Pin lithium-ion, thành tựu nhận giải Nobel Hóa học năm 2019, hoạt động dựa trên

Câu hỏi số 949733:

Vận dụng

Pin lithium-ion, thành tựu nhận giải Nobel Hóa học năm 2019, hoạt động dựa trên sự di chuyển của ion Li⁺ giữa hai điện cực qua lớp điện phân chứa muối lithium hòa tan trong các dung môi hữu cơ như ethylene carbonate (EC), diethyl carbonate (DEC) hoặc dimethyl carbonate (DMC). Khi pin phóng điện, các quá trình xảy ra tại các điện cực như sau:

(1) LiC₆ ⟶ C₆ + Li⁺ + e (2) CoO₂ + Li⁺ + e ⟶ LiCoO₂

Trong quá trình pin phóng điện, nồng độ Li⁺ trong dung dịch chất điện li tăng dần.

Trong quá trình pin phóng điện, LiC₆ bị oxi hóa ở anode.

Sự cố quá nhiệt (>150 °C) của pin lithium-ion khiến các oxide kim loại bị phân hủy giải phóng O₂, gây cháy dung môi. Biết: dung môi trong pin là EC (C₃H₄O₃); nhiệt đốt cháy của EC là 1100 kJ/mol, khi hấp thụ 1 J thì 1 gam cell pin tăng thêm 1 °C và hiệu suất hấp thụ nhiệt của cell pin là 20%. Nếu 4 gam EC cháy hoàn toàn trong một cell pin nặng 40 gam thì nhiệt độ của cell pin đó sẽ tăng thêm 250 °C. (Kết quả các phép tính trung gian không được làm tròn, chỉ kết quả cuối cùng được làm tròn đến hàng đơn vị.)

Từ 1 tấn rác thải pin chứa 60% LiCoO₂, nếu thu hồi lithium dưới dạng Li₂CO₃ với hiệu suất toàn bộ quá trình đạt 90% thì khối lượng Li₂CO₃ thu được là 252 kg. (Kết quả các phép tính trung gian không được làm tròn, chỉ kết quả cuối cùng được làm tròn đến hàng đơn vị.)

Đáp án đúng là: B; C

Quảng cáo

Xem lời giải

Câu hỏi:949733

Phương pháp giải

1. Xác định nồng độ ion Li⁺ ở hai điện cực.

2. Quá trình xảy ra trong pin điện:

+) Cathode xảy ra quá trình khử.

+) Anode xảy ra quá trình oxi hoá.

3. 4 gam EC cháy ⟹ Năng lượng toả ra khi cháy

⟹ Năng lượng pin hấp thụ = Năng lượng toả ra khi cháy.20%

⟹ Nhiệt độ tăng

4. Sơ đồ: 1 tấn pin chứa 60% $LiCo{{O}_{2}}\xrightarrow{H=90%}L{{i}_{2}}C{{O}_{3}}$

$\left. n_{Li_{2}CO_{3}} = \dfrac{1}{2}n_{LiCoO_{2}}\Rightarrow m_{Li_{2}CO_{3}} \right.$

Giải chi tiết

1. sai vì nồng độ Li⁺ trong quá trình xả điện không thay đổi.

2. đúng.

3. đúng, vì 4 gam EC cháy toả ra lượng nhiệt: $Q = \dfrac{4}{88}.1100 = 50(kJ) = 50\, 000(J)$

Lượng nhiệt pin hấp thụ: 50 000.20% = 10 000 (J)

40 gam cell pin tăng $\dfrac{10000}{40} = 250^{o}C$

4. sai, vì sơ đồ: 1 tấn pin chứa 60% $LiCo{{O}_{2}}\xrightarrow{H=90%}L{{i}_{2}}C{{O}_{3}}$

$\left. n_{Li_{2}CO_{3}} = \dfrac{1}{2}n_{LiCoO_{2}} = \dfrac{1}{2}.\dfrac{1.10^{3}.60\%}{98}(kmol)\Rightarrow m_{Li_{2}CO_{3}} = \dfrac{1}{2}.\dfrac{1.10^{3}.60\%}{98}.90\%.74 \approx 203,88(kg) \right.$

Đáp án cần chọn là: B; C

Group 2K8 ôn Thi ĐGNL & ĐGTD Miễn Phí

Câu hỏi trước Câu tiếp theo

>> 2K9 Chú ý! Lộ Trình Sun 2027 - 1 lộ trình ôn đa kỳ thi (TN THPT, ĐGNL (Hà Nội/ Hồ Chí Minh), ĐGNL Sư Phạm, ĐGTD, ĐGNL Bộ Công an, ĐGNL Bộ Quốc phòngTD - Click xem ngay) tại Tuyensinh247.com. Cập nhật bám sát bộ SGK mới, Thầy Cô giáo giỏi, 3 bước chi tiết: Nền tảng lớp 12; Luyện thi chuyên sâu; Luyện đề đủ dạng đáp ứng mọi kì thi.