Question

美國IBM公司設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備內的鋰離子發(fā)生反應，進行能量的提供．因其獨特的放電方式，也稱呼吸式電池．負極采用金屬鋰條，負極的電解液采用含有鋰鹽的有機電解液．中間設有用于隔開正極和負極的鋰離子固體電解質．正極的水性電解液使用堿性水溶性凝膠，與由微細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、負極反應：Li-e^-=Li⁺，金屬鋰以鋰離子（Li⁺）的形式溶于有機電解液，電子供應給導線．溶解的鋰離子（Li⁺）穿過固體電解質移到正極的水性電解液中
• B、正極反應：O₂+2H₂O+4e^-=4OH^-，在正極的水性電解液中與鋰離子（Li⁺）結合生成水溶性氫氧化鋰（LiOH），并能實現鋰元素的循環(huán)
• C、在負極的有機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隔開，以防止兩電解液發(fā)生混合，而且能促進電池發(fā)生反應
• 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，從而導致放電停止

Answer 1

考點：化學電源新型電池

專題：電化學專題

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

解答： 解：A．根據離子移動方向知，鋰失電子發(fā)生氧化反應而作負極，電極反應式為Li-e^-=Li⁺，金屬鋰以鋰離子（Li⁺）的形式溶于有機電解液，電子供應給導線．溶解的鋰離子（Li⁺）穿過固體電解質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，電極反應式為2H₂O+O₂+4e^-=4OH^-，在正極的水性電解液中與鋰離子（Li⁺）結合生成水溶性氫氧化鋰（LiOH），并能實現鋰元素的循環(huán)，故B錯誤；
C．鋰和水反應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，在負極的有機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隔開，以防止兩電解液發(fā)生混合，而且能促進電池發(fā)生反應，故C正確；
D．在鋰-空氣電池中，由于放電反應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．

點評：本題考查了原電池和電解池原理，根據陰陽離子的移動方向確定正負極，明確各個電極上發(fā)生的電極反應是解本題關鍵．