2024年高中化學(xué) 第4章 第2節(jié) 二次電池

高考復(fù)習(xí)材料

二次電池專練

一、鋰離子電池

1.新型LiFePC）4可充電鋰離子動(dòng)力電池以其獨(dú)特的優(yōu)勢成為綠色能源的新寵。已知該電池放

++

電時(shí)的電極反應(yīng)式為正極：FePO4+Li+e-^=LiFePO4,負(fù)極：Li—e^^=Li?下列說法正

確的是（）

A.充電時(shí)電池反應(yīng)為FePO4+Li++e=LiFePO4

B.放電時(shí)電池內(nèi)部Li+向負(fù)極移動(dòng)

C.充電時(shí)動(dòng)力電池的陽極應(yīng)與外接電源的正極相連

D.放電時(shí)，在正極上Li+得電子被還原

答案C

解析根據(jù)原電池的電極反應(yīng)得到電池總反應(yīng)：FePO4+Li=LiFePO4,則充電時(shí)電池反應(yīng)

為LiFePC）4=FePO4+Li,A錯(cuò)誤；根據(jù)原電池的正極反應(yīng)：FePO4+Li++e-=LiFePO4

判斷放電時(shí)電池內(nèi)部Li+向正極移動(dòng)，Li元素的化合價(jià)未變，鐵元素得到電子，化合價(jià)發(fā)生

變化，B、D錯(cuò)誤；充電時(shí)動(dòng)力電池上的陽極應(yīng)與外接電源的正極相連，發(fā)生氧化反應(yīng)：LiFePC%

-e-=FePO4+Li+,C正確。

2.（2024?湖南株洲市第一中學(xué)高二期末）銃酸鋰是一種可充電鋰離子電池的電極材料，該電池

的反應(yīng)方程式為LiirMn2O4+LixC6—疆匚LiMn2C）4+C6（x<l）。下列說法錯(cuò)誤的是（）

離子交換膜

A.放電時(shí)，b為正極，電極反應(yīng)式為LijMn2O4+xLi++xe-=LiMn2C）4

B.放電時(shí)，Li+由a極區(qū)域移向b極區(qū)域

C.充電時(shí)，陰極電極反應(yīng)式為C6+xe-+xLi+=Li&C6

D.充電時(shí)，b電極與電源的負(fù)極相連

答案D

解析根據(jù)題圖中電子的流向可知b為正極，發(fā)生得電子的還原反應(yīng)，電極反應(yīng)式為Li一

+-

xMn2O4+xLi+xe^=LiMn2O4,A正確；原電池中陽離子向正極移動(dòng)，故Li+由a極區(qū)域移

向b極區(qū)域，B正確；充電時(shí)，a為陰極，電極反應(yīng)式為C6+xe-+xLi+-Li<：6,C正確；

充電時(shí)，原電池的負(fù)極與直流電源的負(fù)極相連，原電池的正極與直流電源的正極相連，故b

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電極與電源的正極相連，D錯(cuò)誤。

3.下面是最近研發(fā)的Ca-LiFePCU可充電電池的工作示意圖，鋰離子導(dǎo)體膜只允許Li+通過,

電池反應(yīng)為xCa2++2LiFePC>4□蒲口尤Ca+2LiiFePO4+2xLi+。下列說法錯(cuò)誤的是（）

放電

鈣充電

Lii-FePOJ

電

LiFePO電極

極4

LiPF6-LiAsF6

電解質(zhì)導(dǎo)體膜溶液

A.放電時(shí)，負(fù)極反應(yīng)為LiFePC）4—xe—-2LiiFePC）4+xLi+

B.充電時(shí)，Lii-FePCU/LiFePCU電極發(fā)生Li+脫嵌，放電時(shí)發(fā)生Li+嵌入

C.充電時(shí)，當(dāng)轉(zhuǎn)移0.2mol電子時(shí)，理論上左室中電解質(zhì)的質(zhì)量減輕2.6g

D.LiPF6-LiAsF6為非水電解質(zhì)，其與Li2s。4溶液的主要作用都是傳遞離子

答案A

解析放電時(shí)負(fù)極反應(yīng)為Ca-2e-=Ca2+,使左室中正電荷數(shù)目增多，鋰離子導(dǎo)體膜只允

許Li+通過，使LiPF6-LiAsF6電解質(zhì)中的Li+通過鋰離子導(dǎo)體膜移入右室，正極反應(yīng)為Lil一

xFePO4+xLi++xe-=LiFePO4,電極發(fā)生Li+嵌入，充電時(shí)，陽極發(fā)生：LiFePC?4-xe-==

xLi++Li1_.xFePO4,電極發(fā)生Li+脫嵌，轉(zhuǎn)移0.2mol電子時(shí)，有0.2molLi+從右室通過鋰離

子導(dǎo)體膜移入左室，左室電解質(zhì)中有01molCa2+得電子生成Ca沉積在鈣電極上，故左室中

電解質(zhì)的質(zhì)量減輕40g-molTXO.lmol—7g-mol-iXO.2moi=2.6g,A錯(cuò)誤，B、C正確；鈣

與水能夠劇烈反應(yīng)，左室中的LiPF6-LiAsF6電解質(zhì)一定為非水電解質(zhì)，Li2s。4溶液為右室中

的電解質(zhì)溶液，主要作用都是傳遞離子，形成電流，構(gòu)成閉合回路，D正確。

4.化學(xué)家描繪出了一種使用DMSO（二甲亞颯）作為電解液，并用多孔黃金作為電極的鋰-空

氣電池的實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ停撾姵胤烹姇r(shí)在多孔黃金上氧分子與鋰離子反應(yīng)，形成過氧化鋰，其裝

置圖如圖所示。下列有關(guān)敘述正確的是（）

A.DMSO電解液能傳遞Li+和電子，不能換成水溶液

B.該電池放電時(shí)每消耗2mol。2,轉(zhuǎn)移4moi電子

C.給該鋰-空氣電池充電時(shí)，金屬鋰接電源的正極

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D.多孔黃金為電池正極，電極反應(yīng)式可能為C）2+4e-=202-

答案B

解析DMS0電解液能傳遞Li+,但不能傳遞電子，A錯(cuò)誤；該電池放電時(shí)。2轉(zhuǎn)化為。廠,

所以每消耗2moi。2,轉(zhuǎn)移4moi電子，B正確；放電時(shí)，金屬鋰為負(fù)極，充電時(shí)，金屬鋰

應(yīng)接電源的負(fù)極，C錯(cuò)誤；多孔黃金為電池正極，電極反應(yīng)式為2Li++O2+2e-=Li2（）2,D

錯(cuò)誤。

5.（2024?遼寧鐵嶺高二月考）我國科研團(tuán)隊(duì)對(duì)廢舊鋰電池進(jìn)行回收，提取其中有效物質(zhì)，經(jīng)處

理后合成了LiFeofMn。,4P。4,并將其作為正極材料重新應(yīng)用于鋰離子電池中，下列說法正確

的是（）

Li

電

極

鋰離子導(dǎo)體膜

A.廢舊鋰電池中含有鋰、有機(jī)電解質(zhì)等物質(zhì)，因此應(yīng)在高溫、通風(fēng)條件下拆解電池，回收

其中的鋰

B.充電時(shí)，Li電極應(yīng)與外加電源的正極相連

C.放電時(shí)，當(dāng)電路中轉(zhuǎn)移1mol電子時(shí)，正極增重7g

申解

D.充電時(shí)，該電池總反應(yīng)為FeofMnfuPOd+Li=LiFeo^Mno.4Po4

答案C

解析在高溫下Li與空氣中的會(huì)發(fā)生反應(yīng)，有機(jī)物在高溫下會(huì)發(fā)生燃燒引發(fā)火災(zāi)，A錯(cuò)

誤；放電時(shí)鋰電極為負(fù)極，充電時(shí)，Li電極應(yīng)與外加電源的負(fù)極相連，B錯(cuò)誤；放電時(shí)，負(fù)

極上Li失去電子變?yōu)長i+,負(fù)極反應(yīng)式為Li-e-==Li+,正極上Li+嵌入正極材料中，因此

當(dāng)電路中轉(zhuǎn)移1mol電子時(shí)，正極增重7g,C正確；充電時(shí)Li電極與電源負(fù)極連接，作陰

申解

極，在陰極上Li+得到電子變?yōu)長i單質(zhì)，故充電時(shí)總反應(yīng)式為LiFeofMno.4Po4

Fe0.6Mno,4P04+Li,D錯(cuò)誤。

二、離子隔膜電池

6.（2024?煙臺(tái)高二期末）一種可充電的鋅鎰分液電池，其結(jié)構(gòu)如圖所示:

離子交換膜

■

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下列說法不正確的是（）

A.放電時(shí)，正極反應(yīng)為MnC）2+4H++2e--Mn2++2H2。

B.充電時(shí)，Zn作陰極：[Zn（OH）4]2-+2b=Zn+40H-

C.離子交換膜a和b分別為陽離子交換膜和陰離子交換膜

D.充電過程中K2SO4溶液的濃度逐漸降低

答案C

解析放電時(shí)，Zn是負(fù)極、MnC>2是正極，根據(jù)圖示正極反應(yīng)為MnC>2+4H++2e-=Mn2++

2H2O,A正確；放電時(shí)，Zn是負(fù)極，充電時(shí)，Zn作陰極，根據(jù)圖示，陰極反應(yīng)式為[Zn（OH）4]2-+

2e-=Zn+4OH-,B正確；放電過程中，正極區(qū)SO廠通過離子交換膜a進(jìn)入硫酸鉀溶液,

負(fù)極區(qū)K+通過離子交換膜b進(jìn)入硫酸鉀溶液，a、b分別為陰離子交換膜和陽離子交換膜，C

錯(cuò)誤；充電過程中，K+通過離子交換膜b進(jìn)入陰極區(qū)，SO仁通過離子交換膜a進(jìn)入陽極區(qū),

K2s。4溶液的濃度逐漸降低，D正確。

7.全鋼液流儲(chǔ)能電池一次性充電后，續(xù)航能力可達(dá)1000km,而充電時(shí)間只需3?5min,

被譽(yù)為“完美電池”，其原理如圖所示（已知溶液中V2+呈紫色，V3+呈綠色）。電池放電時(shí)，

左槽溶液質(zhì)量增加。下列說法正確的是（）

外加電源或負(fù)載

VOt/VO2+-S^H^^￥￡HH-v3+/v2+

離子交換膜（只允許H+通過）

A.充電時(shí)的陰極反應(yīng)：VO3+2H++e-=VO2++H2。

B.放電時(shí)的正極反應(yīng)：V3++e~^=V2+

C.放電過程中，右槽溶液由紫色變?yōu)榫G色

D.若負(fù)載為用石墨電極電解食鹽水的裝置，生成4gNaOH時(shí)該電池中消耗0.1molH+

答案C

解析電池放電時(shí)，左槽溶液質(zhì)量增加，發(fā)生反應(yīng)V01+2H++b-VO2++H2O,左槽中

電極為正極，充電時(shí)，左槽中電極為陽極，右槽中電極為陰極，陰極反應(yīng)為V3++e-===V2+,

故A、B錯(cuò)誤；放電過程中，右槽中發(fā)生反應(yīng)V2+—e-==V3+,溶液中V2+呈紫色，V3+呈綠

色，則右槽溶液由紫色變?yōu)榫G色，故C正確；若負(fù)載為用石墨電極電解食鹽水的裝置，由2H2。

2

+2e-=2OH-+H2t、VO2+2H++e-=VO++H2O可知，生成1molNaOH轉(zhuǎn)移1mol

電子，電池中消耗2moiH+,則生成4gNaOH（即0.1mol）時(shí)，該電池中消耗0.2molH+,故

D錯(cuò)誤。

8.（2024?無錫調(diào)研）當(dāng)前各種新型二次電池層出不窮，其中以Fe[Fe（CN）6]為代表的新型可充

電鈉離子電池格外引人注意，其放電工作原理如圖所示。下列說法正確的是（）

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2+

虺孤Fe[Fe(CN)e][Mg2Cl2]

離

子

<><Na2Fe[Fe(CN)()]

交

換

膜

Mo箔

含Na+的有機(jī)電解質(zhì)

A.放電時(shí)，正極反應(yīng)式：Fe[Fe(CN)6]+2Na++2e-=Na2Fe[Fe(CN)6]

B.充電時(shí)，Mo箔接電源的負(fù)極

C.充電時(shí)，右室Na+濃度減小

D.外電路中通過0.2mol電子時(shí)，負(fù)極質(zhì)量變化為4.8g

答案A

解析根據(jù)原電池工作原理,Mg箔作負(fù)極,Mo箔作正極,正極反應(yīng)式為Fe[Fe(CN)6]+2Na++

2e-=Na2Fe[Fe(CN)6],A正確；充電時(shí)，電解池的陽極(原電池的正極)接電源的正極，即

Mo箔接電源的正極，B錯(cuò)誤；充電時(shí)，陽離子移向陰極，Na+應(yīng)從左室移向右室，右室Na+

濃度增大，C錯(cuò)誤；負(fù)極上的電極反應(yīng)式是2Mg-4e-+2C「=[Mg2cb]2+,外電路中通過

0.2mol電子時(shí)，消耗0.1molMg,質(zhì)量減少2.4g,D錯(cuò)誤。

三、蓄電池

9.科學(xué)家報(bào)道了一種新型可充電Na/Fe二次電池，其工作原理如圖所示，下列有關(guān)說法正確

的是()

CaFeO

有機(jī)電解質(zhì)溶液

CaFeO254-Na2O

X極Y極

A.放電時(shí)，電子由X極經(jīng)溶液流向Y極

B.充電時(shí)，Y極的電極反應(yīng)式為CaFeO2.5+0.5Na2O-e-=CaFeC)3+Na+

C.充電時(shí)，可用乙醇代替有機(jī)電解質(zhì)溶液

D.電極材料的比能量：Na>Li

答案B

解析根據(jù)原電池工作原理圖可知，X極上Na發(fā)生失電子的氧化反應(yīng)，為負(fù)極，反應(yīng)式為

Na—e_^=Na+,Y極上發(fā)生得電子的還原反應(yīng)，為正極，反應(yīng)式為CaFeO3+Na++e-

=CaFeO25+0.5Na2O,充電時(shí)為電解池，原電池的負(fù)極連接電源的負(fù)極，陰、陽極的電極

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反應(yīng)和放電時(shí)的負(fù)、正極反應(yīng)相反，據(jù)此分析解答。放電時(shí)，X極上Na失電子，發(fā)生氧化

反應(yīng)，為負(fù)極，電子經(jīng)導(dǎo)線從負(fù)極流向正極，A錯(cuò)誤；充電時(shí)，Y極作陽極，電極反應(yīng)式為

CaFeO2.5+0.5Na2O-e-=CaFeO3+Na+,B正確；Na能與乙醇反應(yīng)，不能用乙醇代替有機(jī)

電解質(zhì)溶液，C錯(cuò)誤；若Na和Li都失去1mol電子，則電極材料中消耗Na的質(zhì)量為23g、

Li的質(zhì)量為7g,單位質(zhì)量金屬放出的電能：Li>Na,D錯(cuò)誤。

10.鎂-睇液態(tài)金屬電池是新型二次電池，白天利用太陽能給電池充電，夜晚電池可以給外電

路供電。該電池利用液體密度不同，在重力作用下分為三層，工作時(shí)中間層熔融鹽的組成及

濃度不變，工作原理如圖所示。下列有關(guān)說法錯(cuò)誤的是（）

Mg（液）

太

PI熔融NaCl、KC1、MgCl

電2

Mg-Sb（液）

A.放電時(shí)，C「向上層方向移動(dòng)

B.放電時(shí)，Mg（液）層的質(zhì)量減小

C.充電時(shí)，Mg-Sb（液）層作陰極

D.充電時(shí)，陰極的電極反應(yīng)式為Mg2++2b=Mg

答案C

解析根據(jù)電流方向可知放電時(shí)Mg作負(fù)極、Mg-Sb作正極，則充電時(shí)Mg為陰極，Mg-Sb

為陽極。放電時(shí)為原電池，陰離子向負(fù)極移動(dòng)，C「向上層方向移動(dòng)，A正確；放電時(shí)Mg（液）

層為負(fù)極，電極反應(yīng)：Mg_2e_^=Mg2+,產(chǎn)生的Mg2+移向中間層，質(zhì)量減小，B正確；放

電時(shí)Mg作負(fù)極，發(fā)生電極反應(yīng)：Mg—2b==Mg2+,則充電時(shí)為陰極，電極反應(yīng)式為Mg2++

2e-=Mg,D正確。

11.（2024?杭州調(diào)研）水系鋅離子電池是一種新型二次電池，工作原理如圖。該電池以粉末多

孔鋅電極（鋅粉、活性炭及粘結(jié)劑等）和V2O5為電極，三氟甲磺酸鋅［Zn（CF3so3）2］為電解液,

總反應(yīng)為xZn+V2O5==Zn*V2C）5（s）。下列敘述錯(cuò)誤的是（）

負(fù)載或電源h

粉末多孔鋅電極VzCVZn^Qs

A.充電時(shí)，多孔鋅電極連接電池的負(fù)極

B.放電時(shí)，V2O5電極上發(fā)生的反應(yīng)為V2（）5+2e-+xZn2+=ZnxV2O5

C.充電時(shí)，Zn2+通過陽膜由右池移向左池

D.理論上，充放電過程中電解質(zhì)溶液的質(zhì)量均未改變

答案B

高考復(fù)習(xí)材料

解析由放電時(shí)的總反應(yīng)xZn+V2O5=ZnxV2C>5⑸可知，Zn失電子，作負(fù)極，V2O5發(fā)生還

原反應(yīng)，作正極。充電時(shí)，粉末多孔鋅電極為陰極，發(fā)生還原反應(yīng)，連接電池的負(fù)極，A正

確；放電時(shí)，V2O5電極上發(fā)生的反應(yīng)為V2O5+2xe-+xZn2+=Zn\.V2C）5,B錯(cuò)誤；充電時(shí)，

陽離子向陰極移動(dòng)，所以Z/+通過陽膜由右池移向左池，C正確；由放電總反應(yīng)xZn+

V2O5-Zn.\.V2O5（s）可知，電解質(zhì)溶液中的成分沒有參加總反應(yīng)，故充放電過程中電解質(zhì)溶液

的質(zhì)量均未改變，D正確。

12.（2024?濟(jì)南高二檢測）我國科學(xué)家研制了一種新型的高比能量鋅-碘澳液流二次電池，該電

池在使用前要先進(jìn)行充電，如圖為充電原理示意圖，澳離子與碘分子結(jié)合成為EBr-,可以增

加電池容量。下列敘述不正確的是（）

電源

貯

貯

液

液

器

器

Cd

A.充電時(shí)，a接外電源的正極，作陽極

B.充電時(shí)，b電極每增重0.65g,溶液中有0.02mol「被氧化

C.放電時(shí)，a電極反應(yīng)為bBr-+2e--2「+B「

D.放電時(shí)，貯液器d內(nèi)c（Zn2+）持續(xù)增大

答案D

解析由充電原理示意圖可知，鋅極鋅離子得到電子發(fā)生還原反應(yīng)，為電解池的陰極，則a

極為電解池的陽極，故充電時(shí)，a接外電源的正極，作陽極，A正確；充電時(shí)，b電極每增重

0.65g

0.65g,轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量為--------X2=0.02mol,根據(jù)得失電子守恒可知，溶液中有

65g-mol1

0.02mol「被氧化，B正確；放電時(shí)，a電極為正極，發(fā)生還原反應(yīng)，反應(yīng)為+25

=2I+Br-,C正確；放電時(shí)，b極反應(yīng)為Zn—2e-==Zn2+,生成的鋅離子通過陽離子交換

膜進(jìn)入正極區(qū)域，貯液器d內(nèi)&Zn2+）不會(huì)持續(xù)增大，D錯(cuò)誤。

13.（2024?四川遂寧中學(xué)高二期中）下圖是Zn-空氣二次電池（鋅和鋁的某些性質(zhì)相似），電池內(nèi)

聚丙烯酸鈉吸收了KOH溶液形成導(dǎo)電凝膠。下列說法錯(cuò)誤的是（）

高考復(fù)習(xí)材料

A.放電時(shí)，K+向Pt/C-RuO2電極移動(dòng)

B.放電時(shí)，鋅電極發(fā)生反應(yīng)為Zn—2e-+4OH-=ZnOF+2H2。

C.充電時(shí)，陽極附近pH減小

D.充電時(shí)，導(dǎo)線中每通過4moi電子，陰極產(chǎn)生22.4L（標(biāo)準(zhǔn)狀況下）。2

答案D

解析放電時(shí)Zn極為負(fù)極，Pt/C-RuC）2電極為正極，所以K+向Pt/C-RuC）2電極移動(dòng)，A正確；

放電時(shí)，鋅電極發(fā)生失電子的氧化反應(yīng)，其電極反應(yīng)式為Zn-2b+4OH-=ZnO3-+2H2。,

B正確；充電時(shí)，陽極區(qū)的電極反應(yīng)式為40H-—4e-==C>2t+2H2。，消耗氫氧根離子的同

時(shí)生成水，所以陽極附近pH減小，C正確；充電時(shí)，導(dǎo)線中每通過4moi電子，陽極產(chǎn)生氧

氣的物質(zhì)的量為1mol,所以標(biāo)況下其體積為22.4L,D錯(cuò)誤。

14.（2024?福建三明高二期中）完成下列問題。

（1）如圖所示的裝置中，通電后石墨電極H上有。2生成，F(xiàn)e2C）3逐漸溶解。通電一段時(shí)間后,

0.01molFe2O3完全溶解。

直流電源工里

電極ir4@1電極n

IJ_______2___

CuQ,售，室患ffl&差刎普碑聾靄等Na2so“

陰離子交換膜質(zhì)子交換膜浴液

①a是電源的（填“正”或“負(fù)”）極。

②向石墨電極II附近滴加石蕊溶液，出現(xiàn)色。

③寫出FezCh溶解的離子方程式：o

④電路中轉(zhuǎn)移電子的數(shù)目至少是=

⑤要使CuCl2溶液恢復(fù)到原來的濃度，需向溶液中加入（填化學(xué)式）。

（2）某品牌全電動(dòng)汽車使用的是