《鋰電池的電化學(xué)原理》課后習(xí)題

《鋰電池的電化學(xué)原理》課后習(xí)題

1.一種可充電鋰?空氣電池如圖所示。當(dāng)電池放電時，02與Li+在多孔碳材料電極處生成

Li2O2..v（戶0或1）。下列說法正確的是（）

A.放電時，多孔碳材料電極為負(fù)極

B.放電時，外電路電子由多孔玻材料電極流向鋰電極

C.充電時，電解質(zhì)溶液中Li+向多孔碳材料區(qū)遷移

|mv少九帙句

D.充電時，電池總反應(yīng)為LizCh-x=2Li+（1-0.5x）02非水電解質(zhì)/高聚物隔膜

2.鋰（Li）一空氣電池的工作原理如圖所示下列說法不近碰的是（）

A.金屬鋰作負(fù)極，發(fā)生氧化反應(yīng)

B.Li+通過有機電解質(zhì)向水溶液處移動有機電解質(zhì)

C.正極的電極反應(yīng)：。2+公-=20"固體電解質(zhì)腹

電解質(zhì)水溶液

D.電池總反應(yīng)：4Li+O2+2H2O=4LiOH

3.全固態(tài)鋰硫電池能量密度高、成本低,其工作原理如圖所示，其中電極a常用摻有石墨

烯的S8材料，電池反應(yīng)為16Li+\S8=8Li2sM2448）。下列說法錯誤的是（）

A.電池工作時，正極可發(fā)生反應(yīng)：2Li2s6+2Li++2e—=3Li2S4

B.電池工作時，外電路中流過0.02mol電子，負(fù)極材料減重0.14g

C.石墨烯的作用主要是提高電極a的導(dǎo)電性

D.電池充電時間越長，電池中Li2s2的量越多

4.某電動汽車配載一種可充放電的鋰離子電池。放電時電池的總反應(yīng)為：Li,.xCoO2+LixC6

=LiCoO2+C6（x<l）o下列關(guān)于該電池的說法不正確的是（）

A.放電時，Li,在電解質(zhì)中由負(fù)極向正極遷移

B.放電時，負(fù)極的電極反應(yīng)式為LixCe—xe-=xLi，+C6

C.充電時,若轉(zhuǎn)移Imole-,石CC6電極將增重7xg

D.充電時，陽極的電極反應(yīng)式為LiCoO2—xe-=LizCoO2+xLi+

5.2013年3月我國科學(xué)家報道了如圖所示的水溶液鋰離子電池體系。下列敘述錯誤的是

（）

A.a為電池的正極

B.電池充電反應(yīng)為LiMmCXi=LiitMn2O4+xLi

C.放電時，a極鋰的化合價發(fā)生變化

D.放電時，溶液中Li，從b向a遷移

6.已知：鋰離子電池的總反應(yīng)為LiK+Lii￡OO2

充電、

^g-C+LiCoO,

充電

鋰硫電池的總反應(yīng)為2Li+S^^Li2s有關(guān)上述兩種電池說法正確的是（）

A.鋰離子電池放電時，向負(fù)極遷移

B.鋰硫電池充電時，鋰電極發(fā)生還原反應(yīng)

C.理論上兩種電池的比能量相同

D.下圖表示用鋰離子電池給鋰硫電池充電

7.“ZEBRA”蓄電池的結(jié)構(gòu)如圖所示，電極材料多孔Ni/NiCb和金屬鈉之間由鈉離子導(dǎo)體制

作的陶瓷管相隔。下列關(guān)于該電池的敘述錯誤的是（）

I-1+

NaAlCL,—

多孔Ni/NiCh-

鈉離廣導(dǎo)體一

液體金屬鈉一

鋼殼一

A.電池反應(yīng)中有NaCl生成B.電池的總反應(yīng)是金屬鈉還原三價鋁離子

C.正極反應(yīng)為NiC12+2b=Ni+2clD.鈉離子通過鈉離子導(dǎo)體在兩電極間移動

8.熱激活電池可用作火箭、導(dǎo)彈的工作電源。一種熱激活電池的基本結(jié)構(gòu)如圖所示，其中

作為電解質(zhì)的無水LiCl—KC1混合物受熱熔融后，電池即可瞬間輸出電能。該電池總反應(yīng)

為PbSCh+2LiCl+Ca=CaCb+LizSCh+Pb。下列有關(guān)說法正確的是（）

A.正極反應(yīng)式：Ca+2Cr—2e-=CaCh

B.放電過程中，Li+向負(fù)極移動

C.每轉(zhuǎn)移0.1mol電子，理論上生成20.7gPb

D.常溫時，在正負(fù)極間接上電流表或檢流計，指針不偏轉(zhuǎn)

9.鋰鎰電池的體積小、性能優(yōu)良，是常用的一次電池。該電池反應(yīng)原理如圖所示，其中電

解質(zhì)LiCICh。溶于混合有機溶劑中，Li+通過電解質(zhì)遷移入MnO?晶格中，生成

LiMnOzo回答下列問題：,_____,

LiClO4

LiMnO

旭合有機2

溶劑

（1）外電路的電流方向是由極流向極。（填字母）

（2）電池正極反應(yīng)式為o

（3）是否可用水代替電池中的混合有機溶劑？（填“是”或

原因是_______

“否”），

10.鋰離子電池的應(yīng)用很廣，其正極材料可再生利用。某鋰離子電池正極材料有鉆酸鋰（LiCo

。2）、導(dǎo)電劑乙塊黑和鋁箔等。充電時，該鋰離子電池負(fù)極發(fā)生的反應(yīng)為6C+xLi++xe=Li、

C6o現(xiàn)欲利用以下工藝流程回收正極材料中的某些金屬資源（部分條件未給出）。

「濾液屈涸體

」濾渣一酸浸一調(diào)PH卜過濾T

------------修濾液…

NaOH溶液

H2so4、H2O2

水相（Li2s。4溶液）

廣有機相一再生利用

有機相一＞反萃取一--------n——L濾渣

L?水相（COSO4溶液）—沉鉆—過濾~\

匕廣1-----JC0C03固體

NH4HCO3溶液

回答下列問題:

（5）充放電過程中，發(fā)生LiCoCh與LirxCoCh之間的轉(zhuǎn)化，寫出放電時電池反應(yīng)方程

式0

（6）上述工藝中，“放電處理”有利于鋰在正極的回收,其原因

是o在整個回收工藝中,可回收到的金屬化合物有.

（填化學(xué)式）。

答案及解析

1.

【答案】D

【解析】

A由題意知，放電時負(fù)極反應(yīng)為Li-b=Li\正極反應(yīng)為（2-#O2+4LJ+4e=2Li2O2-

.G=0或1）,電池總反應(yīng)為（1—當(dāng)Ch+2Li=Li2O2-xo該電池放電時，金屬鋰為負(fù)極，多

孔碳材料為正極，A項錯誤；

B該電池放電時，外電路電子由鋰電極流向多孔碳材料電極，B項錯誤；

C該電池放電時，電解質(zhì)溶液中的Li）向多孔碳材料區(qū)遷移，充電時目解質(zhì)溶液中的Li,向

鋰材料區(qū)遷移，C項錯誤；

D充電時電池總反應(yīng)為Li202r=2Li+（l-QO2，D項正確。

2.

【答案】C

【解析】

A金屬鋰失電子作負(fù)極，發(fā)生氧化反應(yīng)，A項正確：

B在原電池內(nèi)電路中，陽離子向正極運動，B項正確。

C正極浸在電解質(zhì)水溶液中，故正極反應(yīng)為：O2+*+2H2O=40HC項錯誤；

D電池總反應(yīng)4Li+O2+2H2O=4LiOH,D項正確。

3.

【答案】D

【解析】

A原電池工作時，正極發(fā)生一系列得電子的還原反應(yīng)，即：Li2s8-Li2s6-Li2s4-Li2s2,其

中可能有2Li2s6+2Li++2e-=3Li2s4,A項正確；

B該電池工作時，每轉(zhuǎn)移0.02mol電子，負(fù)極有0.02molLi（質(zhì)量為0.14g）被氧化為Li+,

則負(fù)極質(zhì)量減少0.14g,B項正確；

C石墨烯能導(dǎo)電，利用石典烯作電極，可提高電極a的導(dǎo)電性，C項正確；

D充電過程中，Li2s2的量逐漸減少，當(dāng)電池充滿電時，相當(dāng)于達到平衡狀態(tài)，電池中Li2s2

的量趨于不變，故不是電池充電時間越長，電池中Li2s2的量越多，D項錯誤。

4.

【答案】c

【解析】

A該電池放電時是原電池，帶正電荷的陽離子向正極移動，A項正確；

+

B放電時負(fù)極失去電子，電極反應(yīng)式為LitCo-xe-=xLi4-C6,B正確；

+

C充電時是電解池，陰極石墨(C6)發(fā)生還原反應(yīng)：xLi4-C64-xe-=LivCo若轉(zhuǎn)移1mol電子，

則石墨C6電極增重7g,陽極失去電子發(fā)生氧化反應(yīng),電極反應(yīng)式為LiCoOa-xe=口-￡。02

+xLi+,C項錯誤；

D放電時,正極LiiCoCh極中Co得電子，電極反應(yīng)式為Lii-xCoO2+xLi++xe=得CoCh，

所以充電時陽極反應(yīng)式與之相反，D項正確。

5.

【答案】C

【解析】

A圖示所給出的是原電池裝置。由圖示分析，金屬鋰易失電子，由原電池原理可知，含有鋰

的一端為原電池的負(fù)極，即b為負(fù)極，a為正極，A項正確；

B電池充電時為電解池，反應(yīng)式為原電池反應(yīng)的逆反應(yīng)，B項正確；

C放電時，a極為原電池的正極，發(fā)生還原反應(yīng)的是Mn元素，鋰元素的化合價沒有變化，

C項錯誤；

D放電時為原電池，Li1■為陽離子，應(yīng)向正極(a極)遷移，D項正確。

6.

【答案】B

【解析】

A鋰離子電池放電時，為原電池，陽離子Li卡移向正極，A項錯誤：

B鋰硫電池充電時，為電解池，鋰電極發(fā)生還原反應(yīng)生成Li,B項正確；

C電池的比能量是指參與電極反應(yīng)的單位質(zhì)量的電極材料放出電能的多少，兩種電池材料不

同，顯然其比能量不同，C項錯誤；

D由圖可知，鋰離子電池的電極材料為C和LiCoCh，應(yīng)為該電池放電完全所得產(chǎn)物，而鋰

硫電池的電極材料為Li和S,應(yīng)為該電池充電完全所得產(chǎn)物，故此時應(yīng)為鋰硫電池給鋰離

子電池充電的過程，D項錯誤。

7.

【答案】B

【解析】

A結(jié)合蓄電池裝置圖，利用原電池原理分析相關(guān)問題。負(fù)極反應(yīng)為Na—e-=Na+,正極反應(yīng)

為NiCl2+2e-=Ni+2Cr,故電池反應(yīng)中有NaCl生成,A項正確：

B電池的總反應(yīng)是金屬鈉還原二價銀離子；B項錯誤；

C正極上NiCL發(fā)生還原反應(yīng)，電極反應(yīng)為NiCL+2e-=Ni+2C廣，C項正確；

D鈉在負(fù)極失電子，被氧化生成Na',Na'通過鈉離子導(dǎo)體在兩電極間移動，D項正確。

8.

【答案】D

【解析】

A正極應(yīng)得到電子發(fā)生還原反應(yīng)，A項錯誤；

B放電時為原電池，陽離子移向正極，B項錯誤；

C每轉(zhuǎn)移0.1mol電子，根據(jù)電子守恒，應(yīng)生成0.05molPb,質(zhì)量為10.35g,C項錯誤；

D常溫下，電解質(zhì)不能熔融形成自由移動的離子，所以不能導(dǎo)電，故指針不偏轉(zhuǎn)，D項正確。

9.【答案】

(1)