《再看可逆电池》再看可逆电池 - 人教版高考化学复习化学知识点练习 - 读趣百科

《再看可逆电池》再看可逆电池

1单选题

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式为:Li+2Li_0.35NiO$_2$$\underset{充电}{\overset{放电}{\rightleftarrows}}$2Li_0.85NiO$_2$.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,Li_0.85NiO$_2$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

题目答案

D

答案解析

分析:

根据锂离子电池的电池反应式为:Li+2Li_0.35NiO$_2$2Li_0.85NiO$_2$,可知,放电时,Li的化合价升高,被氧化,为原电池的负极,负极的电极反应式:Li-e_=Li_;充电时,反应逆向进行,反应物只有一种,故化合价既有升,又有降,所以既发生氧化反应又发生还原反应,也可根据Li_0.85NiO$_2$的Ni的氧化数由3.15升高到3.65,被氧化,部分Li_被还原为Li,判断出充电时,Li_0.85NiO$_2$既发生氧化反应又发生还原反应;由于Li可以与水反应,故应为非水材料;原电池工作时,阳离子向正极移动,阴离子向负极移动.

解答:

解:A、放电时,负极反应:Li-e_═Li_;正极反应:2Li_0.35NiO$_2$+e_+Li_═2Li_0.85NiO$_2$,故A正确;

B、充电时,Li_0.85NiO$_2$的Ni的氧化数由3.15升高到3.65,被氧化,部分Li_被还原为Li,故B正确;

C、Li很活泼,会与水反应,不能用水溶液,故C正确;

D、Li_向正极移动,故D错误;

故选:D.

点评:

本题考查电化学的热点-锂离子电池,根据总反应式判断出正负极和阴阳极的反应,从化合价变化的角度分析.

2多选题

(多选)LiFePO$_4$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:FePO$_4$+Li$\underset{充电}{\overset{放电}{\rightleftarrows}}$LiFePO$_4$,电池的正极材料是LiFePO$_4$,负极材料是石墨,含U导电固体为电解质.下列有关LiFePO$_4$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:FePO$_4$+Li_+e_=LiFePO$_4$

题目答案

CD

答案解析

分析:

根据电池反应可知,放电时LiFePO$_4$电池负极反应为Li-e_═Li_,正极反应为FePO$_4$+Li_+e_═LiFePO$_4$;充电时的阳极反应和原电池中正极反应相反,阴极反应和原电池中负极反应相反,根据原电池和电解池的工作原理来回答.

解答:

解:A.金属锂可以和硫酸发生化学反应,所以不能加入硫酸以提高电解质的导电性,故A错误;

B.放电时,该装置是原电池,原电池中阳离子移向正极,故B错误;

C.根据电池反应:FePO$_4$+Li$\underset{充电}{\overset{放电}{\rightleftarrows}}$LiFePO$_4$,充电时,正极材料LiFePO$_4$被消耗,质量减少,故C正确;

D.放电时,该装置是原电池,正极反应为:FePO$_4$+Li_+e_═LiFePO$_4$,故D正确;

故选CD.

点评:

本题考查化学电源新型电池知识,本题难度不大,注意根据电池反应书写电极反应式的方法,明确离子的定向移动问题.

3单选题

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钴(LiCoO$_2$),充电时LiCoO$_2$中Li被氧化,Li_迁移并以原子形式嵌入电池负极材料碳(C$_6$)中,以LiC$_6$表示.电池反应为LiCoO$_2$+C$_6$$\underset{放电}{\overset{充电}{\rightleftarrows}}$CoO$_2$+LiC$_6$,下列说法正确的是(  )

A
充电时,电池的负极反应为LiC$_6$-e_=Li_+C$_6$
B
放电时,电池的正极反应为CoO$_2$+Li_+e_=LiCoO$_2$
C
羧酸、醇等含活泼氢的有机物可用作锂离子电池的电解质
D
锂离子电池的比能量(单位质量释放的能量)低

题目答案

B

答案解析

分析:

由电解池的总反应来确定充放电时的电极反应,由于单质锂较活泼,易与羧酸以及醇反应而变质,电解质不能含有羧酸和醇.

解答:

解:A、充电时,电池的负极和阴极相连,发生得电子的还原反应,故A错误;

B、放电时,电池的正极发生得电子的还原反应,CoO$_2$+Li_+e_=LiCoO$_2$,故B正确;

C、由于单质锂较活泼,易与醇以及羧酸类物质反应而变质,电解质不能含有醇和羧酸,故C错误.

D、锂离子电池的比能量高,故D错误.

故选B.

点评:

本题考查锂电池的组成好工作原理,题目难度不大,本题注意锂电池的组成和工作原理,注意从总电池反应根据化合价的变化判断.

4单选题

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钴(LiCoO$_2$),充电时LiCoO$_2$中Li被氧化,Li_迁移并以原子形式嵌入电池负极材料碳(C$_6$)中,以LiC$_6$表示.电池反应为LiCoO$_2$+C$_6$ $\xlongequal[放电]{充电}$CoO$_2$+LiC$_6$,下列说法正确的是(  )

A
上述反应为可逆反应
B
放电时,电池的正极反应为CoO$_2$+Li_+e_=LiCoO$_2$
C
锂离子电池可以用水溶液来做电解质溶液
D
锂离子电池的比能量(单位质量释放的能量)低

题目答案

B

答案解析

分析:

由电解池的总反应来确定充放电时的电极反应,由于单质锂较活泼,易与水之间发生反应,所以不可以用水溶液来做电解质溶液,根据二次电池的工作原理来回答判断即可.

解答:

解:A、充电和放电是条件不一样的两个过程,不是可逆反应,故A错误;

B、放电时,电池的正极发生得电子的还原反应,CoO$_2$+Li_+e_=LiCoO$_2$,故B正确;

C、由于单质锂较活泼,易与水反应而变质,电解质不能用水溶液来做电解质溶液,故C错误.

D、锂离子电池的比能量高,故D错误.

故选B.

点评:

本题考查学生二次电池的工作原理知识,注意知识的归纳和整理是解题关键,难度不大.

5单选题

锂离子电池因其工作电压高(3.6V)、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:C$_6$+LiCoO$_2$Li$_1$-xCoO$_2$+Li_xC$_6$下列有关这种锂离子电池的说法错误的是(  )

A
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(Li_xC$_6$)
C
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Li$_1$-xCoO$_2$+xLi_+xe_=LiCoO$_2$

题目答案

C

答案解析

分析:

由原电池总反应可知,负极为填充了金属锂的石墨(Li_xC$_6$),反应为Li_xC$_6$-xe-=C$_6$+xLi_,正极为Li$_1$-xCoO$_2$得电子被还原为LiCoO$_2$,由于单质锂较活泼,易与水反应而变质,电解质不能含有水.

解答:

解:A、电解质为含有Li_的物质,故A正确;

B、负极发生氧化反应,为填充了金属锂的石墨(Li_xC$_6$),反应为Li_xC$_6$-xe-=C$_6$+xLi_,故B正确;

C、由于单质锂较活泼,易与水反应而变质,电解质不能含有水,故C错误.

D、正极为Li$_1$-xCoO$_2$得电子被还原为LiCoO$_2$,正极反应为Li$_1$-xCoO$_2$+xLi_+xe_=LiCoO$_2$,故D正确.

故选C.

点评:

本题考查锂电池的组成好工作原理,题目难度不大,本题注意锂电池的组成和工作原理,注意从总电池反应根据化合价的变化判断.

6单选题

某新型可充电电池,能长时间保持稳定的放电电压.该电池的总反应为:3Zn+2K$_2$FeO$_4$+8H$_2$O$\underset{充电}{\overset{放电}{\rightleftarrows}}$3Zn(OH)$_2$+2Fe(OH)$_3$+4KOH,以下说法不正确的是(  )

A
放电时负极反应为:Zn-2e_+2OH_=Zn(OH)$_2$
B
放电时正极反应为:FeO$_4$_+4H$_2$O+3e_=Fe(OH)$_3$+5OH_
C
放电时每转移3mol电子,正极有1molK$_2$FeO$_4$被氧化
D
充电时阳极附近溶液的碱性减弱

题目答案

C

答案解析

分析:

根据电池的总反应可知,高铁电池放电时必定是锌在负极失去电子,电极反应式为Zn-2e_+2OH_=Zn(OH)$_2$,高铁酸钠在正极得到电子,电极反应式为FeO$_4$_+4H$_2$O+3e_=Fe(OH)$_3$+5OH_,根据电极反应式可判断电子转移的物质的量与反应物之间的关系,充电时,阳极上氢氧化铁转化成高铁酸钠,电极反应式为Fe(OH)$_3$+5OH_=FeO$_4$_+4H$_2$O+3e_,阳极消耗OH_离子,碱性要减弱.

解答:

解:A、根据电池的总反应可知,高铁电池放电时必定是锌在负极失去电子,电极反应式为Zn-2e_+2OH_=Zn(OH)$_2$,故A正确;

B、高铁酸钠在正极得到电子,发生还原反应,电极反应式为FeO$_4$_+4H$_2$O+3e_=Fe(OH)$_3$+5OH_,故B正确;

C、放电时正极反应为FeO$_4$_+4H$_2$O+3e_=Fe(OH)$_3$+5OH_,每转移3mol电子,正极有1molK$_2$FeO$_4$被还原,故C错误;

D、充电时,阳极上氢氧化铁转化成高铁酸钠,电极反应式为Fe(OH)$_3$+5OH_=FeO$_4$_+4H$_2$O+3e_,阳极消耗OH_离子,碱性要减弱,故D正确.

故选C.

点评:

本题考查运用原电池、电解等基础理论解决新情景问题的能力,试题又跟能源问题相联系使试题很有吸引力,本题难度不大,注意掌握电极反应式的书写.

7单选题

可以将反应Zn+Br$_2$=ZnBr$_2$设计成可充电电池,下列4个电极反应①Br$_2$+2e_=2Br_ ②2Br_-2e_=Br$_2$ ③Zn-2e_=Zn_ ④Zn_+2e_=Zn其中表示充电时的阳极反应和放电时的负极反应的分别是(  )

A
②和③
B
②和①
C
③和①
D
④和①

题目答案

A

答案解析

分析:

放电时,负极上活泼金属失去电子发生氧化反应;充电时,阳极上阴离子失去电子发生氧化反应,据此分析解答.

解答:

解:充电时,阳极上电解质溶液中的阴离子失去电子发生氧化反应,所以是溴离子失去电子发生氧化反应生成溴单质,电极反应式为2Br_-2e_=Br$_2$ ;放电时,较活泼的金属锌失去电子发生氧化反应,电极反应式为Zn-2e_=Zn_,

故选A.

点评:

本题考查了原电池和电解池原理,难度不大,明确原电池和电解池电极上发生反应的类型是解本题的关键.