高三化学二轮复习—— 锂离子电池　复杂电极反应式的书写 讲义

高三化学二轮复习—— 锂离子电池　复杂电极反应式的书写

教材回归（选择性必修1第四章）

 

知识梳理

1．锂离子电池

锂离子电池具有质量小、体积小、储存和输出能量大等特点，是多种便携式电子设备(如智能手机、笔记本电脑等)和交通工具(如电动汽车、电动自行车等)的常用电池。

(1)一种可充电锂离子电池——钴酸锂-嵌锂石墨电池，其电池反应为：

LixCy＋Li1－xCoO2===LiCoO2＋Cy。

①写出电池放电时的电极反应式。

负极：                ；正极：                   。

②简述放电和充电过程中Li＋运动情况                           。

答案　放电时，锂离子由石墨中脱嵌移向正极，嵌入钴酸锂晶体中；充电时，锂离子从钴酸锂晶体中脱嵌，由正极回到负极，嵌入石墨中。

 

(2)磷酸铁锂电池是以磷酸铁锂为正极材料的一种锂离子二次电池，电池总反应为：

Li1－xFePO4＋LixC6           LiFePO4＋C6，其原理如图所示：

①放电时，负极是       ，Li＋移向            电极，正极的电极反应式为

                           。

②充电时，原电池的负极称为阴极，正极称为阳极。

阴极反应式为            

阳极反应式为                         。

2．复杂电池反应中电极方程式的书写

电极反应可以认为就是陌生氧化还原离子方程式的书写，书写的技巧和陌生氧化还原离子方程式步骤相同。

(1)电极反应式书写的一般方法

(2)已知总反应式的复杂电极反应式的书写方法

①首先写出较简单的电极反应式。

②复杂电极反应式＝总反应式－简单电极反应式。

③注意电子守恒。

例题．(2024·郑州市第四十七中学高二检测)钠离子电池比锂离子电池更稳定，造价更低。某钠离子电池结构如图，已知电池反应：Na1－xMnO2＋NaxCn===NaMnO2＋nC。下列说法错误的是(　　)

A．放电时，正极的电极反应式为Na1－xMnO2＋xNa＋＋xe－===NaMnO2

B．放电时，负极的电极反应式为NaxCn－xe－===xNa＋＋nC

C．放电时，外电路中每转移0.2 mol电子，理论上石墨烯电极质量减少4.6 g

D．相同质量的负极材料，钠离子电池比锂离子电池可以提供更多电量

答案　D

变式．高铁电池是一种新型可充电电池，与普通电池相比，该电池能较长时间保持稳定的放电电压。高铁电池放电时的总反应式为3Zn＋2K2FeO4＋8H2O===3Zn(OH)2＋2Fe(OH)3＋4KOH。请回答下列问题：

(1)高铁电池的负极材料是__________，放电时负极反应式为_______________________。

(2)放电时，正极发生________(填“氧化”或“还原”)反应；正极反应式为______________。放电时，________(填“正”或“负”)极附近溶液的碱性增强。

答案　(1)Zn　Zn＋2OH－－2e－===Zn(OH)2

(2)还原　FeO＋3e－＋4H2O===Fe(OH)3＋5OH－　正

强化训练

1.内重整碳酸盐燃料电池(熔融Li2CO3和K2CO3为电解质)的工作原理如图所示，下列说法不正确的是(　　)

A．常温下，1 mol甲烷参加反应正极需要通入2 mol O2

B．以甲烷为燃料气时，负极反应式为CH4－8e－＋4CO===5CO2＋2H2O

C．该电池使用过程中需补充CO

D．空气极发生的电极反应式为O2＋4e－＋2CO2===2CO

答案　C

2．(2023·山东泰安模拟)膜电极反应器具有电阻低、能耗低、结构紧凑等优点，在实际气相反应中具有广