由一道电化学高考题所想到的

马宝虎

[摘要]对四川省2016年高考化学的一道化学主观题从试题的结构、命题技术上进行分析与评价，并通过拓展、分析总结出这类题型的一般性解题规律，目的是为了更好地提高学生的应试能力。

[关键词]电化学；高考题；试题拓展；解答技巧

[中图分类号]G633.8[文献标识码]A[文章编号]16746058

（2018）08005702

电化学试题是各地高考化学试卷的重要组成部分，常以图文并茂或纯文字叙述的形式出现，试题题型多数为选择题或填空题。近几年，高考化学试题中锂离子电池的题型频频出现，从平时的教学中不难发现，很多学生解答此类题型比较困难，出错率较高。因此笔者就锂离子电池的几种题型的解答技巧谈一点自己的看法。

一、原题再现

[题目]（2016年高考四川卷理综化学第5题）

某电动汽车配载一种可充放电的锂离子电池，放电时电池总反应为：

Li1-xCoO2+LixC6=LiCoO2+C6（x<1）。下列关于该电池的说法不正确的是（）。

A.放电时，Li+在电解质中由负极向正极迁移

B.放电时，负极的电极反应式为LixC6-xe-=xLi++C6

C.充电时，若转移1mole-，石墨（C6）电极将增重7xg

D.充电时，阳极的电极反应式为LiCoO2-xe-=Li1-xCoO2+xLi+

解析：解答此题时学生最困难的地方就是不好确定变价元素，很难书写出此电池放电时两极的电极反应式。那么如何书写两极反应式呢？技巧就是將锂的化合价都看成+1价，锂在反应前后不变价，所以很容易判断负极是LixC6放电，电极反应式为LixC6-xe-=C6+xLi+，负极释放的锂离子进入电解质溶液迁移到正极和Li1-xCoO2反应，因此正极的电极反应式为Li1-xCoO2+xLi++xe-=LiCoO2，而此电池充电时，只考虑放电时两极反应的逆方向就行。只要顺利写出两极反应式，此题便可迎刃而解。答案为C。

点评：该题以问题为导向，要求考生将原电池放电、充电的有关知识、方法和技巧与新的情境相结合来完成，适当地补充了一些简单的计算，在较高的层次考查学生对原电池原理的掌握和理解，同时又能较好地考查学生分析、灵活解答问题的能力。据此可预测该种命题趋势将会继续。

二、试题拓展

[拓展一]已知锂离子电池的总反应为：LixC+Li1-xCoO2放电充电C+LiCoO2，锂硫电池的总反应为：2Li+

S放电充电Li2S，有关上述两种电池说法正确的是（）。

A.锂离子电池放电时，Li+向负极迁移

B.锂硫电池充电时，锂电极发生还原反应

C.理论上两种电池的比能量相同

D.上图表示用锂离子电池给锂硫电池充电

解析：此题考查的是两种锂电池的充放电情况。解题时要快速判断各选项，一看电极，二看电极反应。根据锂的化合价都为正一价，反应前后化合价不变，确定此电池放电时LixC作负极，电极反应式为LixC-xe-=C+xLi+，负极释放的锂离子进入电解质溶液迁移到正极和Li1-xCoO2反应，所以正极反应式为

Li1-xCoO2+xLi++xe-=LiCoO2，到此A选项就很容易判断了。锂硫电池放电时负极为Li，发生氧化反应，充电时锂电极发生还原反应，故B正确。比能量是参与电极反应的单位质量的电极材料放出电能的大小，锂硫电池放电时Li为负极，锂离子电池放电时负极为LixC，两种电池的负极材料不同，所以比能量不同，故C错误。D选项，由锂离子电池的两极反应式不难看出是锂硫电池给锂离子电池充电，但正负极接反了。故答案为B。

[拓展二]2013年3月我国科学家报道了如下图所示的水溶液锂离子电池体系，下列叙述错误的是（）。

A.a为电池的正极

B.电池充电反应为LiMn2O4=Li1-xMn2O4+xLi

C.放电时，a极锂的化合价发生变化

D.放电时，溶液中Li+从b向a迁移

解析：解答此题比较困难的是B、C选项的判断，而此题和前两题不同的是，它的负极材料是金属锂，同样要快速书写出两极反应式，但不同的是，它的负极上是金属锂直接放电，所以反应式为xLi-xe-=xLi+；正极的书写由于没有总反应相对困难些，这时依据B选项判断负极生成的锂离子进入溶液迁移到正极可能和

Li1-xMn2O4发生反应，所以正极的电极反应式为Li1-xMn2O4+xLi++xe-=LiMn2O4，这样就可以轻松判断C选项中锂的化合价不变，也可以判断B选项是正确的。故答案为C。

三、梳理总结

通过以上例题可以总结出，与锂离子电池有关的题型的解答技巧是正确书写电极反应式，这样问题就会迎刃而解。可见书写两极反应式是此类题型的难点，那么如何快速、正确地书写两极反应式？现总结如下。

1.如果负极材料是金属锂的锂离子电池，解题方法和其他电池的解题方法大同小异，因为锂是活泼金属，金属锂的锂离子电池中锂自然作负极，而正极反应式的书写对于学生而言有些困难。因此两极反应式为：

负极：xLi-xe-=xLi+

正极：Li1-xM+xLi++xe-=LiM（M为CoO2、NiO2、Mn2O4等）

总反应：Li1-xM+xLi=LiM（M为CoO2、NiO2、Mn2O4等）

2.如果是Li+嵌入的化合物为正负极的锂离子电池，它的特点一般是负极采用锂-碳层间化合物LixC6或LixC，正极采用锂离子化合物LiCoO2、LiNiO2或LiMn2O4等，电解质为溶解有锂盐的LiPF6、LiAsF6等有机溶剂。此类电池放电时两极反应式的书写一定要注意锂离子不变价，都为+1价。

负极：LixN-xe-=N+xLi+（N为C或C6）

正极：Li1-xM+xLi++xe-=LiM（M为CoO2、NiO2、Mn2O4等）

总反应：LixN+Li1-xM=LiM+N（N为C或C6，M为CoO2、NiO2、Mn2O4等）

（责任编辑罗艳）