高考化学一轮复习专题6.2原电池化学电源(讲)(含解析)

第2讲原电池化学电源

1.理解原电池的构成、工作原理及应用，能书写电极反应和总反应方程式。

2.了解常见化学电源的种类及其工作原理。

知识点一原电池的工作原理及应用

1.概念和反应本质

原电池是把化学能转化为电能的装置，其反应本质是氧化还原反应。

2.构成条件

(1)一看反应：看是否有能自发进行的氧化还原反应发生(一般是活泼性强的金属与电解质溶液反应)。

(2)二看两电极：一般是活泼性不同的两电极。

(3)三看是否形成闭合回路，形成闭合回路需三个条件：

①电解质溶液；

②两电极直接或间接接触；

③两电极插入电解质溶液中。

3.工作原理

以锌铜原电池为例

(1)反应原理

(2)盐桥的组成和作用

①盐桥中装有饱和的KCl 、KNO 3等溶液和琼胶制成的胶冻。

②盐桥的作用：a.连接内电路，形成闭合回路；b.平衡电荷，使原电池不断产生电流。 （3）单液原电池(无盐桥)和双液原电池(有盐桥)对比

4.原电池原理的应用

(1)比较金属的活动性强弱：原电池中，负极一般是活动性较强的金属，正极一般是活动性较弱的金属(或非金属)。

(2)加快化学反应速率：氧化还原反应形成原电池时，反应速率加快。 (3)用于金属的防护：将需要保护的金属制品作原电池的正极而受到保护。 (4)设计制作化学电源

①首先将氧化还原反应分成两个半反应。

②根据原电池的工作原理，结合两个半反应，选择正、负电极材料以及电解质溶液。 【典例1】（黑龙江大庆实验中学2019届模拟）锌铜原电池装置如图所示，其中阳离子交换膜只允许阳离子和水分子通过，下列有关叙述正确的是( )

A.铜电极上发生氧化反应

B.电池工作一段时间后，甲池的c (SO 2－

4)减小

C.电池工作一段时间后，乙池溶液的总质量增加

D.阴、阳离子分别通过交换膜向负极和正极移动，保持溶液中电荷平衡

【答案】C

【解析】A项，由锌的活泼性大于铜，可知铜电极为正极，在正极上Cu2＋得电子发生还原反应生成Cu，错误；B项，由于阳离子交换膜只允许阳离子和水分子通过，故甲池的c(SO2－4)不变，错误；C项，在乙池中Cu2＋＋2e－===Cu，同时甲池中的Zn2＋通过阳离子交换膜进入乙池中，由于M(Zn2＋)>M(Cu2＋)，故乙池溶液的总质量增加，正确；D项，阳离子交换膜只允许阳离子和水分子通过，电解过程中Zn2＋通过阳离子交换膜移向正极保持溶液中电荷平衡，阴离子是不能通过交换膜的，错误。

【变式1】（山西省运城一中2019届模拟）分析下图所示的四个原电池装置，其中结论正确的是( )

A.①②中Mg作负极，③④中Fe作负极

B.②中Mg作正极，电极反应式为6H2O＋6e－===6OH－＋3H2↑

C.③中Fe作负极，电极反应式为Fe－2e－===Fe2＋

D.④中Cu作正极，电极反应式为2H＋＋2e－===H2↑

【答案】B

【解析】②中Mg不与NaOH溶液反应，而Al能和NaOH溶液反应失去电子，故Al是负极；③中Fe在浓硝酸中钝化，Cu和浓HNO3反应失去电子作负极，A、C错；②中电池总反应为2Al＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑，负极反应式为2Al＋8OH－－6e－===2AlO－2＋4H2O，二者相减得到正极反应式为6H2O＋6e－===6OH－＋3H2↑，B正确；④中Cu是正极，电极反应式为O2＋2H2O＋4e－===4OH－，D错。

知识点二常见化学电源及工作原理

一、一次电池：只能使用一次，不能充电复原继续使用

1.碱性锌锰干电池

总反应：Zn＋2MnO2＋2H2O===2MnOOH＋Zn(OH)2。

负极材料：Zn。

电极反应：Zn＋2OH－－2e－===Zn(OH)2。

正极材料：碳棒。

电极反应：2MnO2＋2H2O＋2e－===2MnOOH＋2OH－。

2.纽扣式锌银电池

总反应：Zn＋Ag2O＋H2O===Zn(OH)2＋2Ag。

电解质是KOH。

负极材料：Zn。

电极反应：Zn＋2OH－－2e－===Zn(OH)2。

正极材料：Ag2O。

电极反应：Ag2O＋H2O＋2e－===2Ag＋2OH－。

3.锂电池

Li－SOCl2电池可用于心脏起搏器。该电池的电极材料分别为锂和碳，电解液是LiAlCl4－SOCl2。电池的总反应可表示为8Li＋3SOCl2===6LiCl＋Li2SO3＋2S。

(1)负极材料为锂，电极反应为8Li－8e－===8Li＋。

(2)正极的电极反应为3SOCl2＋8e－===2S＋SO2－3＋6Cl－。

二、二次电池：放电后能充电复原继续使用

1.铅酸蓄电池总反应：Pb(s)＋PbO2(s)＋2H2SO4(aq)2PbSO4(s)＋2H2O(l)

(1)放电时——原电池

负极反应：Pb(s)＋SO2－4(aq)－2e－===PbSO4(s)；

正极反应：PbO2(s)＋4H＋(aq)＋SO2－4(aq)＋2e－===PbSO4(s)＋2H2O(l)。

(2)充电时——电解池

阴极反应：PbSO4(s)＋2e－===Pb(s)＋SO2－4(aq)；

阳极反应：PbSO4(s)＋2H2O(l)－2e－===PbO2(s)＋4H＋(aq)＋SO2－4(aq)。

2.图解二次电池的充放电

3.二次电池的充放电规律

(1)充电时电极的连接：充电的目的是使电池恢复其供电能力，因此负极应与电源的负极相连以获得电子，可简记为负接负后作阴极，正接正后作阳极。

(2)工作时的电极反应式：同一电极上的电极反应式，在充电与放电时，形式上恰好是相反的；同一电极周围的溶液，充电与放电时pH的变化趋势也恰好相反。

三、燃料电池

1.氢氧燃料电池是目前最成熟的燃料电池，可分为酸性和碱性两种。

2.解答燃料电池题目的思维模型

3.解答燃料电池题目的几个关键点

(1)要注意介质是什么？是电解质溶液还是熔融盐或氧化物。

(2)通入负极的物质为燃料，通入正极的物质为氧气。

(3)通过介质中离子的移动方向，可判断电池的正负极，同时考虑该离子参与靠近一极的电极反应。

【典例2】[2019浙江选考]化学电源在日常生活和高科技领域中都有广泛应用。下列说

法不正确

．．．的是

A. Zn2+向Cu电极方向移动，Cu电极附近溶液中H+浓度增加

B. 正极的电极反应式为Ag2O＋2e?＋H2O2Ag＋2OH?

C. 锌筒作负极，发生氧化反应，锌筒会变薄

D. 使用一段时间后，电解质溶液的酸性减弱，导电能力下降

【答案】A

【解析】Zn较Cu活泼，做负极，Zn失电子变Zn2+，电子经导线转移到铜电极，铜电极负电荷变多，吸引了溶液中的阳离子，因而Zn2+和H+迁移至铜电极，H+氧化性较强，得电子变H2，因而c(H+)减小，A项错误；Ag2O作正极，得到来自Zn失去的电子，被还原成Ag,结合KOH作电解液，故电极反应式为Ag2O＋2e?＋H2O2Ag＋2OH?，B项正确；Zn为较活泼电极，做负极，发生氧化反应，电极反应式为Zn?2e?=Zn2+，锌溶解，因而锌筒会变薄，C项正

确；铅蓄电池总反应式为PbO2+ Pb + 2H2SO4 2PbSO4+ 2H2O，可知放电一段时间后，H2SO4不断被消耗，因而电解质溶液的酸性减弱，导电能力下降，D项正确。

【变式2】（吉林长春市实验中学2019届模拟）普通锌锰干电池的简图如图所示，它是

用锌皮制成的锌筒作电极，中央插一根碳棒，碳棒顶端加一铜帽。在石墨碳棒周围填满二氧化锰和炭黑的混合物，并用离子可以通过的长纤维纸包裹作隔膜，隔膜外是用氯化锌、氯化铵和淀粉等调成糊状作电解质溶液。该电池工作时的总反应为Zn ＋2NH ＋

4＋2MnO 2===[Zn(NH 3)2]2＋

＋Mn 2O 3＋H 2O 。下列关于锌锰干电池的说法中正确的是( )

A.当该电池电压逐渐下降后，利用电解原理能重新充电复原

B.电池负极反应式为2MnO 2＋2NH ＋

4＋2e －

===Mn 2O 3＋2NH 3＋H 2O C.原电池工作时，电子从负极通过外电路流向正极

D.外电路中每通过0.1 mol 电子，锌的质量理论上减小6.5 g 【答案】C

【解析】普通锌锰干电池是一次电池，不能充电复原，A 项错误；根据原电池工作原理，负极失电子，B 项错误；由负极的电极反应式可知，每通过0.1 mol 电子，消耗锌的质量是65 g·mol

－1

×0.1 mol

2

＝3.25 g ，D 项错误。

考点一 原电池原理的应用

【典例3】（山西忻州一中2019届模拟）等质量的两份锌粉a 、b ，分别加入过量的稀H 2SO 4中，同时向a 中滴入少量的CuSO 4溶液，如图表示产生H 2的体积(V )与时间(t )的关系，其中正确的是( )

【答案】D

【解析】a 中Zn 与CuSO 4溶液反应置换出Cu ，Zn 的量减少，产生H 2的量减少，但Zn 、

Cu 和稀H 2SO 4形成原电池，加快反应速率，D 项图示符合要求。

【变式3】（湖南岳阳一中2019届模拟）有a 、b 、c 、d 四个金属电极，有关的实验装置及部分实验现象如下：

由此可判断这四种金属的活动性顺序是( ) A ．a>b>c>d

B ．b>c>d>a

C ．d>a>b>c

D ．a>b>d>c 【答案】C

【解析】把四个实验从左到右分别编号为①、②、③、④，则由实验①可知，a 作原电池负极，b 作原电池正极，金属活动性：a>b ；由实验②可知，b 极有气体产生，c 极无变化，则活动性：b>c ；由实验③可知，d 极溶解，则d 作原电池负极，c 作正极，活动性：d>c ；由实验④可知，电流从a 极流向d 极，则d 极为原电池负极，a 极为原电池正极，活动性：d>a 。综合所述可知活动性：d>a>b>c 。

考点二 盐桥原电池的考查

【典例4】（浙江杭州外国语学校2019届模拟）根据下图，下列判断中正确的是( )

A.烧杯a 中的溶液pH 降低

B.烧杯b 中发生氧化反应

C.烧杯a 中发生的反应为2H ＋

＋2e －

===H 2↑ D.烧杯b 中发生的反应为2Cl －

－2e －

===Cl 2↑ 【答案】B

【解析】由题给原电池装置可知，电子经过导线，由Zn电极流向Fe电极，则O2在Fe 电极发生还原反应：O2＋2H2O＋4e－===4OH－，烧杯a中c(OH－)增大，溶液的pH升高；烧杯b中，Zn发生氧化反应：Zn－2e－===Zn2＋。

【变式4】（安徽马鞍山二中2019届模拟）控制适合的条件，将反应2Fe3＋＋2I－2Fe2＋＋I

2设计成如下图所示的原电池。下列判断不正确的是( )

A.反应开始时，乙中石墨电极上发生氧化反应

B.反应开始时，甲中石墨电极上Fe3＋被还原

C.电流表读数为零时，反应达到化学平衡状态

D.电流表读数为零后，在甲中加入FeCl2固体，乙中的石墨电极为负极

【答案】D

【解析】由图示结合原电池原理分析可知，Fe3＋得电子变成Fe2＋被还原，I－失去电子变成I2被氧化，所以A、B正确；电流表读数为零时，Fe3＋得电子速率等于Fe2＋失电子速率，反应达到平衡状态，C正确；在甲中加入FeCl 2固体，平衡2Fe3＋＋2I－2Fe2＋＋I2向左移动，I2被还原为I－，乙中石墨为正极，D不正确。

考点三燃料电池

【典例5】（福建双十中学2019届模拟）十九大报告中提出要“打赢蓝天保卫战”，意味着对大气污染防治比过去要求更高。二氧化硫—空气质子交换膜燃料电池实现了制硫酸、发电、环保三位一体的结合，原理如图所示。下列说法正确的是( )

A．该电池放电时质子从电极b移向电极a

B．电极a附近发生的电极反应为SO2＋2H2O－2e－===H2SO4＋2H＋

C．电极b附近发生的电极反应为O2＋4e－＋2H2O===4OH－

D．相同条件下，放电过程中消耗的SO2和O2的体积比为2∶1

【答案】D

【解析】A项，放电时为原电池，质子向正极移动，电极a为负极，则该电池放电时质子从电极a移向电极b，错误；B项，电极a为负极，发生氧化反应，电极反应为SO2＋2H2O －2e－===SO2－4＋4H＋，硫酸应当拆为离子形式，错误；C项，酸性条件下，氧气得电子与氢离子反应生成水，电极b附近发生的电极反应为O2＋4e－＋4H＋===2H2O，错误；D项，由总反应式2SO2＋O2＋2H2O===2SO2－4＋4H＋可知，放电过程中消耗的SO2和O2的体积比为2∶1，正确。

【方法技巧】燃料电池电极反应式的书写

第一步：写出燃料电池反应的总反应式

燃料电池的总反应与燃料的燃烧反应一致，若产物能和电解质反应则总反应为加和后的反应。

如甲烷燃料电池(电解质为NaOH溶液)的反应式为

CH4＋2O2===CO2＋2H2O①

CO2＋2NaOH===Na2CO3＋H2O②

①式＋②式得燃料电池总反应式为

CH4＋2O2＋2NaOH===Na2CO3＋3H2O。

第二步：写出电池的正极反应式

根据燃料电池的特点，一般在正极上发生还原反应的物质是O2，随着电解质溶液的不同，其电极反应式有所不同，大致有以下四种情况：

(1)酸性电解质溶液环境下电极反应式：

O2＋4H＋＋4e－===2H2O；

(2)碱性电解质溶液环境下电极反应式：

O2＋2H2O＋4e－===4OH－；

(3)固体电解质(高温下能传导O2－)环境下电极反应式：

O2＋4e－===2O2－；

(4)熔融碳酸盐(如熔融K2CO3)环境下电极反应式：

O2＋2CO2＋4e－===2CO2－3。

第三步：根据电池总反应式和正极反应式，写出负极反应式

电池反应的总反应式－电池正极反应式＝电池负极反应式。因为O 2不是负极反应物，因此两个反应式相减时要彻底消除O 2。

【变式5】（山东潍坊一中2019届模拟）科学家设计出质子膜H 2S 燃料电池，实现了利用H 2S 废气资源回收能量并得到单质硫。质子膜H 2S 燃料电池的结构示意图如下图所示。下列说法错误的是( )

A.电极a 为电池的负极

B.电极b 上发生的电极反应：O 2＋4H ＋

＋4e －

===2H 2O C.电路中每通过4 mol 电子，在正极消耗44.8 L H 2S D.每17 g H 2S 参与反应，有1 mol H ＋经质子膜进入正极区 【答案】C

【解析】根据题目可知，该电池为燃料电池，根据燃料电池的特点，通氧气的一极为正极，故电极b 为正极，电极a 为负极，A 项正确；电极b 为正极，氧气得电子生成水，B 项正确；从装置图可以看出，电池总反应为2H 2S ＋O 2===S 2＋2H 2O ，电路中每通过4 mol 电子，正极应该消耗1 mol O 2，负极应该有2 mol H 2S 反应，但是题目中没有给定标准状况下，所以不一定是44.8 L ，故C 错误；17 g H 2S 即0.5 mol H 2S ，每0.5 mol H 2S 参与反应会消耗0.25 mol O 2，根据正极反应式O 2＋4H ＋

＋4e －

===2H 2O ，可知有1 mol H ＋

经质子膜进入正极区，故D 正确。

考点四 可充电电池（二次电池）

【典例6】[2019新课标Ⅲ]为提升电池循环效率和稳定性，科学家近期利用三维多孔海绵状Zn （3D ?Zn ）可以高效沉积ZnO 的特点，设计了采用强碱性电解质的3D ?Zn —NiOOH 二次电

池，结构如下图所示。电池反应为Zn(s)+2NiOOH(s)+H 2O(l)???→←???

放电

充电

ZnO(s)+2Ni(OH)2(s)。 下列说法错误的是

A ．三维多孔海绵状Zn 具有较高的表面积，所沉积的ZnO 分散度高

B ．充电时阳极反应为Ni(OH)2(s)+OH ?

(aq)?e ?

NiOOH(s)+H 2O(l) C ．放电时负极反应为Zn(s)+2OH ?

(aq)?2e

?

ZnO(s)+H 2O(l)

D ．放电过程中OH ?

通过隔膜从负极区移向正极区 【答案】D

【解析】三维多孔海绵状Zn 具有较高的表面积，吸附能力强，所沉积的ZnO 分散度高，A 正确；充电相当于是电解池，阳极发生失去电子的氧化反应，根据总反应式可知阳极是Ni(OH)2失去电子转化为NiOOH ，电极反应式为Ni(OH)2(s)＋OH ?

(aq)? e ?

＝NiOOH(s)＋H 2O(l)，B 正确；放电时相当于是原电池，负极发生失去电子的氧化反应，根据总反应式可知负极反应式为Zn(s)＋2OH ?

(aq)? 2e ?

＝ZnO(s)＋H 2O(l)，C 正确；

原电池中阳离子向正极移动，阴离子向负极移动，则放电过程中OH ? 通过隔膜从正极区移向负极区，D 错误。

【举一反三】[2019天津]我国科学家研制了一种新型的高比能量锌?碘溴液流电池，其工作原理示意图如下。图中贮液器可储存电解质溶液，提高电池的容量。

下列叙述不正确．．．

的是 A ．放电时，a 电极反应为2I Br 2e 2I Br ----++

B ．放电时，溶液中离子的数目增大

C ．充电时，b 电极每增重0.65g ，溶液中有0.02mol I -被氧化

D．充电时，a电极接外电源负极

【答案】D

【解析】放电时，a电极为正极，碘得电子变成碘离子，正极反应式为I2Br?+2e?=2I?+Br?，故A正确；放电时，正极反应式为I2Br?+2e?=2I?+Br?，溶液中离子数目增大，故B正确；充电时，b电极反应式为Zn2＋+2e?=Zn，每增加0.65g，转移0.02mol电子，阳极反应式为Br?+2I??2e?=I2Br?，有0.02molI?失电子被氧化，故C正确；充电时，a是阳极，应与外电源的正极相连，故D错误。

【方法技巧】

1．可充电电池的思维模型

因此，充电时电极的连接可简记为“负接负后作阴极，正接正后作阳极”。

2．可充电电池的分析流程

(1)可充电电池有充电和放电两个过程，放电时是原电池反应，充电时是电解池反应。

(2)放电时的负极反应和充电时的阴极反应互为逆反应，放电时的正极反应和充电时的阳极反应互为逆反应。将负(正)极反应式变换方向并将电子移项即可得出阴(阳)极反应式。

(3)充、放电时电解质溶液中离子移动方向的判断

分析电池工作过程中电解质溶液的变化时，要结合电池总反应进行分析。

①首先应分清电池是放电还是充电。

②再判断出正、负极或阴、阳极。

(4)“加减法”书写新型二次电池放电的电极反应式

若已知电池放电时的总反应式，可先写出较易书写的一极的电极反应式，然后在电子守恒的基础上，由总反应式减去较易写出的一极的电极反应式，即得到较难写出的另一极的电极反应式。

【变式6】(2018·全国卷Ⅱ，12)我国科学家研发了一种室温下“可呼吸”的Na —CO 2

二次电池。将NaClO 4溶于有机溶剂作为电解液，钠和负载碳纳米管的镍网分别作为电极材料，电池的总反应为3CO 2＋4Na

2Na 2CO 3＋C 。下列说法错误的是( )

A.放电时，ClO －

4向负极移动 B.充电时释放CO 2，放电时吸收CO 2

C.放电时，正极反应为3CO 2＋4e －

===2CO 2－

3＋C D.充电时，正极反应为Na ＋

＋e －===Na 【答案】D

【解析】根据电池的总反应知，放电时负极反应：4Na －4e －

===4Na ＋

正极反应：3CO 2＋4e －

===2CO 2－

3＋C 充电时，阴(负)极：4Na ＋

＋4e －

===4Na 阳(正)极：2CO 2－

3＋C －4e －===3CO 2↑

放电时，ClO －

4向负极移动。根据充电和放电时的电极反应式知，充电时释放CO 2，放电时吸收CO 2。

【举一反三】(2018·全国卷Ⅲ)一种可充电锂—空气电池如图所示。当电池放电时，O 2

与Li ＋

在多孔碳材料电极处生成Li 2O 2－x (x ＝0或1)。下列说法正确的是( )

A ．放电时，多孔碳材料电极为负极

B ．放电时，外电路电子由多孔碳材料电极流向锂电极

C ．充电时，电解质溶液中Li ＋

向多孔碳材料区迁移 D ．充电时，电池总反应为Li 2O 2－x ===2Li ＋? ?

???

1－x 2O 2

【答案】D

【解析】由题意知，放电时负极反应为Li －e －

===Li ＋

，正极反应为(2－x )O 2＋4Li ＋

＋

4e －

===2Li 2O 2－x (x ＝0或1)，电池总反应为? ?

???

1－x 2O 2＋2Li===Li 2O 2－x 。该电池放电时，金属锂

为负极，多孔碳材料为正极，A 项错误；该电池放电时，外电路电子由锂电极流向多孔碳材料电极，B 项错误；该电池放电时，电解质溶液中的Li ＋

向多孔碳材料区迁移，充电时电解质溶液中的Li ＋

向锂材料区迁移，C 项错误；充电时电池总反应为Li 2O 2－x ===2Li ＋(1－x

2)O 2，

D 项正确。

考点五 新型电源

【典例7】 [2019新课标Ⅰ]利用生物燃料电池原理研究室温下氨的合成，电池工作时MV 2+

/MV +

在电极与酶之间传递电子，示意图如下所示。下列说法错误的是

A ．相比现有工业合成氨，该方法条件温和，同时还可提供电能

B ．阴极区，在氢化酶作用下发生反应H 2+2MV

2+

2H ++2MV +

C ．正极区，固氮酶为催化剂，N 2发生还原反应生成NH 3

D ．电池工作时质子通过交换膜由负极区向正极区移动 【答案】B

【解析】相比现有工业合成氨，该方法选用酶作催化剂，条件温和，同时利用MV +和MV 2+

的相互转化，化学能转化为电能，故可提供电能，故A 正确；左室为负极区，MV +

在负极失电子发生氧化反应生成MV 2+，电极反应式为MV +?e ?= MV 2+，放电生成的MV 2+在氢化酶的作用下与H 2反应生成H +

和MV +

，反应的方程式为H 2+2MV 2+

=2H +

+2MV +

，故B 错误；右室为正极区，MV

2+

在正极得电子发生还原反应生成MV +

，电极反应式为MV 2+

+e ?

= MV +

，放电生成的MV +

与N 2在固氮酶的作用下反应生成NH 3和MV 2+，故C 正确；电池工作时，氢离子（即质子）通过交换膜由负极向正极移动，故D 正确。

【举一反三】 (2018·海南高考改编)一种镁氧电池如图所示，电极材料为金属镁和吸附氧气的活性炭，电解液为KOH 浓溶液。下列说法正确的是( )

A．电池总反应式为2Mg＋O2＋2H2O===2Mg(OH)2

B．正极反应式为Mg－2e－===Mg2＋

C．活性炭可以加快O2在负极上的反应速率

D．电子的移动方向由b经外电路到a

【答案】A

【解析】负极电极反应式为Mg－2e－＋2OH－===Mg(OH)2↓、正极电极反应式为O2＋4e－＋2H2O===4OH－，得失电子相同的条件下，将正负极电极反应式相加得电池总反应式为2Mg ＋O2＋2H2O===2Mg(OH)2，故A正确，B错误；通入O2的电极是正极，活性炭可以加快O2在正极上的反应速率，故C错误；Mg作负极、活性炭作正极，电子从负极a经外电路到正极b，故D错误。

【变式5】(2017·全国卷Ⅲ，11)全固态锂硫电池能量密度高、成本低，其工作原理如图所示，其中电极a常用掺有石墨烯的S8材料，电池反应为16Li＋x S8===8Li2S x(2≤x≤8)。下列说法错误的是( )

A.电池工作时，正极可发生反应：2Li2S6＋2Li＋＋2e－===3Li2S4

B.电池工作时，外电路中流过0.02 mol电子，负极材料减重0.14 g

C.石墨烯的作用主要是提高电极a的导电性

D.电池充电时间越长，电池中Li2S2的量越多

【答案】D

【解析】A项，原电池电解质中阳离子移向正极，根据全固态锂硫电池工作原理图示中Li＋移动方向可知，电极a为正极，正极发生还原反应，由总反应可知正极依次发生

S8→Li2S8→ Li2S6→Li2S4→Li2S2的还原反应，正确；B项，电池工作时负极电极反应式为Li －e－===Li＋，当外电路中流过0.02 mol电子时，负极消耗的Li的物质的量为0.02 mol，其质量为0.14 g，正确；C项，石墨烯具有良好的导电性，故可以提高电极a的导电能力，

正确；D 项，电池充电时为电解池，此时电解总反应为8Li 2S x =====电解

16Li ＋x S 8(2≤x ≤8)，故Li 2S 2的量会越来越少直至充满电，错误。