图所示。下列说法不正确的是 A. Y极是原电池的正极，发生还原反应 B. 负极的电极反应式是：H2－2eˉ＋O2ˉ＝H2O CO－2eˉ＋O2ˉ＝ CO2‎ C. 总反应可表示为：H2＋CO＋O2 ＝ H2O＋CO2‎ D. 同温同压下两极消耗的气体的体积之比是1︰1‎ ‎29．全固态锂硫电池能量密度高、成本低，其工作原理如图所示，其中电极a常用掺有石墨烯的S8材料，电池反应为：16Li+xS8=8Li2Sx（2≤x≤8）。下列说法正确的是 A. 电池工作时，负极可发生反应：2Li2S6+2Li++2e-=3Li2S4‎ B. 电池充电时间越长，电池中的Li2S2量越多 C. 电解质中加入硫酸能增强导电性 D. 电池工作时，外电路中流过0.02 mol电子，负极材料减重0.14 g ‎30．2019年12月，华为宣布: 利用锂离子能在石墨烯表面和电极之间快速大量穿梭运动的特性，开发出石墨烯电池，电池反应式为LixC6+Li1-xCoO2C6+LiCoO2，其工作原理如图所示。下列关于该电池的说法不正确的是 A. 该电池若用隔膜可选用质子交换膜 B. 石墨烯电池的优点是提高电池的储锂容量进而提高能量密度 C. 充电时，LiCoO2极 发生的电极反应为: LiCoO2-xe-=Li1-xCoO2+xLi+‎ D. 废旧的该电池进行“放电处理”让Li+从石墨烯中脱出而有利于回收 ‎31．全固态锂硫电池能量密度高、成本低，其工作原理如图所示，其中电极a常用掺有石墨烯的S8材料，电池反应为：16Li+xS8=8Li2Sx（2≤x≤8）。下列说法错误的是 A. 电池工作时，正极可发生反应：2Li2S6+2Li++2e−=3Li2S4‎ B. 电池工作时，外电路中流过0.02 mol电子，负极材料减重0.14 g C. 石墨烯的作用主要是提高电极a的导电性 D. 电池充电时间越长，电池中Li2S2的量越多 ‎32．近年来AIST 报告正在研制一种“高容量、低成本”锂铜空气燃料电池，该电池通过一种复杂的铜腐蚀现象产生电力，整个反应过程中，铜相当于催化剂，装置如图所示。下列说法不正确的是 A. 放电时，Li+透过固体电解质向Cu极移动 B. 放电时，正极的电极反应式为O2+4e-+2H2O=4OH-‎ C. 空气的作用是把铜表面氧化为Cu2O D. 锂电极减轻1.4g 时，至少需通入空气约5.6L （标准状况下）‎ ‎33．一种锂铜可充电电池，工作原理如图。在该电池中，非水系电解液和水系电解液被锂离子固体电解质陶瓷片(LISICON)隔开。下列说法不正确的是 A. 陶瓷片允许Li+通过，不允许水分子通过 B. 放电时，N为电池的正极 C. 充电时，阴极反应为：Li+ +e-=Li D. 充电时，接线柱A应与外接电源的正极相连 ‎34．锂空气电池是一种新型的二次电池，其放电时的工作原理如下图所示。下列说法正确的是 A. 电解液中，Li+由多孔电极迁移向锂电极 B. 该电池放电时，负极发生了还原反应 C. 充电时，电池正极的反应式为Li2O2=2Li++O2↑+2e-‎ D. 电池中的电解液可以是有机电解液或稀盐酸等 ‎35．锂-液态多硫电池具有能量密度高、储能成本低等优点，以熔融金属银、熔融硫和多硫化锂分别作两个电极的反应物，固体Al2O3 陶瓷(可传导Li+)为电解质，其反应原理如图所示。下列关于其说法错误的是 A. 放电时，电极B为正极 B. 充电时内电路中Li+的移动方向为从B到A C. 该电池的适宜工作温度应该在Al2O3 的熔点和沸点之间 D. 充电时，阳极反应为Sx2--2e-=xS ‎36．如图是一种利用锂电池“固定CO2”的电化学装置，在催化剂的作用下，该电化学装置放电时可将CO2转化为C和Li2CO3，充电时选用合适催化剂，仅使Li2CO3发生氧化反应释放出CO2和02。下列说法中正确的是 A. 该电池充电时，阳极反应式为:C+2Li2CO3-4e-=3CO2↑+4Li B. 该电池放电时,Li+向电极X方向移动 C. 该电池充电时，电极Y与外接直流电源的负极相连 D. 该电池放电时，每转移4mol电子，理论上生成1molC ‎37．特斯拉全电动汽车使用的是钴酸锂电池，其工作原理如下图，A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，隔膜只允许Li+通过，电池反应式LixC6+Li1-xCoO2C6+LiCoO2。下列说法不正确的是 A. 放电时电子从A极通过导线流向B极 B. 放电时A是负极 C. 放电时Li+从右向左定向迁移 D. 钴酸锂电池为二次电池 ‎38．全固态锂硫电池能量密度高、成本低，其工作原理如图所示，其中电极a常用掺有石墨烯的S8材料，电池反应为：16Li+xS8=8Li2Sx（2≤x≤8）。下列说法不正确的是 A. 电池工作时，a是正极 B. 电池工作时负极反应为：Li﹣e﹣=Li+，外电路中流过0.02 mol电子，负极材料减重0.14 g C. 石墨烯的作用主要是提高电极a的导电性 D. 在此电池中加入硫酸可增加导电性 ‎39．锂硫电池是一种新型储能电池，放电时的总反应为2Li+xS=Li2Sx ‎。以该电池为电源制备甲烷的原理如图所示。‎ 下列说法正确的是 A. b为锂硫电池的负极 B. 锂硫电池的正极反应式为Li-e-=Li+‎ C. 阳极反应式为CO+3CO32-+2H2O-2e-==4HCO3-‎ D. 该装置工作时溶液中的CO32-增大 ‎40．已知：镁电池的总反应为xMg+Mo3S4MgxMo3S4,锂硫电池的总反应为2Li+SLi2S。参与电极反应的单位质量的电极材料放出电能的大小称为该电池的比能量。下列说法正确的是 A. 锂电池放电时，Mg2+向负极迁移 B. 镁电池放电时，正极发生的电极反应为Mo3S4+xMg2++2xe-==MgxMo3S4‎ C. 理论上两种电池的比能量相同 D. 图中Li 作负极，Mo3S4作阳极 ‎41．近期使用的一种可控电池——锂水电池工作原理如下图。下列说法错误的是 A. 锂电极是电池的负极[来源:学§科§网]‎ B. 正极发生的反应为: 2H2O+2e-=2OH-+ H2↑‎ C. 水中H+经固体电解质向锂电极移动 D. 理论上每消耗14g锂,转移的电子数为2NA ‎42．锂-空气电池由于具有较高的比能量而成为未来电动汽车的希望。其原理模型如图所示，下列说法不正确的是 A. 可以用LiOH溶液做电解质溶液 B. 锂既是负极材料又是负极反应物 C. 正极反应为2Li+ + O2 + 2e- Li2O2‎ D. 正极采用多孔碳材料是为了更好的吸附空气 ‎43．近年来AIST报告正在研制一种“高容量、低成本”的锂—铜空气燃料电池。该电池通过一种复杂的铜腐蚀“现象”产生电力，其中放电过程为：2Li+Cu2O+H2O=2Cu+2Li++2OH一，下列说法不正确的是 （ ）‎ A. 放电时，Li+透过固体电解质向Cu极移 B. 放电时，正极的电极反应式为O2+2H2O+4e一=4OH—‎ C. 通空气时，铜被腐蚀，表面产生Cu2O D. 通空气时，整个反应过程中，铜相当于是催化剂 ‎44．如图是一种锂钒氧化物热电池装置，电池总反应为xLi + LiV3O8 = Li1+xV3O8。工作时，需先引发铁和氯酸钾反应使共晶盐融化。已知： LiCl-KCl共晶盐熔点352℃。下列说法正确的是 A. 整个过程的能量转化只涉及化学能转化为电能 B. 放电时正极反应为：Li1+xV3O8–xe‾=LiV3O8+xLi+‎ C. 放电时Cl‾ 移向LiV3O8电极 D. Li-Si合金熔点高于352℃‎ ‎45．Li-FeS2热激活电池以固体KCl、LiCl为电解质，放电总反应为：FeS2+4Li=Fe +2Li2S，下列说法不正确的是（ ）‎ A. 负极反应式为：Li-e-=Li+ B. 正极反应式为：FeS2+4e-=Fe+2S2-‎ C. 电池放电时K+向正极移动 D. 可用KCl、LiCl的水溶液做电解质溶液 ‎46．我国科学家研发出一种新型的锂离子电池，放电时有关离子转化关系如图所示，下列说法正确的是 A. Li+透过膜除允许Li+通过外，还允许H2O分子通过 B. 放电时，进入贮罐的液体发生反应S2O82-+2Fe2+=2Fe3++2SO42-‎ C. 充电时，钛电极与外电源的负极相连 D. 充电时，电池内部发生的总反应为Li+ Fe3+=Li+Fe2+‎ ‎47．一种可连续使用的锂电池结构如图所示，下列有关该电池放电时的说法正确的是 A. 电子由Li电极经Li+透过膜进入Fe2+、Fe3+的水溶液移向Ti电极 B. Ti电极上发生的电极反应为：Fe3+ + e- ＝ Fe2+‎ C. Li+透过膜除允许Li+通过外,还允许H2O分子通过 D. 贮罐中发生的离子反应为：S2O82- + 2Fe3+ ＝ 2Fe2+ + 2SO42-‎ ‎48．锂离子电池广泛用作便携式电源，其正极材料是决定锂离子电池可逆容量与循环寿命的关键因素之一。锂二次电池一般以LiCoO2、LiFePO4等为正极材料，以石墨碳为负极材料，以溶有LPF6、LiBF4等的碳酸二乙酯(DEC) 为电解液。充电时，Li+ 从正极层状氧化物的晶格间脱出进入有机电解液，有机电解液中的Li+则进入负极，得电子后以原子形式嵌入到石墨材料的晶格中，即: 6C+xLi++xe-=LixC6，如图所示:‎ ‎（1）如图所示，已知该电池电极总反应:LiCoO2+CLi1-xCoO2+CLix，充电时，该电池的正极上的反应为_______________________。‎ ‎（2）放电时负极材料质量________(填“增加”、“减小”或“不变”)‎ ‎（3）在实验室中，可用下列方案从废旧锂离子电池的正极材料中(主要含有LiCoO2、炭粉及少量Al、Fe等) 回收钴和锂。‎ ‎①溶解过程中，通入SO2时所发生反应的化学方程式为________________________；‎ ‎②除杂过程中，所得沉淀的主要成分是___________________；(写化学式)‎ ‎③常温下，已知Ksp[Co(OH)2]=1.09×10-15，若沉淀钴时pH=9.5，则溶液中Co2+是否沉淀完全? 请列式计算说明。 _______________________________________________。‎