高中 | 原电池工作原理 题目答案及解析

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选修四

第四章 电化学基础

第一节 原电池

原电池工作原理

某新型锂离子电池是以嵌锂非晶硅薄膜$\left( \text{L}{{\text{i}}_{ {x}}}\text{Si} \right)$和钴酸锂$\left( \text{LiCo}{{\text{O}}_{2}} \right)$薄膜为电极的二次电池,充电时,$\text{L}{{\text{i}}^{+}}$嵌入非晶硅膜,放电时发生脱嵌,工作原理如图所示。

下列说法正确的是$\rm (\qquad)$

["

充电时,$\\rm b$极接电源的负极

","

充电时,$\\rm a$极的电极反应式为${x}{{\\text{e}}^{-}}+x\\text{L}{{\\text{i}}^{+}}=x\\text{Li}$

","

放电时,外电路通过$\\rm 1\\;\\rm \\text{mol}{{\\text{ e}}^{-}}$$\\rm b$极质量增加$\\rm 7\\;\\rm g$

","

放电时,$\\rm \\text{L}{{\\text{i}}^{+}}$穿过$\\rm \\text{L}{{\\text{i}}^{+}}$交换膜向$\\rm a$极移动

"]
[["C"]]

充电时,电解质的阳离子移向阴极,该电池充电时,$\rm \text{L}{{\text{i}}^{+}}$嵌入非晶硅膜,因此充电时$\rm a$极为阴极,放电时为负极。

$\rm A$.根据分析知,充电时,$\rm b$极为阳极,接电源的正极,$\rm A$错误;

$\rm B$.充电时,$\rm a$极的电极反应式为$x\text{L}{{\text{i}}^{+}}+x{{\text{e}}^{-}}\text{+Si=Li}_x\text{Si}$$\rm B$错误;

$\rm C$.放电时,外电路通过$\rm 1\;\rm \text{mol }{{\text{e}}^{-}}$$\rm b$极将嵌入$\rm 1\;\rm mol\text{ L}{{\text{i}}^{+}}$,因此$\rm b$极质量增加$\rm 7\;\rm g$$\rm C$正确;

$\rm D$.放电时,阳离子向正极移动,因此$\rm a$极区的$\rm \text{L}{{\text{i}}^{+}}$穿过$\rm \text{L}{{\text{i}}^{+}}$交换膜向$\rm b$极移动,$\rm D$错误。

故选:$\rm C$

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