Question

美國IBM公司設(shè)計出了一款新型鋰空氣電池，其原理就是通過吸入空氣與設(shè)備內(nèi)的鋰離子發(fā)生反應(yīng)，進(jìn)行能量的提供．因其獨(dú)特的放電方式，也稱呼吸式電池．負(fù)極采用金屬鋰條，負(fù)極的電解液采用含有鋰鹽的有機(jī)電解液．中間設(shè)有用于隔開正極和負(fù)極的鋰離子固體電解質(zhì)．正極的水性電解液使用堿性水溶性凝膠，與由微細(xì)化碳和廉價氧化物催化劑形成的正極組合．如圖所示．下列說法不正確的是（　　）

• A、負(fù)極反應(yīng)：Li-e^-=Li⁺，金屬鋰以鋰離子（Li⁺）的形式溶于有機(jī)電解液，電子供應(yīng)給導(dǎo)線．溶解的鋰離子（Li⁺）穿過固體電解質(zhì)移到正極的水性電解液中
• B、正極反應(yīng)：O₂+2H₂O+4e^-=4OH^-，在正極的水性電解液中與鋰離子（Li⁺）結(jié)合生成水溶性氫氧化鋰（LiOH），并能實現(xiàn)鋰元素的循環(huán)
• C、在負(fù)極的有機(jī)電解液和空氣極的水性電解液之間，用只能通過鋰離子的固體電解質(zhì)隔開，以防止兩電解液發(fā)生混合，而且能促進(jìn)電池發(fā)生反應(yīng)
• D、鋰-空氣電池至今都未普及，原因是它存在致命缺陷，即固體反應(yīng)生成物氧化鋰（Li₂O）在正極堆積，使電解液與空氣的接觸被阻斷，從而導(dǎo)致放電停止

Answer 1

考點(diǎn)：化學(xué)電源新型電池

專題：電化學(xué)專題

分析：放電時，該裝置是原電池，鋰易失電子而作負(fù)極，電極反應(yīng)式為Li-e^-=Li⁺，根據(jù)圖知，該原電池為堿性電池，正極上氧氣得電子發(fā)生還原反應(yīng)，電極反應(yīng)式為2H₂O+O₂+4e^-=4OH^-，充電時，鋰電極得電子作陰極，與原電池負(fù)極相連，電解熔融氫氧化鋰時，陰極上得電子發(fā)生還原反應(yīng)．

解答： 解：A．根據(jù)離子移動方向知，鋰失電子發(fā)生氧化反應(yīng)而作負(fù)極，電極反應(yīng)式為Li-e^-=Li⁺，金屬鋰以鋰離子（Li⁺）的形式溶于有機(jī)電解液，電子供應(yīng)給導(dǎo)線．溶解的鋰離子（Li⁺）穿過固體電解質(zhì)移到正極的水性電解液中，故A正確；
B．正極上氧氣得電子發(fā)生還原反應(yīng)，電極反應(yīng)式為2H₂O+O₂+4e^-=4OH^-，在正極的水性電解液中與鋰離子（Li⁺）結(jié)合生成水溶性氫氧化鋰（LiOH），并能實現(xiàn)鋰元素的循環(huán)，故B錯誤；
C．鋰和水反應(yīng)生成氫氧化鋰和氫氣，所以不能讓金屬鋰與水性電解液直接接觸，在負(fù)極的有機(jī)電解液和空氣極的水性電解液之間，用只能通過鋰離子的固體電解質(zhì)隔開，以防止兩電解液發(fā)生混合，而且能促進(jìn)電池發(fā)生反應(yīng)，故C正確；
D．在鋰-空氣電池中，由于放電反應(yīng)生成的并非是固體的Li₂O，而是容易溶解在水性電解液中的LiOH，故D錯誤；
故選D．

點(diǎn)評：本題考查了原電池和電解池原理，根據(jù)陰陽離子的移動方向確定正負(fù)極，明確各個電極上發(fā)生的電極反應(yīng)是解本題關(guān)鍵．