高考化学原电池

高考化学原电池

（一）锂电池

（2014全国新课标2）12．2013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

A．a为电池的正极

B．电池充电反应为LiMn2O4=Li1-x Mn2O4+xLi

C．放电时，a极锂的化合价发生变化

D．放电时，溶液中的Li+从b向a迁移

【答案】C【解析】根据题给装置图判断，

电极b是原电池的负极，电极反应式为Li-e- =Li+，

电极a是原电池的正极，电极反应为Li1-x Mn2O4 +xLi+ +xe- = LiMn2O4。

A、综上所述，a是原电池的正极，A正确；

B、根据正负极的电极反应可知，

电池放电总反应为Li1-x Mn2O4+xLi=LiMn2O4

电池充电总反应为LiMn2O4=Li1-x Mn2O4+xLi，B正确；

C、放电时，a极锰的化合价发生变化，Li的化合价没有变化，C错误；

D、放电时，溶液中的Li+从b向a迁移，D正确。

（2014天津）6．已知：锂离子电池的总反应为Li x C＋Li1－x CoO2C＋LiCoO2

锂硫电池的总反应2Li＋S Li2S

有关上述两种电池说法正确的是()

A．锂离子电池放电时，Li＋向负极迁移

B．锂硫电池充电时，锂电极发生还原反应

C．理论上两种电池的比能量相同

D．下图表示用锂离子电池给锂硫电池充电

【答案】B 【解析】1、根据题给装置图判断，锂离子电池电极反应式如下：

电极C是原电池的负极，电极反应式为Li x C-xe- =xLi++C

电极LiCoO2是原电池的正极，电极反应为Li1－x CoO2+ xLi+ +xe- = LiCoO2。（与上一题电极反应式书写相似）

2、锂硫电池电极反应式如下：

电极Li是原电池的负极，电极反应式为Li-e- =Li+

电极S是原电池的正极，电极反应为S+ 2Li+ +2e- = Li2S。

A、电池工作时，阳离子(Li＋)向正极迁移，A项错误；

B、锂硫电池充电时，锂电极上发生Li＋得电子生成Li的还原反应，B项正确；

C、两种电池负极材料不同，故理论上两种电池的比能量不相同，C项错误；

D、根据电池总反应知，生成碳的反应是氧化反应，因此碳电极作电池的负极，而锂硫电池中单质锂作电池

的负极，给电池充电时，电池负极应接电源负极，即锂硫电池的锂电极应与锂离子电池的碳电极相连，D项错误。

（2014年海南）16．（9分）锂锰电池的体积小、性能优良，是常用的一次电池。该电池反应原理如图所示，其中电解质LiClO4。溶于混合有机溶剂

中，Li+通过电解质迁移入MnO2晶格中，生成LiMnO2。

【解析】电极a是原电池的负极，电极反应式为Li-e- =Li+，

电极b是原电池的正极，电极反应为MnO2 +Li+ +e- = LiMnO2。

（2013全国卷）锂离子电池的应用很广，其正极材料可再生利用．某锂离子电

池正极材料有钴酸锂（LiCoO2）、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-═LixC6．现欲利用以下工艺流程回收正极材料中的某些金属资源（部分条件未给出）．

回答下列问题：

（1）LiCoO2中，Co元素的化合价为

+3

（2）写出“正极碱浸”中发生反应的离子方程式

2Al+2OH-+2H2O=2AlO2-+3H2↑

．

（3“酸浸”一般在80℃下进行，写出该步骤中发生的所有氧化还原反应的化学方程式

2LiCoO2 + 3H2SO4 + H2O2Li2SO4 + 2CoSO4 + O2↑+ 4H2O

2H2O22H2O + O2↑；可用盐酸代替H2SO4和H2O2的混合液，但缺点是

有氯气生成，污染较大

．

（4）写出“沉钴”过程中发生反应的化学方程式

．CoSO4 + 2NH4HCO3 = CoCO3↓+ (NH4)2SO4 +CO2↑+ H2O

（5充放电过程中，发生LiCoO2与Li1-x CoO2之间的转化，写出放电时电池反应方程式

Li1-x CoO2 + Li x C6 = LiCoO2 + 6C．

（6）上述工艺中，“放电处理”有利于锂在正极的回收，其原因是

Li+从负极中脱出，经由电解质向正极移动并进入正极材料中

．在整个回收工艺中，可回收到的金属化合物有

Al（OH）3、CoCO3、Li2SO4．

分析：（1）根据化合物中，化合价的代数和为0判断；

（2）碱浸正极时，铝和氢氧根离子反应生成偏铝酸根离子和氢气；

（3）根据所加入的反应物以及生成物结合质量守恒定律来书写化学方程式；由题中信

息知LiCoO2具有强氧化性，加入盐酸有污染性气体氯气生成；

（4）“沉钴”过程中硫酸钴和碳酸氢铵反应生成碳酸钴沉淀；

（5）放电时，Li1-x CoO2和Li x C6发生氧化还原反应生成LiCoO2和C；

（6）“放电处理”有利于锂在正极的回收，Li+从负极中脱出，经由电解质向正极移动，

在整个回收工艺中，可回收到的金属化合物有Al（OH）3、CoCO3、Li2SO4．

解答：解：（1）根据化合物中，化合价的代数和为0知，LiCoO2中，Co元素的化合价为+3价，故答案为：+3；

（2）正极中含有铝，铝易溶于强碱溶液生成AlO2-，反应的离子方程式为

2Al+2OH-+2H2O=2AlO2-+3H2↑，

故答案为：2Al+2OH-+2H2O=2AlO2-+3H2↑；

（3）酸浸时反应物有硫酸、过氧化氢以及LiCoO2，生成物有Li2SO4和CoSO4，反应方程式为：2LiCoO2+H2O2+3H2SO4=Li2SO4+2CoSO4+O2↑+4H2O，由题中信息知LiCoO2具有强氧化性，加入盐酸有污染性气体氯气生成，

故答案为：2LiCoO2+H2O2+3H2SO4=Li2SO4+2CoSO4+O2↑+4H2O；有氯气生成，污染较大；（4）“沉钴”过程中硫酸钴和碳酸氢铵反应生成碳酸钴沉淀、硫酸铵、二氧化碳和水，反应方程式为CoSO4+2NH4HCO3=CoCO3↓+（NH4）2SO4+CO2↑+H2O，

故答案为：CoSO4+2NH4HCO3=CoCO3↓+（NH4）2SO4+CO2↑+H2O；

（5）充放电过程中，Li1-x CoO2和Li x C6发生氧化还原反应生成LiCoO2和C，反应方程式为：Li1-x CoO2+Li x C6=LiCoO2+6C，

故答案为：Li1-x CoO2+Li x C6=LiCoO2+6C；

（6）放电时，负极上生成锂离子，锂离子向正极移动并进入正极材料中，所以“放电

处理”有利于锂在正极的回收，根据流程图知，可回收到的金属化合物有Al（OH）3、CoCO3、Li2SO4，

故答案为：Li+从负极中脱出，经由电解质向正极移动并进入正极材料中；Al（OH）3、CoCO3、Li2SO4．