人教版高中化学选修4教学讲义，复习补习资料（含典例分析，巩固练习）：19【提高】化学电源
文档属性
| 名称 | 人教版高中化学选修4教学讲义，复习补习资料（含典例分析，巩固练习）：19【提高】化学电源 |  | |
| 格式 | zip | ||
| 文件大小 | 343.9KB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（新课程标准） | ||
| 科目 | 化学 | ||
| 更新时间 | 2020-01-21 22:19:55 | ||
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文档简介
化学电源
【学习目标】
1、了解常见电池的分类及优点；
2、了解一次电池、二次电池、燃料电池的基本构造、反应原理及应用。
【典型例题】
类型一：常见的化学电源
例1下列电池工作时，O2在正极放电的是（ ）
A．/锌锰电池 B．/氢燃料电池
C．/铅蓄电池 D．/镍镉电池
【思路点拨】本题涉及到的这些化学电源都比较常见，了解它们的工作原理即可答对本题。
【答案】B
【解析】A．锌锰干电池中电极反应式，负极：Zn﹣2e﹣═Zn2+、正极2MnO2+2NH4++2e﹣=Mn2O3+2NH3+H2O，所以不符合题意，故A错误；
B．酸性氢氧燃料电池电极反应式为2H2﹣4e﹣=4H+、O2+4H++4 e﹣=2H2O，碱性氢氧燃料电池电极反应式为2H2﹣4e﹣+4OH=4H2O、O2+2H2O+4 e﹣=4OH﹣，所以符合题意，故B正确；
C．放电时负极电极反应：Pb﹣2e﹣+SO42﹣=PbSO4 ，正极电极反应：PbO2+2e﹣+4H++2SO42﹣=PbSO4+2H2O，所以不符合题意，故C错误；
D．放电正极：2NiOOH+2H2O+2e﹣=2Ni（OH）2+2OH﹣、负极：Cd+2OH﹣﹣2e﹣=Cd（OH）2，所以不符合题意，故D错误；
故选B。
【总结升华】原电池电极判断的6种方法：
（1）负极：较活泼金属、氧化反应、电子流出、电流流入、阴离子移向极、不断溶解。
（2）正极：不活泼金属或非金属、还原反应、电子流入、电流流出、阳离子移向极、电极增重。
举一反三：
【变式1】（2019 江苏高考）一种熔融碳酸盐燃料电池原理示意如图。下列有关该电池的说法正确的是（ ）。
/
A．反应CH4＋H2O/3H2＋CO,每消耗1molCH4转移12mol 电子
B．电极A上H2参与的电极反应为：H2＋2OH--2e-=2H2O
C．电池工作时，CO32-向电极B移动
D．电极B上发生的电极反应为：O2＋2CO2＋4e-=2CO32-
【答案】D
【解析】A、1molCH4→CO，化合价由-4价→+2上升6价，1molCH4参加反应共转移6mol电子，故错误；B、环境不是碱性，否则不会产生CO2，其电极反应式：CO＋H2＋2CO32－－4e－=3CO2＋H2O，故B错误；C、根据原电池工作原理，电极A是负极，电极B是正极，阴离子向负极移动，故C错误；D、根据电池原理，O2、CO2共同参加反应，其电极反应式：O2＋2CO2＋4e－=2CO32－，故D正确。
【变式2】有人设计出利用CH4和O2反应，用铂电极在KOH溶液中构成原电池。电池的总反应类似于CH4在O2中燃烧的反应，则下列说法中正确的是( )
①每消耗l mol CH4可以向外电路提供8 mol e－
②负极上CH4失去电子，电极反应式为CH4+10OH－－8e－＝CO32－+7H2O
③负极上O2获得电子，电极反应式为O2+2H2O+4e－＝4OH－
④电池放电时，溶液pH不断升高
A．①② B．①③ C．①④ D．③④
【答案】A
【解析】CH4在铂电极上发生类似于CH4在O2中燃烧的反应，即CH4→CO2，严格地讲生成的CO2还与KOH溶液反应生成K2CO3，化合价升高，失去电子，作电池的负极，电极反应式为CH4+10OH－－8e－＝CO32－+7H2O，1 mol CH4参加反应有8 mol e－发生转移，O2在正极上发生反应，获得电子，电极反应式为O2+2H2O+4e－＝4OH－。虽然正极产生OH－，负极消耗OH－，但从总反应CH4+2O2+2KOH＝K2CO3+3H2O可看出反应消耗了KOH，所以电池放电时溶液的pH不断下降，故①②正确，③④错误。
例2（2019 新课标III）锌–空气燃料电池可用作电动车动力电源，电池的电解质溶液为KOH溶液，反应为2Zn+O2+4OH–+2H2O===2Zn(OH)。下列说法正确的是
A．充电时，电解质溶液中K+向阳极移动
B．充电时，电解质溶液中逐渐减小
C．放电时，负极反应为：Zn+4OH–-2e–===Zn(OH)
D．放电时，电路中通过2mol电子，消耗氧气22.4L（标准状况）
【思路点拨】认真分析总反应，找出电源的阳极和阴极，而且要根据总反应式写出各极的电极反应式。
【答案】C
【解析】A项充电时阳离子向阴极移动，故A错误；B项放电时总反应为：2Zn+O2+4KOH+2H2O===2K2Zn(OH)4,，则充电时生成氢氧化钾，溶液中的氢氧根离子浓度增大，故B错误；C项放电时，锌在负极失去电子，故C正确；D项标准状况下22.4L氧气的物质的量为1mol，对应转移4mol电子，故D错误。故选C。
【总结升华】原电池中应注意的3个“方向”：
(1)外电路中电子移动方向：负极→正极，电流方向：正极→负极；
(2)电池内部离子移动方向：阴离子→负极，阳离子→正极；
(3)盐桥中(含饱和KCl溶液)离子移动方向：K+→正极，Cl-→负极。
类型二：电极方程式的书写
例3天津是我国研发和生产锂离子电池的重要基地。锂离子电池正极材料是含锂的二氧化钴(LiCoO2)，充电时LiCoO2中Li被还原，并以原子形式嵌入电池负极材料碳(C6)中，以LiC6表示。电池反应为LiCoO2+C6CoO2+LiC6。则下列说法正确的是( )
A．放电时，电池的正极反应为LiC6－e－＝Li++C6
B．放电时，电池的正极反应为CoO2+Li++e－＝LiCoO2
C．羧酸、醇等含活泼氢的有机物可用作锂离子电池的电解质
D．锂离子电池的比能量(单位质量释放的能量)低
【答案】B
【解析】A项，放电时，电池的正极得e－，发生还原反应，A项错误；B项，放电时发生原电池反应，电池正极反应为还原反应，B项正确；C项，含活泼氢的有机物作电解质，易得电子；D项，锂的相对原子质量小，其密度小，所以锂离子电池的比能量高。故选B。
例4 已知原电池总反应式为：CH4+2O2＝CO2+2H2O，分别写出在下列环境中该原电池的电极反应式。
(1)电解质溶液为KOH溶液
负极：____________；正极：____________。
(2)电解质溶液为稀硫酸
负极：____________；正极：____________。
【答案】(1)负极：CH4+10OH－－8e－＝CO32－+7H2O 正极：2O2+4H2O+8e－＝8OH－
(2)负极：CH4+2H2O－8e－＝CO2+8H+ 正极：2O2+8H++8e－＝4H2O
【解析】根据总反应式可知，甲烷在反应中被氧化，因此应在负极上反应；氧气在反应中被还原，应在正极上反应。然后根据电解质溶液的酸碱性可知，电解质溶液为碱性溶液时，在电极反应式中不能有H+参加或生成，也不能有酸性物质生成；电解质溶液为酸性溶液时，在电极反应式中不能有OH－参加或生成，也不能有碱性物质生成。最后，根据反应中转移电子数守恒、电荷守恒和元素守恒等原则，写出电极反应式并配平。
举一反三：
【变式1】某可充电的锂离子电池以LiMn2O4为正极，嵌入锂的碳材料为负极，含Li+导电固体为电解质。放电时的电池反应为：Li+LiMn2O4=Li2Mn2O4。下列说法正确的是
A．放电时，LiMn2O4发生氧化反应
B．放电时，正极反应为：Li++LiMn2O4+e－=Li2Mn2O4
C．充电时，LiMn2O4发生氧化反应
D．充电时，阳极反应为：Li++e-=Li
【答案】B
【变式2】把一小块镁铝合金放入6 mol/L的NaOH溶液中，可形成微型原电池。则该电池负极上发生的电极反应为( )
A．Mg－2e－＝Mg2+ B．Al+4OH－－3e－＝AlO2－+2H2O
C．4OH－－4e－＝2H2O+O2↑ D．2H2O+2e－＝2OH－+H2↑
【答案】B
【解析】镁虽比铝活泼，但原电池的正负极不仅与电极金属的活泼性有关，而且与电解质溶液有关，在NaOH溶液中Al能与碱反应，而镁较难与NaOH溶液反应，所以铝作负极。
【变式3】在碱性锌锰干电池中，已知氢氧化钾为电解质，发生的电池总反应为：Zn+2MnO2+2H2O＝2MnOOH +Zn(OH)2。则下列对该电池的电极反应书写正确的是( )
A．负极反应为Zn－2e－＝Zn2+
B．负极反应为Zn+2H2O－2e－＝Zn(OH)2+2H+
C．正极反应为2MnO2+2H++2e－＝2MnOOH
D．正极反应为2MnO2+2H2O+2e－＝2MnOOH+2OH－
【答案】D
【解析】由于所给电池的电解质溶液为氢氧化钾溶液，所以该电池为碱性电池。在书写碱性电池的电极反应式时，方程式中不得出现H+，因此立即排除B、C。在碱性电池中，负极的Zn失去电子形成的Zn2+应该与OH－结合为Zn(OH)2，因此A错误。
【巩固练习】
1．下列说法错误的是（ ）
A．依据原电池的原理可设计出化学电源
B．原电池是化学电源的雏形
C．原电池输出电能的能力，取决于组成原电池的负极材料的活动性
D．氧化还原反应所释放的化学能，是化学电源的能量来源
2．研究人员最近发现了一种“水”电池，这种电池能利用淡水与海水之间含盐量差别进行发电，在海水中电池总反应可表示为：5MnO2＋2Ag＋2NaCl=Na2Mn5O10＋2AgCl，下列“水”电池在海水中放电时的有关说法正确的是（ ）
A．正极反应式：Ag＋Cl-－e-=AgCl
B．每生成1mol Na2Mn5O10转移2mol电子
C．Na+不断向“水”电池的负极移动
D．AgCl是还原产物
3．电子表所用的纽扣电池的两极材料为锌和氧化银，电解质溶液为KOH溶液，其电极反应是：Zn+2OH－－2e－＝Zn(OH)2；Ag2O+H2O+2e－＝2Ag+2OH－。总反应式为：Zn+Ag2O+H2O＝2Ag+Zn(OH)2。下列判断正确的是（ ）
A．Zn为正极，Ag2O为负极
B．Zn为负极，Ag2O为正极
C．电池工作时，负极附近溶液的pH减小
D．电池工作时，负极附近溶液的pH增大
4．（2019 四川高考）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LixC6x e=x Li++C6
C．充电时，若转移1 mol e-，石墨（C6）电极将增重7x g
D．充电时，阳极的电极反应式为LiCoO2x e=Li1-x CoO2+x Li+
5．镍氢电池（NiMH）目前已经成为混合动力汽车的一种主要电池类型。NiMH中的M表示储氢金属或合金。该电池在充电过程中的总反应方程式是：Ni(OH)2 + M = NiOOH + MH。已知：6NiOOH + NH3 + H2O + OH－ =6 Ni(OH)2 + NO2－
下列说法正确的是（ ）。
A．NiMH 电池放电过程中，正极的电极反应式为：NiOOH + H2O + e－= Ni(OH)2 + OH－
B．充电过程中OH－离子从阳极向阴极迁移
C．充电过程中阴极的电极反应式：H2O + M + e－= MH + OH－，H2O中的H被M还原
D．NiMH电池中可以用KOH溶液、氨水等作为电解质溶液
6．电动自行车由于灵活、快捷、方便，已成为上班族的主要代步工具，其电源为铅蓄电池，其反应原理为PbO2+Pb+2H2SO4PbSO4+2H2O，下列叙述正确的是（ ）
A．电池放电时，PbO2是电池的正极，被氧化
B．电池放电时，SO42－只在负极发生反应
c．电池放电时，溶液的pH不断减小
D．电池放电时，正极反应式为：PbO2+4H++SO42－+2e－＝PbSO4+2H2O
7．一种新型乙醇电池用磺酸类质子作溶质，比甲醇电池效率高出32倍。电池总反应为：C2H5OH+3O2＝2CO2+ 3H2O，电池示意图如图。
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下列对这种电池的说法正确的是（ ）
A．b极为电池的负极
B．电池工作时电子由b极沿导线经灯泡再到a极
C．电池正极的电极反应为：4H++O2+4e－＝2H2O
D．设每个电子所带电量为q，则l mol乙醇被氧化产生6NA q的电量
8．我国首创的海洋电池以铝板为负极，铂网为正极，海水为电解质溶液，空气中的氧气与铝反应产生电流。电池总反应为：4Al+3O2+6H2O＝4Al(OH)3，下列说法不正确的是（ ）
A．正极反应为：O2+2H2O+4e－＝4OH－
B．电池工作时，电流由铝电极沿导线流向铂电极
C．以网状的铂为正极，可增大与氧气的接触面积
D．该电池通常只需更换铝板就可继续使用
9．零排放车载燃料电池曾被美国《时代》杂志列为21世纪改变人类生活的十大新科技之首。质子交换膜燃料电池便是其中一种，其工作原理如图所示，则下列叙述不正确的是（ ）
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A．正极反应为：O2+4H++4e－＝2H2O
B．负极反应为：2H2－4e－＝4H+
C．导电离子为质子，且在电池内部由正极定向移动至负极
D．总反应式为：2H2+O2＝2H2O
10．碱性电池具有容量大、放电电流大的特点，因而得到广泛应用。锌锰碱性电池以氢氧化钾溶液为电解液，电池总反应式为：Zn (s)+2MnO2 (s)+2H2O (1)＝Zn(OH)2 (s)+2MnOOH (s)
下列说法错误的是（ ）
A．电池工作时，锌失去电子
B．电池正极的电极反应式为：2MnO2 (s)+2H2O (1)+2e－＝2MnOOH (s)+2OH－ (aq)
C．电池工作时，电子由正极通过外电路流向负极
D．外电路中每通过0.2 mol电子，锌的质量理论上减少6.5 g
11．（2019 全国新课标I）微生物电池是指在微生物的作用下将化学能转化为电能的装置，其工作原理如图所示。下列有关微生物电池的说法错误的是（ ）
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A．正极反应中有CO2生成
B．微生物促进了反应中电子的转移
C．质子通过交换膜从负极区移向正极区
D．电池总反应为C6H12O6+6O2==6CO2+6H2O
12．不久前，美国一个海军航空站安装了一台250 kW的MCFC型燃料电池，该电池可同时供应电和水蒸气，其工作温度为600℃～700℃，所用燃料为H2，电解质为熔融的K2CO3，已知该电池的总反应为：2H2+O2＝2H2O，负极反应为：H2+CO32－－2e－＝H2O+CO2，则下列推断中正确的是（ ）
A．正极反应为：4OH－＝O2+2H2O+4e－
B．该电池的电极没有参加反应
C．电池供应1 mol水蒸气，转移的电子数为4 mol
D．O2从正极通入，发生氧化反应
13．某固体酸燃料电池以CaHSO4固体为电解质传递H＋，其基本结构见下图，电池总反应可表示为：2H2＋O2＝2H2O，下列有关说法正确的是
A．电子通过外电路从b极流向a极
B．b极上的电极反应式为：O2＋2H2O＋4e－＝4OH－
C．每转移0.1 mol电子，消耗1.12 L的H2
D．H＋由a极通过固体酸电解质传递到b极
二、填空题
1．（2019 海南高考）银是一种贵金属，古代常用于制造钱币及装饰器皿，现代在电池和照明器材等领域亦有广泛应用。回答下列问题。
（1）久存的银制器皿表面会变黑，失去银白色的光泽，原因是 。
（2）已知Ksp(AgCl)=1．8×10-10，若向50mL0.018mol·L-1的AgNO3溶液中加入50mL0.020mol·L-1的盐酸，混合后溶液中的Ag+的浓度为 mol·L-1，pH为 。
（3）AgNO3溶液光照易分解，生成Ag和红棕色气体等物质，其光照分解的化学方程式为 。
（4）右图所示原电池正极的反应式为 。
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2．（2019 北京朝阳二模）LiFePO4用于锂离子二次电池的电极材料，可由LiI和FePO4制备。
（1）FePO4难溶于水，制备方法如下：
Ⅰ.用稍过量的稀H2SO4溶解废铁屑，加热，搅拌，过滤；
Ⅱ.向滤液中加入一定量的H2O2；
Ⅲ.向含Fe3+的溶液加入Na2HPO4溶液，过滤后经进一步处理得FePO4。
①Ⅰ中反应进行完全的现象是 。
② 用离子方程式说明H2O2的作用是 。
③ 已知：H2PO4- / HPO42- + H+ ；HPO42- / PO43-+ H+ 。
产生FePO4的离子方程式是 。
④ Na2HPO4溶液显碱性的原因是 。
（2）制备LiFePO4：将FePO4与LiI混合，在惰性气氛中加热，制得LiFePO4 。
化合物LiI中碘离子的作用是 。
（3）锂离子二次电池的负极材料为金属锂和石墨的复合材料（石墨作为金属锂的载体），电池反应为： FePO4(s) +Li(s) LiFePO4(s) ，装置如下：
①该电池不能用电解质水溶液，原因是 。
②充电时，b极的电极反应式是 。
【答案与解析】
1．C
【解析】A项，化学电源是依据原电池原理设计的，A项正确；B项也正确；C项，原电池输出电能的能力，取决于组成原电池的反应物的氧化还原能力，故C项错误，D项正确。
2．B
【解析】由电池总反应可知银失去电子被氧化得氧化产物，即银做负极，产物AgCl是氧化产物，A、D都不正确；在原电池中阳离子在正极得电子发生还原反应，所以阳离子向电池的正极移动，C错误；化合物Na2Mn5O10中Mn元素的化合价是+18/5价，所以每生成1mol Na2Mn5O10转移电子的物质的量为(4－18/5)×5＝2mol，因此选项B正确。
3．BC
【解析】Zn→Zn(OH)2失去2e－，而Ag2O→2Ag得到2e－。原电池中失去电子的一极是负极，所以Zn为负极，Ag2O为正极。B正确。因为Zn+2OH－－2e－＝Zn(OH)2，负极区域溶液中c (OH－)不断减小，则c (H+)不断增大，故pH减小，所以C也正确。
4．C
【解析】A项，放电时，Li+在负极生成，由负极向正极迁移；B项，负极发生氧化反应，LixC6失去电子，电极反应式为LixC6x e=x Li++C6；C项，充电时，总反应为LiCoO2+C6 = Li1-xCoO2+LixC6，石墨电极的电极反应式为C6 + x Li++ x e= LixC6，由反应关系可知，每转移1 mole-，生成1/x mol LixC6，增重7 g；D项，充电时，阳极发生氧化反应，其电极反应式为LiCoO2x e=Li1-x CoO2+x Li+。故选C。
5．A
【解析】NiMH 电池放电过程中，NiOOH 和 H2O得到电子，故正极的电极反应式为：NiOOH + H2O + e－= Ni(OH)2 + OH－，A正确；充电过程中阴离子向阳极移动，OH-离子从阴极向阳极迁移，B错误；充电过程中阴极的电极反应式：H2O + M + e－= MH + OH-,H2O中的一个H原子得到电子被M还原，C错误；根据已知NiMH可以和氨水反应，故不能用于氨水作为电解质溶液，D错误。
6．D
7．C
【解析】由图示知，负极反应为C2H5OH－12e－+3H2O＝2CO2↑+12H+，正极反应为3O2+12e－+12H+＝6H2O，b为正极；电子经外电路由a到b；l mol乙醇被氧化转移12 mol e－，故产生12NA q的电量。
8．B
【解析】此电池在工作时，电子由铝电极沿导线流向铂电极，电流方向是电子流动方向的反方向，即由铂电极沿导线流向铝电极。
9．C
【解析】该燃料电池为氢氧燃料电池，其总反应式为2H2+O2＝2H2O，该燃料电池是通过质子（H+）来传递电荷的，H+分别参与了正、负电极的反应，但H+在电池的内部应由负极（产生H+）定向移动至正极（消耗H+），其在整个过程中，消耗量与生成量相等。
10．C
【解析】该电池工作时，Zn应为负极，失去电子，故A正确。原电池正极发生得电子反应，即还原反应，故B正确。电子应由原电池的负极流出，通过外电路流向正极，故C错误。由于Zn失去2 mol电子时，自身消耗的质量为65 g，则失去0.2 mol电子，理论上消耗6.5 g，故D正确。
11．A
【解析】A项：根据C元素的化合价的变化，二氧化碳中C元素的化合价为最高价+4价，所以生成二氧化碳的反应为氧化反应，应该在负极生成，错误；B项：在微生物的作用下，该装置为原电池装置，反应速率比化学反应速率加快，所以微生物促进了反应的发生，正确；C项：原电池中阳离子向正极移动，正确；D项：电池的总反应实质是葡萄糖的氧化反应，正确。
故选A。
12．B
【解析】该电池实质是氢氧燃料电池，负极上氢气发生氧化反应，正极上氧气发生还原反应，电极本身不参与反应；由总反应式知，电池供应1 mol水蒸气，转移的电子数为2 mol；正极反应为：O2+2CO2+4e－＝2CO32－。
13．D
【解析】首先明确a为负极，这样电子应该是通过外电路由a极流向b，A错；B选项反应应为O2+4e-+4H+=2H2O ; C没有告知标准状况。
二、填空题
1．（1）Ag在空气中易与氧气反应生成氧化银；
（2）1.8×10-7mol/L；2
（3）2AgNO3/Ag+2NO2 ↑+O2 ↑
（4）Ag++e-=Ag
【解析】（1）根据金属的腐蚀可知Ag变黑是发生了化学腐蚀，生成氧化银的缘故；
（2）根据反应中HCl和硝酸银的物质的量可知HCl过量，则计算剩余的氯离子的物质的量浓度为（0.02-0.018）mol·L-1/2=0.001mol/L，根据AgCl的溶度积的表达式计算，c（Ag+）=1.8×10-10/0.001=1.8×10-7 mol·L-1；因为该反应中氢离子未参加反应，所以溶液的体积变为100mL时，氢离子的浓度为0.01mol/L，则pH=2；
（3）根据氧化还原反应理论，硝酸银分解生成Ag和二氧化氮气体，Ag和N元素化合价降低，则O元素的化合价升高，所以该反应中有氧气生成。
（4）该原电池的实质是Cu与银离子发生置换反应生成Ag单质，所以正极是生成Ag单质的还原反应。
2．（1）① 不再产生气泡
② 2Fe2+ + 2H+ + H2O2 = 2Fe3+ + 2H2O
③ Fe3+ + 2HPO42- = FePO4↓+ H2PO4-
④ 由于HPO42-可以电离：HPO42- / PO43- + H+ ，又可以水解：HPO42- +H2O /
H2PO4- + OH-，且水解程度大于电离程度，所以溶液溶解显碱性。
（2）作还原剂
（3）① 金属Li可与水发生反应（或2Li + 2H2O ＝2LiOH + H2↑）
② LiFePO4 － e- = Li+ + FePO4
【解析】（1）用稍过量的稀H2SO4溶解废铁屑，滤液中主要溶质为FeSO4，向滤液中加入过氧化氢将亚铁离子氧化成Fe3+，向含Fe3+的溶液加入Na2HPO4溶液，过滤后经进一步处理得FePO4。
①稀H2SO4溶解废铁屑时，有氢气产生，当反应完全时，则不再产生气泡。
②向滤液中加入过氧化氢将亚铁离子氧化成Fe3+，过氧化氢被还原为水，离子方程式为：2Fe2++2H++H2O2== 3Fe3++2H2O。
③向含Fe3+的溶液加入Na2HPO4溶液，Fe3+消耗PO43―，使平衡HPO42―PO43―+H+右移，氢离子浓度增大，使平衡H2PO4―HPO42―+H+左移，则溶液中H2PO4―浓度增大，产生FePO4的离子方程式是：Fe3++2HPO42―==FePO4↓+H2PO4―。
④Na2HPO4溶液显碱性的原因是由于HPO42―可以电离：HPO42―PO43－+H+，又可以水解：HOP42―+H2OH2PO4―+OH―，且水解程度大于电离程度，所以溶液溶解显碱性。
（2）将FePO4与LiI混合，在惰性气氛中加热，制得LiFePO4，铁元素的化合价从+3价降到+2价，得到电子，说明化合物LiI中碘离子失去电子作还原剂。
（3）①金属Li可与水发生反应（或2Li+2H2O==2LiOH+H2↑），故应为非水材料。
②根据锂离子电池的电池反应式为：FePO4（s）+Li（s）LiFePO4（s），可知，放电时，Li的化合价升高，被氧化，a为原电池的负极，负极的电极反应工：Li―e―==Li+；充电时，反应逆向进行，b为阳极，阳极上失电子发生氧化反应，电极反应式为LiFePO4―e―==Li++FePO4。
【学习目标】
1、了解常见电池的分类及优点；
2、了解一次电池、二次电池、燃料电池的基本构造、反应原理及应用。
【典型例题】
类型一：常见的化学电源
例1下列电池工作时，O2在正极放电的是（ ）
A．/锌锰电池 B．/氢燃料电池
C．/铅蓄电池 D．/镍镉电池
【思路点拨】本题涉及到的这些化学电源都比较常见，了解它们的工作原理即可答对本题。
【答案】B
【解析】A．锌锰干电池中电极反应式，负极：Zn﹣2e﹣═Zn2+、正极2MnO2+2NH4++2e﹣=Mn2O3+2NH3+H2O，所以不符合题意，故A错误；
B．酸性氢氧燃料电池电极反应式为2H2﹣4e﹣=4H+、O2+4H++4 e﹣=2H2O，碱性氢氧燃料电池电极反应式为2H2﹣4e﹣+4OH=4H2O、O2+2H2O+4 e﹣=4OH﹣，所以符合题意，故B正确；
C．放电时负极电极反应：Pb﹣2e﹣+SO42﹣=PbSO4 ，正极电极反应：PbO2+2e﹣+4H++2SO42﹣=PbSO4+2H2O，所以不符合题意，故C错误；
D．放电正极：2NiOOH+2H2O+2e﹣=2Ni（OH）2+2OH﹣、负极：Cd+2OH﹣﹣2e﹣=Cd（OH）2，所以不符合题意，故D错误；
故选B。
【总结升华】原电池电极判断的6种方法：
（1）负极：较活泼金属、氧化反应、电子流出、电流流入、阴离子移向极、不断溶解。
（2）正极：不活泼金属或非金属、还原反应、电子流入、电流流出、阳离子移向极、电极增重。
举一反三：
【变式1】（2019 江苏高考）一种熔融碳酸盐燃料电池原理示意如图。下列有关该电池的说法正确的是（ ）。
/
A．反应CH4＋H2O/3H2＋CO,每消耗1molCH4转移12mol 电子
B．电极A上H2参与的电极反应为：H2＋2OH--2e-=2H2O
C．电池工作时，CO32-向电极B移动
D．电极B上发生的电极反应为：O2＋2CO2＋4e-=2CO32-
【答案】D
【解析】A、1molCH4→CO，化合价由-4价→+2上升6价，1molCH4参加反应共转移6mol电子，故错误；B、环境不是碱性，否则不会产生CO2，其电极反应式：CO＋H2＋2CO32－－4e－=3CO2＋H2O，故B错误；C、根据原电池工作原理，电极A是负极，电极B是正极，阴离子向负极移动，故C错误；D、根据电池原理，O2、CO2共同参加反应，其电极反应式：O2＋2CO2＋4e－=2CO32－，故D正确。
【变式2】有人设计出利用CH4和O2反应，用铂电极在KOH溶液中构成原电池。电池的总反应类似于CH4在O2中燃烧的反应，则下列说法中正确的是( )
①每消耗l mol CH4可以向外电路提供8 mol e－
②负极上CH4失去电子，电极反应式为CH4+10OH－－8e－＝CO32－+7H2O
③负极上O2获得电子，电极反应式为O2+2H2O+4e－＝4OH－
④电池放电时，溶液pH不断升高
A．①② B．①③ C．①④ D．③④
【答案】A
【解析】CH4在铂电极上发生类似于CH4在O2中燃烧的反应，即CH4→CO2，严格地讲生成的CO2还与KOH溶液反应生成K2CO3，化合价升高，失去电子，作电池的负极，电极反应式为CH4+10OH－－8e－＝CO32－+7H2O，1 mol CH4参加反应有8 mol e－发生转移，O2在正极上发生反应，获得电子，电极反应式为O2+2H2O+4e－＝4OH－。虽然正极产生OH－，负极消耗OH－，但从总反应CH4+2O2+2KOH＝K2CO3+3H2O可看出反应消耗了KOH，所以电池放电时溶液的pH不断下降，故①②正确，③④错误。
例2（2019 新课标III）锌–空气燃料电池可用作电动车动力电源，电池的电解质溶液为KOH溶液，反应为2Zn+O2+4OH–+2H2O===2Zn(OH)。下列说法正确的是
A．充电时，电解质溶液中K+向阳极移动
B．充电时，电解质溶液中逐渐减小
C．放电时，负极反应为：Zn+4OH–-2e–===Zn(OH)
D．放电时，电路中通过2mol电子，消耗氧气22.4L（标准状况）
【思路点拨】认真分析总反应，找出电源的阳极和阴极，而且要根据总反应式写出各极的电极反应式。
【答案】C
【解析】A项充电时阳离子向阴极移动，故A错误；B项放电时总反应为：2Zn+O2+4KOH+2H2O===2K2Zn(OH)4,，则充电时生成氢氧化钾，溶液中的氢氧根离子浓度增大，故B错误；C项放电时，锌在负极失去电子，故C正确；D项标准状况下22.4L氧气的物质的量为1mol，对应转移4mol电子，故D错误。故选C。
【总结升华】原电池中应注意的3个“方向”：
(1)外电路中电子移动方向：负极→正极，电流方向：正极→负极；
(2)电池内部离子移动方向：阴离子→负极，阳离子→正极；
(3)盐桥中(含饱和KCl溶液)离子移动方向：K+→正极，Cl-→负极。
类型二：电极方程式的书写
例3天津是我国研发和生产锂离子电池的重要基地。锂离子电池正极材料是含锂的二氧化钴(LiCoO2)，充电时LiCoO2中Li被还原，并以原子形式嵌入电池负极材料碳(C6)中，以LiC6表示。电池反应为LiCoO2+C6CoO2+LiC6。则下列说法正确的是( )
A．放电时，电池的正极反应为LiC6－e－＝Li++C6
B．放电时，电池的正极反应为CoO2+Li++e－＝LiCoO2
C．羧酸、醇等含活泼氢的有机物可用作锂离子电池的电解质
D．锂离子电池的比能量(单位质量释放的能量)低
【答案】B
【解析】A项，放电时，电池的正极得e－，发生还原反应，A项错误；B项，放电时发生原电池反应，电池正极反应为还原反应，B项正确；C项，含活泼氢的有机物作电解质，易得电子；D项，锂的相对原子质量小，其密度小，所以锂离子电池的比能量高。故选B。
例4 已知原电池总反应式为：CH4+2O2＝CO2+2H2O，分别写出在下列环境中该原电池的电极反应式。
(1)电解质溶液为KOH溶液
负极：____________；正极：____________。
(2)电解质溶液为稀硫酸
负极：____________；正极：____________。
【答案】(1)负极：CH4+10OH－－8e－＝CO32－+7H2O 正极：2O2+4H2O+8e－＝8OH－
(2)负极：CH4+2H2O－8e－＝CO2+8H+ 正极：2O2+8H++8e－＝4H2O
【解析】根据总反应式可知，甲烷在反应中被氧化，因此应在负极上反应；氧气在反应中被还原，应在正极上反应。然后根据电解质溶液的酸碱性可知，电解质溶液为碱性溶液时，在电极反应式中不能有H+参加或生成，也不能有酸性物质生成；电解质溶液为酸性溶液时，在电极反应式中不能有OH－参加或生成，也不能有碱性物质生成。最后，根据反应中转移电子数守恒、电荷守恒和元素守恒等原则，写出电极反应式并配平。
举一反三：
【变式1】某可充电的锂离子电池以LiMn2O4为正极，嵌入锂的碳材料为负极，含Li+导电固体为电解质。放电时的电池反应为：Li+LiMn2O4=Li2Mn2O4。下列说法正确的是
A．放电时，LiMn2O4发生氧化反应
B．放电时，正极反应为：Li++LiMn2O4+e－=Li2Mn2O4
C．充电时，LiMn2O4发生氧化反应
D．充电时，阳极反应为：Li++e-=Li
【答案】B
【变式2】把一小块镁铝合金放入6 mol/L的NaOH溶液中，可形成微型原电池。则该电池负极上发生的电极反应为( )
A．Mg－2e－＝Mg2+ B．Al+4OH－－3e－＝AlO2－+2H2O
C．4OH－－4e－＝2H2O+O2↑ D．2H2O+2e－＝2OH－+H2↑
【答案】B
【解析】镁虽比铝活泼，但原电池的正负极不仅与电极金属的活泼性有关，而且与电解质溶液有关，在NaOH溶液中Al能与碱反应，而镁较难与NaOH溶液反应，所以铝作负极。
【变式3】在碱性锌锰干电池中，已知氢氧化钾为电解质，发生的电池总反应为：Zn+2MnO2+2H2O＝2MnOOH +Zn(OH)2。则下列对该电池的电极反应书写正确的是( )
A．负极反应为Zn－2e－＝Zn2+
B．负极反应为Zn+2H2O－2e－＝Zn(OH)2+2H+
C．正极反应为2MnO2+2H++2e－＝2MnOOH
D．正极反应为2MnO2+2H2O+2e－＝2MnOOH+2OH－
【答案】D
【解析】由于所给电池的电解质溶液为氢氧化钾溶液，所以该电池为碱性电池。在书写碱性电池的电极反应式时，方程式中不得出现H+，因此立即排除B、C。在碱性电池中，负极的Zn失去电子形成的Zn2+应该与OH－结合为Zn(OH)2，因此A错误。
【巩固练习】
1．下列说法错误的是（ ）
A．依据原电池的原理可设计出化学电源
B．原电池是化学电源的雏形
C．原电池输出电能的能力，取决于组成原电池的负极材料的活动性
D．氧化还原反应所释放的化学能，是化学电源的能量来源
2．研究人员最近发现了一种“水”电池，这种电池能利用淡水与海水之间含盐量差别进行发电，在海水中电池总反应可表示为：5MnO2＋2Ag＋2NaCl=Na2Mn5O10＋2AgCl，下列“水”电池在海水中放电时的有关说法正确的是（ ）
A．正极反应式：Ag＋Cl-－e-=AgCl
B．每生成1mol Na2Mn5O10转移2mol电子
C．Na+不断向“水”电池的负极移动
D．AgCl是还原产物
3．电子表所用的纽扣电池的两极材料为锌和氧化银，电解质溶液为KOH溶液，其电极反应是：Zn+2OH－－2e－＝Zn(OH)2；Ag2O+H2O+2e－＝2Ag+2OH－。总反应式为：Zn+Ag2O+H2O＝2Ag+Zn(OH)2。下列判断正确的是（ ）
A．Zn为正极，Ag2O为负极
B．Zn为负极，Ag2O为正极
C．电池工作时，负极附近溶液的pH减小
D．电池工作时，负极附近溶液的pH增大
4．（2019 四川高考）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LixC6x e=x Li++C6
C．充电时，若转移1 mol e-，石墨（C6）电极将增重7x g
D．充电时，阳极的电极反应式为LiCoO2x e=Li1-x CoO2+x Li+
5．镍氢电池（NiMH）目前已经成为混合动力汽车的一种主要电池类型。NiMH中的M表示储氢金属或合金。该电池在充电过程中的总反应方程式是：Ni(OH)2 + M = NiOOH + MH。已知：6NiOOH + NH3 + H2O + OH－ =6 Ni(OH)2 + NO2－
下列说法正确的是（ ）。
A．NiMH 电池放电过程中，正极的电极反应式为：NiOOH + H2O + e－= Ni(OH)2 + OH－
B．充电过程中OH－离子从阳极向阴极迁移
C．充电过程中阴极的电极反应式：H2O + M + e－= MH + OH－，H2O中的H被M还原
D．NiMH电池中可以用KOH溶液、氨水等作为电解质溶液
6．电动自行车由于灵活、快捷、方便，已成为上班族的主要代步工具，其电源为铅蓄电池，其反应原理为PbO2+Pb+2H2SO4PbSO4+2H2O，下列叙述正确的是（ ）
A．电池放电时，PbO2是电池的正极，被氧化
B．电池放电时，SO42－只在负极发生反应
c．电池放电时，溶液的pH不断减小
D．电池放电时，正极反应式为：PbO2+4H++SO42－+2e－＝PbSO4+2H2O
7．一种新型乙醇电池用磺酸类质子作溶质，比甲醇电池效率高出32倍。电池总反应为：C2H5OH+3O2＝2CO2+ 3H2O，电池示意图如图。
/
下列对这种电池的说法正确的是（ ）
A．b极为电池的负极
B．电池工作时电子由b极沿导线经灯泡再到a极
C．电池正极的电极反应为：4H++O2+4e－＝2H2O
D．设每个电子所带电量为q，则l mol乙醇被氧化产生6NA q的电量
8．我国首创的海洋电池以铝板为负极，铂网为正极，海水为电解质溶液，空气中的氧气与铝反应产生电流。电池总反应为：4Al+3O2+6H2O＝4Al(OH)3，下列说法不正确的是（ ）
A．正极反应为：O2+2H2O+4e－＝4OH－
B．电池工作时，电流由铝电极沿导线流向铂电极
C．以网状的铂为正极，可增大与氧气的接触面积
D．该电池通常只需更换铝板就可继续使用
9．零排放车载燃料电池曾被美国《时代》杂志列为21世纪改变人类生活的十大新科技之首。质子交换膜燃料电池便是其中一种，其工作原理如图所示，则下列叙述不正确的是（ ）
/
A．正极反应为：O2+4H++4e－＝2H2O
B．负极反应为：2H2－4e－＝4H+
C．导电离子为质子，且在电池内部由正极定向移动至负极
D．总反应式为：2H2+O2＝2H2O
10．碱性电池具有容量大、放电电流大的特点，因而得到广泛应用。锌锰碱性电池以氢氧化钾溶液为电解液，电池总反应式为：Zn (s)+2MnO2 (s)+2H2O (1)＝Zn(OH)2 (s)+2MnOOH (s)
下列说法错误的是（ ）
A．电池工作时，锌失去电子
B．电池正极的电极反应式为：2MnO2 (s)+2H2O (1)+2e－＝2MnOOH (s)+2OH－ (aq)
C．电池工作时，电子由正极通过外电路流向负极
D．外电路中每通过0.2 mol电子，锌的质量理论上减少6.5 g
11．（2019 全国新课标I）微生物电池是指在微生物的作用下将化学能转化为电能的装置，其工作原理如图所示。下列有关微生物电池的说法错误的是（ ）
/
A．正极反应中有CO2生成
B．微生物促进了反应中电子的转移
C．质子通过交换膜从负极区移向正极区
D．电池总反应为C6H12O6+6O2==6CO2+6H2O
12．不久前，美国一个海军航空站安装了一台250 kW的MCFC型燃料电池，该电池可同时供应电和水蒸气，其工作温度为600℃～700℃，所用燃料为H2，电解质为熔融的K2CO3，已知该电池的总反应为：2H2+O2＝2H2O，负极反应为：H2+CO32－－2e－＝H2O+CO2，则下列推断中正确的是（ ）
A．正极反应为：4OH－＝O2+2H2O+4e－
B．该电池的电极没有参加反应
C．电池供应1 mol水蒸气，转移的电子数为4 mol
D．O2从正极通入，发生氧化反应
13．某固体酸燃料电池以CaHSO4固体为电解质传递H＋，其基本结构见下图，电池总反应可表示为：2H2＋O2＝2H2O，下列有关说法正确的是
A．电子通过外电路从b极流向a极
B．b极上的电极反应式为：O2＋2H2O＋4e－＝4OH－
C．每转移0.1 mol电子，消耗1.12 L的H2
D．H＋由a极通过固体酸电解质传递到b极
二、填空题
1．（2019 海南高考）银是一种贵金属，古代常用于制造钱币及装饰器皿，现代在电池和照明器材等领域亦有广泛应用。回答下列问题。
（1）久存的银制器皿表面会变黑，失去银白色的光泽，原因是 。
（2）已知Ksp(AgCl)=1．8×10-10，若向50mL0.018mol·L-1的AgNO3溶液中加入50mL0.020mol·L-1的盐酸，混合后溶液中的Ag+的浓度为 mol·L-1，pH为 。
（3）AgNO3溶液光照易分解，生成Ag和红棕色气体等物质，其光照分解的化学方程式为 。
（4）右图所示原电池正极的反应式为 。
/
2．（2019 北京朝阳二模）LiFePO4用于锂离子二次电池的电极材料，可由LiI和FePO4制备。
（1）FePO4难溶于水，制备方法如下：
Ⅰ.用稍过量的稀H2SO4溶解废铁屑，加热，搅拌，过滤；
Ⅱ.向滤液中加入一定量的H2O2；
Ⅲ.向含Fe3+的溶液加入Na2HPO4溶液，过滤后经进一步处理得FePO4。
①Ⅰ中反应进行完全的现象是 。
② 用离子方程式说明H2O2的作用是 。
③ 已知：H2PO4- / HPO42- + H+ ；HPO42- / PO43-+ H+ 。
产生FePO4的离子方程式是 。
④ Na2HPO4溶液显碱性的原因是 。
（2）制备LiFePO4：将FePO4与LiI混合，在惰性气氛中加热，制得LiFePO4 。
化合物LiI中碘离子的作用是 。
（3）锂离子二次电池的负极材料为金属锂和石墨的复合材料（石墨作为金属锂的载体），电池反应为： FePO4(s) +Li(s) LiFePO4(s) ，装置如下：
①该电池不能用电解质水溶液，原因是 。
②充电时，b极的电极反应式是 。
【答案与解析】
1．C
【解析】A项，化学电源是依据原电池原理设计的，A项正确；B项也正确；C项，原电池输出电能的能力，取决于组成原电池的反应物的氧化还原能力，故C项错误，D项正确。
2．B
【解析】由电池总反应可知银失去电子被氧化得氧化产物，即银做负极，产物AgCl是氧化产物，A、D都不正确；在原电池中阳离子在正极得电子发生还原反应，所以阳离子向电池的正极移动，C错误；化合物Na2Mn5O10中Mn元素的化合价是+18/5价，所以每生成1mol Na2Mn5O10转移电子的物质的量为(4－18/5)×5＝2mol，因此选项B正确。
3．BC
【解析】Zn→Zn(OH)2失去2e－，而Ag2O→2Ag得到2e－。原电池中失去电子的一极是负极，所以Zn为负极，Ag2O为正极。B正确。因为Zn+2OH－－2e－＝Zn(OH)2，负极区域溶液中c (OH－)不断减小，则c (H+)不断增大，故pH减小，所以C也正确。
4．C
【解析】A项，放电时，Li+在负极生成，由负极向正极迁移；B项，负极发生氧化反应，LixC6失去电子，电极反应式为LixC6x e=x Li++C6；C项，充电时，总反应为LiCoO2+C6 = Li1-xCoO2+LixC6，石墨电极的电极反应式为C6 + x Li++ x e= LixC6，由反应关系可知，每转移1 mole-，生成1/x mol LixC6，增重7 g；D项，充电时，阳极发生氧化反应，其电极反应式为LiCoO2x e=Li1-x CoO2+x Li+。故选C。
5．A
【解析】NiMH 电池放电过程中，NiOOH 和 H2O得到电子，故正极的电极反应式为：NiOOH + H2O + e－= Ni(OH)2 + OH－，A正确；充电过程中阴离子向阳极移动，OH-离子从阴极向阳极迁移，B错误；充电过程中阴极的电极反应式：H2O + M + e－= MH + OH-,H2O中的一个H原子得到电子被M还原，C错误；根据已知NiMH可以和氨水反应，故不能用于氨水作为电解质溶液，D错误。
6．D
7．C
【解析】由图示知，负极反应为C2H5OH－12e－+3H2O＝2CO2↑+12H+，正极反应为3O2+12e－+12H+＝6H2O，b为正极；电子经外电路由a到b；l mol乙醇被氧化转移12 mol e－，故产生12NA q的电量。
8．B
【解析】此电池在工作时，电子由铝电极沿导线流向铂电极，电流方向是电子流动方向的反方向，即由铂电极沿导线流向铝电极。
9．C
【解析】该燃料电池为氢氧燃料电池，其总反应式为2H2+O2＝2H2O，该燃料电池是通过质子（H+）来传递电荷的，H+分别参与了正、负电极的反应，但H+在电池的内部应由负极（产生H+）定向移动至正极（消耗H+），其在整个过程中，消耗量与生成量相等。
10．C
【解析】该电池工作时，Zn应为负极，失去电子，故A正确。原电池正极发生得电子反应，即还原反应，故B正确。电子应由原电池的负极流出，通过外电路流向正极，故C错误。由于Zn失去2 mol电子时，自身消耗的质量为65 g，则失去0.2 mol电子，理论上消耗6.5 g，故D正确。
11．A
【解析】A项：根据C元素的化合价的变化，二氧化碳中C元素的化合价为最高价+4价，所以生成二氧化碳的反应为氧化反应，应该在负极生成，错误；B项：在微生物的作用下，该装置为原电池装置，反应速率比化学反应速率加快，所以微生物促进了反应的发生，正确；C项：原电池中阳离子向正极移动，正确；D项：电池的总反应实质是葡萄糖的氧化反应，正确。
故选A。
12．B
【解析】该电池实质是氢氧燃料电池，负极上氢气发生氧化反应，正极上氧气发生还原反应，电极本身不参与反应；由总反应式知，电池供应1 mol水蒸气，转移的电子数为2 mol；正极反应为：O2+2CO2+4e－＝2CO32－。
13．D
【解析】首先明确a为负极，这样电子应该是通过外电路由a极流向b，A错；B选项反应应为O2+4e-+4H+=2H2O ; C没有告知标准状况。
二、填空题
1．（1）Ag在空气中易与氧气反应生成氧化银；
（2）1.8×10-7mol/L；2
（3）2AgNO3/Ag+2NO2 ↑+O2 ↑
（4）Ag++e-=Ag
【解析】（1）根据金属的腐蚀可知Ag变黑是发生了化学腐蚀，生成氧化银的缘故；
（2）根据反应中HCl和硝酸银的物质的量可知HCl过量，则计算剩余的氯离子的物质的量浓度为（0.02-0.018）mol·L-1/2=0.001mol/L，根据AgCl的溶度积的表达式计算，c（Ag+）=1.8×10-10/0.001=1.8×10-7 mol·L-1；因为该反应中氢离子未参加反应，所以溶液的体积变为100mL时，氢离子的浓度为0.01mol/L，则pH=2；
（3）根据氧化还原反应理论，硝酸银分解生成Ag和二氧化氮气体，Ag和N元素化合价降低，则O元素的化合价升高，所以该反应中有氧气生成。
（4）该原电池的实质是Cu与银离子发生置换反应生成Ag单质，所以正极是生成Ag单质的还原反应。
2．（1）① 不再产生气泡
② 2Fe2+ + 2H+ + H2O2 = 2Fe3+ + 2H2O
③ Fe3+ + 2HPO42- = FePO4↓+ H2PO4-
④ 由于HPO42-可以电离：HPO42- / PO43- + H+ ，又可以水解：HPO42- +H2O /
H2PO4- + OH-，且水解程度大于电离程度，所以溶液溶解显碱性。
（2）作还原剂
（3）① 金属Li可与水发生反应（或2Li + 2H2O ＝2LiOH + H2↑）
② LiFePO4 － e- = Li+ + FePO4
【解析】（1）用稍过量的稀H2SO4溶解废铁屑，滤液中主要溶质为FeSO4，向滤液中加入过氧化氢将亚铁离子氧化成Fe3+，向含Fe3+的溶液加入Na2HPO4溶液，过滤后经进一步处理得FePO4。
①稀H2SO4溶解废铁屑时，有氢气产生，当反应完全时，则不再产生气泡。
②向滤液中加入过氧化氢将亚铁离子氧化成Fe3+，过氧化氢被还原为水，离子方程式为：2Fe2++2H++H2O2== 3Fe3++2H2O。
③向含Fe3+的溶液加入Na2HPO4溶液，Fe3+消耗PO43―，使平衡HPO42―PO43―+H+右移，氢离子浓度增大，使平衡H2PO4―HPO42―+H+左移，则溶液中H2PO4―浓度增大，产生FePO4的离子方程式是：Fe3++2HPO42―==FePO4↓+H2PO4―。
④Na2HPO4溶液显碱性的原因是由于HPO42―可以电离：HPO42―PO43－+H+，又可以水解：HOP42―+H2OH2PO4―+OH―，且水解程度大于电离程度，所以溶液溶解显碱性。
（2）将FePO4与LiI混合，在惰性气氛中加热，制得LiFePO4，铁元素的化合价从+3价降到+2价，得到电子，说明化合物LiI中碘离子失去电子作还原剂。
（3）①金属Li可与水发生反应（或2Li+2H2O==2LiOH+H2↑），故应为非水材料。
②根据锂离子电池的电池反应式为：FePO4（s）+Li（s）LiFePO4（s），可知，放电时，Li的化合价升高，被氧化，a为原电池的负极，负极的电极反应工：Li―e―==Li+；充电时，反应逆向进行，b为阳极，阳极上失电子发生氧化反应，电极反应式为LiFePO4―e―==Li++FePO4。