第六章 第20讲原电池化学电源教师版.docx

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第六章第20讲原电池化学电源教师版

第20讲　原电池　化学电源

考纲要求

　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。

考点一原电池的工作原理

核心知识梳理

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。

理解应用

在如图所示的4个装置中，不能形成原电池的是（填序号），并指出原因。

答案　①④　①中酒精是非电解质；④中未形成闭合回路

3．工作原理

以锌铜原电池为例

（1）反应原理

电极名称

负极

正极

电极材料

锌片

铜片

电极反应

Zn－2e－===Zn2＋

Cu2＋＋2e－===Cu

反应类型

氧化反应

还原反应

电子流向

由Zn片沿导线流向Cu片

盐桥中离子移向

盐桥含饱和KCl溶液，K＋移向正极，Cl－移向负极

（2）盐桥的组成和作用

①盐桥中装有饱和的KCl、KNO3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。

理解应用

“异常”原电池原理的深度分析

（1）铝铜浓硝酸电池

初期，活泼金属铝作负极被氧化，由于铝表面很快形成致密氧化物薄膜阻止反应继续进行，使铝钝化，钝化铝作正极，铜被浓硝酸氧化，作负极，电极反应：

铜：

Cu－2e－===Cu2＋；

钝化铝：

2NO

＋2e－＋4H＋===2NO2↑＋2H2O。

（2）镁铝烧碱溶液电池

镁不溶于烧碱，铝单质可溶于烧碱，铝作负极，镁作正极，电极反应，铝：

2Al－6e－＋8OH－===2AlO

＋4H2O；

镁：

6H2O＋6e－===3H2↑＋6OH－。

特别提示

原电池的正极和负极与电极材料的性质有关，也与电解质溶液有关，不要形成活泼电极一定作负极的思维定势。

辨析易错易混区

（1）原电池工作时，正极表面一定有气泡产生（×）

（2）Mg—Al形成的原电池，Mg一定作负极（×）

（3）在原电池中，正极材料本身一定不参与电极反应，负极材料本身一定要发生氧化反应（×）

（4）实验室制备H2时，用粗锌（含Cu、Fe等）代替纯锌与盐酸反应效果更佳（√）

（5）铁铜原电池中，负极反应式为Fe—3e－===Fe3＋（×）

（6）原电池工作时，溶液中的阳离子向负极移动，盐桥中的阳离子向正极移动（×）

（7）锌铜原电池中，因为有电子通过电解质溶液，形成闭合回路，所以有电流产生（×）

归纳总结

判断原电池正、负极的5种方法

解题能力提升

题组一　原电池工作原理

1．（2015·天津理综，4）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

）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（SO

）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。

2．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

＋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。

3．我国科学家在太阳能光电催化—化学耦合分解硫化氢研究中获得新进展，相关装置如图所示。

下列说法不正确的是（　　）

A．该装置的总反应为H2S

H2＋S

B．能量转化方式主要为“光能→电能→化学能”

C．a极上发生的电极反应为Fe2＋－e－===Fe3＋

D．a极区需不断补充含Fe3＋和Fe2＋的溶液

答案　D

解析　该装置发生的有关反应为H2S＋2Fe3＋===2H＋＋S＋2Fe2＋（a极区）、2Fe2＋－2e－===2Fe3＋（a极）、2H＋＋2e－===H2（b极），这三个反应相加，结合反应条件得到总反应H2S

H2＋S，故A、C正确；该制氢工艺中光能转化为电能，最终转化为化学能，故B正确；a极区涉及两步反应，第一步利用氧化态Fe3＋高效捕获H2S得到硫和还原态Fe2＋，第二步是还原态Fe2＋在a极表面失去电子生成氧化态Fe3＋，这两步反应反复循环进行，所以a极区无需补充含Fe3＋和Fe2＋的溶液，故D错误。

题组二　聚焦“盐桥”原电池

4．（2019·河北高三模拟）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－===H2↑

D．烧杯b中发生的反应为2Cl－－2e－===Cl2↑

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＋。

5．控制合适的条件，将反应2Fe3＋＋2I－2Fe2＋＋I2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FeCl2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。

归纳总结

原电池的工作原理简图

注意　①电子移动方向：

从负极流出沿导线流入正极，电子不能通过电解质溶液。

②若有盐桥，盐桥中的阴离子移向负极区，阳离子移向正极区。

③若有交换膜，离子可选择性通过交换膜，如阳离子交换膜，阳离子可通过交换膜移向正极。

考点二原电池的应用

核心知识梳理

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。

应用体验

设计原电池装置证明Fe3＋的氧化性比Cu2＋强。

（1）写出能说明氧化性Fe3＋大于Cu2＋的离子方程式：

。

（2）若要将上述反应设计成原电池，电极反应式分别是：

①负极：

。

②正极：

。

（3）在框中画出装置图，指出电极材料和电解质溶液：

①不含盐桥

②含盐桥

答案　

（1）2Fe3＋＋Cu===2Fe2＋＋Cu2＋

（2）①Cu－2e－===Cu2＋

②2Fe3＋＋2e－===2Fe2＋

（3）

①不含盐桥

②含盐桥

辨析易错易混

（1）某原电池反应为Cu＋2AgNO3===Cu（NO3）2＋2Ag，装置中的盐桥中可以是装有含琼脂的KCl饱和溶液（×）

（2）10mL浓度为1mol·L－1的盐酸与过量的锌粉反应，若加入适量的CuSO4溶液能加快反应速率但又不影响氢气生成量（√）

（3）若在海轮外壳上附着一些铜块，则可以减缓海轮外壳的腐蚀（×）

（4）由于CaO＋H2O===Ca（OH）2可以自发进行，且放大量热，故可以设计成原电池（×）

解题能力提升

1．（金属的防护）为保护地下钢管不受腐蚀，可采取的措施有（　　）

A．与石墨棒相连B．与铜板相连

C．埋在潮湿、疏松的土壤中D．与锌板相连

答案　D

2．（加快化学反应速率）等质量的两份锌粉a、b，分别加入过量的稀H2SO4中，同时向a中滴入少量的CuSO4溶液，如图表示产生H2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CuSO4溶液反应置换出Cu，Zn的量减少，产生H2的量减少，但Zn、Cu和稀H2SO4形成原电池，加快反应速率，D项图示符合要求。

3．（比较金属活动性）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：

实验装置

部分实验现象

a极质量减少；b极质量增加

b极有气体产生；c极无变化

d极溶解；c极有气体产生

电流从a极流向d极

由此可判断这四种金属的活动性顺序是（　　）

A．a＞b＞c＞dB．b＞c＞d＞a

C．d＞a＞b＞cD．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。

综上所述可知活动性：

d＞a＞b＞c。

4．依据氧化还原反应：

2Ag＋（aq）＋Cu（s）===Cu2＋（aq）＋2Ag（s）设计的原电池如图所示（盐桥为盛有KNO3琼脂的U形管）。

请回答下列问题：

（1）电极X的材料是；电解质溶液Y是（填化学式）。

（2）银电极为电池的极，其电极反应式为

。

（3）盐桥中的NO

移向溶液。

答案　

（1）Cu　AgNO3　

（2）正　Ag＋＋e－===Ag

（3）Cu（NO3）2

考点三常见化学电源及工作原理

核心知识梳理

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，电极反应为。

（2）正极的电极反应为。

答案　

（1）锂　8Li－8e－===8Li＋

（2）3SOCl2＋8e－===2S＋SO

＋6Cl－

二、二次电池

放电后能充电复原继续使用

1．铅蓄电池总反应：

Pb（s）＋PbO2（s）＋2H2SO4（aq）

2PbSO4（s）＋2H2O（l）

（1）放电时——原电池

负极反应：

Pb（s）＋SO

（aq）－2e－===PbSO4（s）；

正极反应：

PbO2（s）＋4H＋（aq）＋SO

（aq）＋2e－===PbSO4（s）＋2H2O（l）。

（2）充电时——电解池

阴极反应：

PbSO4（s）＋2e－===Pb（s）＋SO

（aq）；

阳极反应：

PbSO4（s）＋2H2O（l）－2e－===PbO2（s）＋4H＋（aq）＋SO

（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、“高效、环境友好”的燃料电池

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。

种类

酸性

碱性

负极反应式

2H2－4e－===4H＋

2H2＋4OH－－4e－===4H2O

正极反应式

O2＋4e－＋4H＋===2H2O

O2＋2H2O＋4e－===4OH－

电池总反应式

2H2＋O2===2H2O

备注

燃料电池的电极不参与反应，有很强的催化活性，起导电作用

2.燃料电池常用的燃料

H2、CO、烃（如CH4、C2H6）、醇（如CH3OH）、肼（N2H4）等。

3．燃料电池常用的电解质

①酸性电解质溶液，如H2SO4溶液；②碱性电解质溶液，如NaOH溶液；③熔融氧化物；④熔融碳酸盐，如K2CO3；⑤质子交换膜等。

4．燃料电池电极反应式书写的常用方法

第一步，写出电池总反应式。

燃料电池的总反应与燃料燃烧的反应一致，若产物能和电解质反应，则总反应为加合后的反应。

如甲烷燃料电池（电解质溶液为NaOH溶液）的反应如下：

CH4＋2O2===CO2＋2H2O　①

CO2＋2NaOH===Na2CO3＋H2O　②

①＋②可得甲烷燃料电池的总反应式：

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都是O2，因电解质溶液不同，故其电极反应也会有所不同：

（1）酸性电解质：

O2＋4H＋＋4e－===2H2O。

（2）碱性电解质：

O2＋2H2O＋4e－===4OH－。

（3）固体电解质（高温下能传导O2－）：

O2＋4e－===2O2－。

（4）熔融碳酸盐（如熔融K2CO3）：

O2＋2CO2＋4e－===2CO

。

第三步，电池的总反应式－电池的正极反应式＝电池的负极反应式。

应用体验

以甲烷燃料电池为例，分析不同的环境下电极反应式的书写。

（1）酸性介质（如H2SO4）

总反应式：

。

负极：

。

正极：

。

答案　CH4＋2O2===CO2＋2H2O

CH4－8e－＋2H2O===CO2＋8H＋

2O2＋8e－＋8H＋===4H2O

（2）碱性介质（如KOH）

总反应式：

。

负极：

。

正极：

。

答案　CH4＋2O2＋2OH－===CO

＋3H2O

CH4－8e－＋10OH－===CO

＋7H2O

2O2＋8e－＋4H2O===8OH－

（3）固体电解质（高温下能传导O2－）

总反应式：

。

负极：

。

正极：

。

答案　CH4＋2O2===CO2＋2H2O

CH4－8e－＋4O2－===CO2＋2H2O

2O2＋8e－===4O2－

辨析易错易混

（1）太阳能电池不属于原电池（√）

（2）手机、电脑中使用的锂电池属于一次电池（×）

（3）铅蓄电池放电时，正极与负极质量均增加（√）

（4）碱性锌锰干电池是一次电池，其中MnO2是催化剂，可使锌锰干电池的比能量高、可储存时间长（×）

（5）燃料电池工作时燃料在电池中燃烧，然后热能转化为电能（×）

（6）以葡萄糖为燃料的微生物燃料电池，放电过程中，H＋从正极区向负极区迁移（×）

（7）铅蓄电池工作时，当电路中转移0.1mol电子时，负极增重4.8g（√）

解题能力探究提升

题组一　根据图示理解化学电源的工作原理

1．Li－FeS2电池是目前电池中综合性能最好的一种电池，其结构如图所示。

已知电池放电时的反应为4Li＋FeS2===Fe＋2Li2S。

下列说法正确的是（　　）

A．Li为电池的正极

B．电池工作时，Li＋向负极移动

C．正极的电极反应式为FeS2＋4e－===Fe＋2S2－

D．将熔融的LiCF3SO3改为LiCl的水溶液，电池性能更好

答案　C

解析　A项，由

→

发生氧化反应，可知Li为电池负极；B项，电池工作时，阳离子（Li＋）移向正极；D项，由于2Li＋2H2O===2LiOH＋H2↑，故不能用LiCl的水溶液作为电解质溶液。

2．（2019·济南一模）如图为利用电化学方法处理有机废水的原理示意图。

下列说法正确的是（　　）

A．a、b极不能使用同种电极材料

B．工作时，a极的电势低于b极的电势

C．工作一段时间之后，a极区溶液的pH增大

D．b极的电极反应式为：

CH3COO－＋4H2O－8e－===2HCO

＋9H＋

答案　D

解析　根据图示：

工作时，b极上CH3COO－→HCO

，碳原子从0价升至＋4价，b极是原电池的负极，则a极是电池的正极。

a、b极上发生的反应为电解质溶液的变化，电极材料可同可异，A项错误；a极（正极）的电势高于b极（负极）的电势，B项错误；a极（正极）电极反应式为

＋H＋＋2e－―→

＋Cl－，正极每得到2mol电子时，为使溶液保持电中性，必有2molH＋通过质子交换膜进入a极溶液，同时电极反应消耗1molH＋，故工作一段时间之后，a极区溶液中H＋浓度增大，pH减小，C项错误；据图中物质转化，考虑到质量守恒和电荷守恒关系，b极（负极）反应为CH3COO－＋4H2O－8e－===2HCO

＋9H＋，D项正确。

3.如图为钠高能电池的结构示意图，该电池的工作温度为320℃左右，电池的反应式为2Na＋xS===Na2Sx，正极的电极反应式为。

M（由Na2O和Al2O3制得）的两个作用是。

答案　xS＋2e－===S

（或2Na＋＋xS＋2e－===Na2Sx）　导电和隔离钠与硫

题组二　二次电池的充放电

4．镍镉（Ni－Cd）可充电电池在现代生活中有广泛应用。

已知某镍镉电池的电解质溶液为KOH溶液，其充、放电按下式进行：

Cd＋2NiOOH＋2H2O

Cd（OH）2＋2Ni（OH）2，有关该电池的说法正确的是（　　）

A．充电时阳极反应：

Ni（OH）2＋OH－－e－===NiOOH＋H2O

B．充电过程是化学能转化为电能的过程

C．放电时负极附近溶液的碱性不变

D．放电时电解质溶液中的OH－向正极移动

答案　A

解析　放电时Cd的化合价升高，Cd作负极，Ni的化合价降低，NiOOH作正极，则充电时Cd（OH）2作阴极，Ni（OH）2作阳极，电极反应式为Ni（OH）2＋OH－－e－===NiOOH＋H2O，A项正确；充电过程是电能转化为化学能的过程，B项错误；放电时负极电极反应式为Cd＋2OH－－2e－===Cd（OH）2，Cd电极周围OH－的浓度减小，C项错误；放电时OH－向负极移动，D项错误。

5．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＋

答案　C

解析　放电时，负极反应为LixC6－xe－===xLi＋＋C6，正极反应为Li1－xCoO2＋xe－＋xLi＋===LiCoO2，A、B正确；充电时，阴极反应为xLi＋＋C6＋xe－===LixC6，转移1mole－时，石墨C6电极将增重7g，C项错误；充电时，阳极反应为放电时正极反应的逆反应：

LiCoO2－xe－===Li1－xCoO2＋xLi＋，D项正确。

6．（2020·哈师大附中、东北师大附中、辽宁省实验中学模拟）一种突破传统电池设计理念的镁－锑液态金属储能电池工作原理如图所示，该电池所用液体密度不同，在重力作用下分为三层，工作时中间层熔融盐的组成及浓度不变。

该电池工作一段时间后，可由太阳能电池充电。

下列说法不正确的是（　　）

A．放电时，Mg（液）层的质量减小

B．放电时正极反应为：

Mg2＋＋2e－===Mg

C．该电池充电时，Mg－Sb（液）层发生还原反应

D．该电池充电时，Cl－向中层和下层分界面处移动

答案　C

解析　A项，放电时，负极Mg失电子生成镁离子，则Mg（液）层的质量减小，正确；B项，正极镁离子得电子得到Mg，则放电时正极反应为：

Mg2＋＋2e－===Mg，正确；C项，该电池充电时，Mg－Sb（液）层为阳极，阳极发生失电子的氧化反应，错误；D项，该电池充电时，阴离子向阳极移动，即Cl－向中层和下层分界面处移动，正确。

题组三　燃料电池

7.某种熔融碳酸盐燃料电池以Li2CO3、K2CO3为电解质、以CH4为燃料时，该电池工作原理如图。

下列说法正确的是（　　）

A．a为CH4，b为CO2B．CO

向正极移动

C．此电池在常温下也能工作

D．正极的电极反应式为O2＋2CO2＋4e－===2CO

答案　D

解析　电极反应式如下：

负极：

CH4－8e－＋4CO

===5CO2＋2H2O

正极：

2O2＋8e－＋4CO2===4CO

根据图示中电子的移向，可以判断a处通入甲烷，b处通入空气，CO

应移向负极，由于电解质是熔融盐，因此此电池在常温下不能工作。

8．（2020·苏州联考）科学家设计出质子膜H2S燃料电池，实现了利用H2S废气资源回收能量并得到单质硫。

质子膜H2S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：

O2＋4H＋＋4e－===2H2O

C．电路中每通过4mol电子，在正极消耗44.8LH2S

D．每17gH2S参与反应，有1molH＋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2H2S＋O2===S2＋2H2O，电路中每通过4mol电子，正极应该消耗1molO2，负极应该有2mol