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,下列叙述错误的是( )
分析:
锂离子电池中,b电极为Li,放电时,Li失电子为负极,Li$_1$-xMn$_2$O$_4$得电子为正极;充电时,Li_在阴极得电子,LiMn$_2$O$_4$在阳极失电子;据此分析.
解答:
解:A、锂离子电池中,b电极为Li,放电时,Li失电子为负极,Li$_1$-xMn$_2$O$_4$得电子为正极,所以a为电池的正极,故A正确;
B、充电时,Li_在阴极得电子,LiMn$_2$O$_4$在阳极失电子,电池充电反应为LiMn$_2$O$_4$=Li$_1$-xMn$_2$O$_4$+xLi,故B正确;
C、放电时,a为正极,正极上Li$_1$-xMn$_2$O$_4$中Mn元素得电子,所以锂的化合价不变,故C错误;
D、放电时,溶液中阳离子向正极移动,即溶液中Li_从b向a迁移,故D正确;
故选C.
点评:
本题考查了锂电池的组成和工作原理,题目难度中等,本题注意把握原电池和电解池的组成和工作原理,注意根据电池反应中元素化合价的变化来判断正负极.
锂离子电池的应用很广,其正极材料可再生利用.某离子电池正极材料有钴酸锂(LiCoO$_2$),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_=Li_xC$_6$,充放电过程中,正极发生LiCoO$_2$与Li$_1$-xCoO$_2$之间的转化.下列有关说法不正确的是( )
分析:
充电时为电解池;放电时为原电池,负极失电子发生氧化反应,正极得电子发生氧化反应,阳离子向正极移动,阴离子向负极移动.
解答:
解:A、放电时为原电池,负极失电子发生氧化反应,则负极反应式为:Li_xC$_6$-xe_=6C+xLi_,故A正确;
B、钴酸锂(LiCoO$_2$)中Li为+1价,O为-2价,则钴元素的化合价为+3,故B正确;
C、放电时,正极得电子发生氧化反应,即发生Li$_1$-xCoO$_2$转化为LiCoO$_2$的反应,故C错误;
D、放电时,阳离子向正极移动,则锂离子向正极移动,故D正确.
故选C.
点评:
本题考查锂电池的组成和工作原理,题目难度不大,本题注意锂电池的组成和工作原理,注意根据化合价的变化判断正负极的反应.
锂离子电池已经成为应用最广泛的可充电电池.某种锂离子电池的结构示意图:其中两极区间的隔膜只允许Li_通过.电池充电时的总反应化学方程式为:LiC_oO$_2$=Li$_1$-xC_oO$_2$+xLi.关于该电池的推论错误的是( )
分析:
A、原电池中,阳离子移向正极;
B、原电池的负极发生失电子的氧化反应;
C、电解池的阴极发生得电子的还原反应;
D、电解池是将电能转化为化学能的装置.
解答:
解:A、放电时,是原电池的工作原理,在原电池中,阳离子Li_移向正极,故A正确;
B、放电时,是原电池的工作原理,原电池的负极发生失电子的氧化反应,即xLi-xe_=xLi_,故B正确;
C、充电时,属于电解池的工作原理,电解池的阴极发生得电子的还原反应,即锂元素被还原,故C错误;
D、充电时,属于电解池的工作原理,电解池是将电能转化为化学能的装置,故D正确.
故选C.
点评:
本题考查学生原电池和电解池的工作原理知识,属于二次电池的考查,难度中等.
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:Li$_1$-xCoO$_2$+LixC$\underset{放电}{\overset{充电}{\rightleftarrows}}$LiCoO$_2$+6C,下列说法错误的是( )
分析:
A、放电时,负极上失电子化合价升高,发生氧化反应;
B、干冰是分子晶体,没有自由移动的离子;
C、充电时,得电子化合价降低的物质发生还原反应;
D、放电时,该装置是原电池,原电池工作时,外电路上电流从正极流向负极.
解答:
解:A、放电时,负极上LiCoO$_2$失电子化合价升高生成Li$_1$-xC_OO$_2$和Li_,所以负极为LiCoO$_2$,故A正确;
B、干冰是分子晶体,没有自由移动的离子,不能充当电解质,故B错误;
C、根据Li$_1$-xCoO$_2$+LixC$\underset{放电}{\overset{充电}{\rightleftarrows}}$LiCoO$_2$+6C知,充电时,Li$_1$-xCoO$_2$ 中Co元素得电子发生还原反应,所以发生还原反应的物质是Li$_1$-xCoO$_2$,阴极反应:Li$_1$-xCoO$_2$+xLi++xe-═LiCoO$_2$故C正确;
D、根据Li$_1$-xCoO$_2$+LixC$\underset{放电}{\overset{充电}{\rightleftarrows}}$LiCoO$_2$+6C知,放电时,电极LiCoO$_2$失电子发生氧化反应作负极,碳棒作正极,外电路上电流从正极沿导线流向负极,所以外电路上的“→”表示放电时的电子方向,故D正确.
故选B.
点评:
本题以新型电池为载体考查了原电池和电解池原理,难度较大,能根据电池反应式正确判断原电池和电解池反应是解本题的关键.
某锂离子二次电池装置如图所示,其放电时的总反应为Li$_1$-xCoO$_2$+Li_xC$_6$═6C+LiCoO$_2$.下列说法正确的是( )
分析:
放电时的反应为Li$_1$-xCoO$_2$+Li_xC$_6$=6C+LiCoO$_2$,Co元素的化合价降低,C元素的化合价升高,结合原电池中负极发生氧化反应,正极发生还原反应来解答.
解答:
解:A.原电池工作时Li$_1$-xCoO$_2$中Co元素的化合价降低,被还原,为正极反应,故A错误;
B.充电时LiCoO$_2$被氧化生成Li$_1$-xCoO$_2$,质量减少,故B错误;
C.充电时以及发生还原反应,应生成Li,故C错误;
D.放电时,正极发生还原反应,反应为xLi+Li$_1$-xCoO$_2$+xe_═LiCoO$_2$,故D正确.
故选D.
点评:
本题考查了二次电池,为高频考点,侧重于对原电池原理和电解池原理的考查,题目难度中等,注意根据电池总反应判断正负极材料及电极反应.
锂离子电池的应用很广,某种锂离子电池反应原理是:Li$_1$-xCoO$_2$+LiC$_6$$\underset{充电}{\overset{放电}{\rightleftarrows}}$LiCoO$_2$+Li$_1$-xC$_6$下列说法正确的是( )
分析:
A、原电池放电时,阳离子移向正极,阴离子移向负极.
B、原电池放电时,正极上得电子发生还原反应.
C、电子不能通过有机电解液;
D、充电时,阳极上发生失电子的氧化反应;
解答:
解:A、原电池放电时,阳离子移向正极,阴离子移向负极,所以Li_向正极区移动,故A错误;
B、放电时,正极上发生得电子的还原反应,Li$_1$-xCoO$_2$+xLi_+xe_=LiCoO$_2$,故B错误;
C、电子不能通过有机电解液,故C错误;
D、充电时,阳极上发生失电子的氧化反应,LiCoO$_2$-xe_=Li$_1$-xCoO$_2$+xLi_,故D正确;
故选D.
点评:
本题考查了化学电源新型电池,根据原电池和电解池各个电极上得失电子及发生的反应来分析解答,仔细阅读题干并能正确理解题给信息,难度中等.