二次电池电极名称的判断

电化学试题是高考必考题型，其中结合原电池和电解池考查的二次电池是考试的热点，解决此类试题的关键是要明确电池的电极名称，理解电极发生的电极反应．

１ 根据电极材料判断

例１ 铝硫二次电池是一种具有高能量密度、廉价原材料、有前途的替代储能装置．一种铝硫电池如图１所示，M 极为表面吸附了硫的活性电极，电解质为 K２S，KClＧAlCl３（AlCl４－、Al２Cl７－）．下列说法错误的是（ ）．

A．放电时，铝电极的电极反应式为Al－３e－＋７AlCl４－＝４Al２Cl７－

B．离子交换膜为阳离子交换膜

C．充电时，M 极为阳极，Al２Cl７－被氧化

D．充电时，每转移１mol电子，理论上阴极区的电解质质量增加３０g

分析 题给装置为可充电的二次电池，该电池放电时Al失去电子发生氧化反应，为负极，电极反应式为Al＋７AlCl４－－３e－＝４Al２Cl－７ ;M 为正极，硫得到电子发生还原反应，电极反应式为S＋２e－ ＝S２－ ，选项A 说法正确．充放电过程中K＋ 通过离子交换膜移动，故离子交换膜为阳离子交换膜，选项B说法正确．放电时M 极为正极，故充电时，M 极为阳极，电极反应为S２－ －２e－ ＝S，即S２－ 被氧化，选项C说法错误．充电时，阴极电极反应为４Al２Cl７－＋３e－＝Al＋７AlCl４－，则每转移１mol电子析出９gAl，同时有１molK＋ 经过阳离子交换膜由阳极区进入阴极区，故理论上阴极区的电解质质量增加１ mol×３９g·mol－１ －９g＝３０g，选项D说法正确．答案为C．

２ 根据电池总反应判断

放电时，发生氧化反应的是原电池的负极，发生还原反应的是原电池的正极;充电时，发生氧化还原反应的是电解池的阳极，发生还原反应的是电解池的阴极．

例２ 科研人员新研发了一种CaＧLiFePO４ 可充电电池，工作原理如图２所示，电池总反应为xCa２＋ ＋２LiFePO４←充电放电→xCa＋２Li１－xFePO４＋２xLi＋ （０＜x＜１）．下列说法不正确的是（ ）．

A．当x＝０.６时，Li１－xFePO４ 中的Fe２＋ 和Fe３＋个数之比为２∶３

B．放电时，正极反应为Li１－xFePO４ ＋xLi＋ ＋xe－ ＝LiFePO４

C．充电时，Li１－xFePO４/LiFePO４ 电极发生Li＋脱嵌，Li＋ 从右室移向左室

D．充电时，理论上左室电解质的质量减轻４g，电路中有０.２mol电子转移

分析 当x ＝０.６时，设Li０.４FePO４ 中有a 个Fe２＋ 、１－a 个Fe３＋ ，根据化合物中正、负化合价的代数和为０，有０.４×１＋２a＋３×（１－a）＝３，可得a＝０.４，则Fe２＋ 和Fe３＋ 个数之比为２∶３，选项A 说法正确．放电时，负极反应为Ca－２e－ ＝Ca２＋ ，使左室中正电荷数目增多，锂离子导体膜只允许Li＋ 通过，因此LiPF６ＧLiAsF６ 电解质中的Li＋ 通过导体膜移入右室，正极反应为Li１－xFePO４＋xLi＋ ＋xe－ ＝LiFePO４，选项B 说法正确．充电时，阳极发生反应：LiFePO４ －xe－ ＝xLi＋ ＋Li１－xFePO４，电极发生Li＋ 脱嵌，Li＋ 从右室移向左室，选项C说法正确．充电时左室阴极发生反应：Ca２＋ ＋２e－ ＝Ca，左室电解质中有０.１molCa２＋ 得电子生成Ca沉积在钙电极上，电解质的质量减轻，转移０.２mol电子同时有０.２molLi＋ 从右室移入左室，故左室中电解质的质量减轻４.０g－１.４g＝２.６g，选项D说法错误．答案为D．

３ 根据题给示意图中的信息判断

电化学试题中，示意图包含了很多信息，如充放电时电解质溶液中离子的移动方向、充放电时电极上物质的转化、连接电源或负载和对应电极上物质的转化等都可以判断电极名称．

例３ 某种新型可充电电池具有较高的循环使用寿命，工作原理如图３所示．下列说法错误的是（ ）．

A．放电时，A 极为正极

B．放电过程中转移１mole－ ，正极质量增加１４g

C．充电时B极电极反应式为Pb３C２O７＋H２O＋６e－＝３Pb＋２CO２３－＋２OH-

D．充电过程中转移０.５ mole－ ，理论上有０.５molKOH被消耗

分析 当连接电源时，该装置为电解池，A 极从MnCO３ 转化为MnO２，锰化合价升高，发生氧化反应，作阳极;B极从Pb３C２O７ 转化为Pb，Pb化合价降低，发生还原反应，作阴极．当与负载相连时，该装置为原电池，A 极从MnO２ 转化为MnCO３，锰化合价降低，发生还原反应，作正极，选项A 说法正确．放电时正极MnO２ 转化为MnCO３，１molMnO２ 转移２mol电子，相当于增加１molCO，转移１mole－ ，正极质量增加１４g，选项B说法正确．充电时B极为阴极，得到电子，电极反应式为Pb３C２O７＋H２O＋６e－ ＝３Pb＋２CO２３－＋２OH－，选项 C说法正确．总反应方程式为Pb３C２O７ ＋３MnCO３ ＋１０KOH ＝３Pb＋３MnO２＋５K２CO３＋５H２O，整个反应转移６ mol电子，消耗１０molKOH，故充电过程中转移０.５mole－ ，理论上有５／６molKOH 被消耗，选项D说法错误．答案为D．

例４ 以柏林绿Fe[Fe（CN）６]为代表的新型可充电钠离子电池的放电工作原理如图４所示，下列说法正确的是（ ）．

A．放电时，Mg箔为电池的正极

B．充电时，阳极反应为Fe[Fe（CN）６]＋２e－ ＋２Na＋ ＝Na２Fe[Fe（CN）６]

C．充电时，Mo箔连接电源的正极，通过离子交换膜从右室移向左室

D．放电时，Mg箔溶解２.４g，则有机电解质中有０.２molNa＋ 迁移

分析 由图可知，放电时右侧镁失去电子发生氧化反应，为原电池的负极，左侧Mo箔为原电池的正极，选项A 错误．放电时，左侧为正极，则充电时该极为阳极，失去电子发生氧化反应：Na２Fe[Fe（CN）６]－２e－ ＝Fe[Fe（CN）６]＋２Na＋ ，选项B错误．充电时，Mo箔为阳极，接电源正极，Na＋ 通过离子交换膜从左室移向右室，选项C 错误．放电时，Mg 箔溶解２.４g（０.１mol），则转移电子０.２mol，故有机电解质中有０.２molNa＋ 迁移，选项D正确．答案为D．

总之，突破二次电池的关键是判断电池的电极名称，学生应扎实掌握相关判断方法，以提高解题效率．

本文系河北省教育科学研究“十四五”规划重点资助课题“教育数字化背景下高中化学学生学习水平评价研究”（课题编号：２３０２０２７）的阶段性成果．

（完）