陳麗雙

（福建省莆田第八中學，福建莆田 351144）

引 言

原電池是高考的熱門考點，題型靈活多變，學生只有深入理解原電池的工作原理，掌握相關的應用技巧，才能以不變應萬變，提高化學學習能力。因此，在高三化學一輪復習中，教師應制訂詳細的復習計劃，按部就班地開展復習，使學生在深入理解原電池工作原理的同時，積累應用原電池知識解題的思路與技巧。

一、原電池工作原理及理解

原電池是把化學能轉化為電能的裝置，其本質為氧化還原反應，并且氧化反應和還原反應是分開進行的。原電池由活潑性不同的金屬或非金屬構成電池的兩極。其中，活潑金屬失去電子發(fā)生氧化反應，為負極；不活潑金屬作為正極，發(fā)生了電子的還原反應[1]。一輪復習時，教師應引導學生認真理解以下問題：①構成原電池的條件有哪些？②原電池兩極物質的金屬活動性強弱是怎樣的？③原電池中電子的流動與電流的流動方向是怎樣的？④原電池如何產(chǎn)生持續(xù)穩(wěn)定的電流？⑤書寫電極反應式時應注意哪些細節(jié)？

二、原電池工作原理的應用

（一）用于比較金屬活動性強弱

比較金屬活動性強弱是原電池應用的重要方向之一。根據(jù)原電池原理可知，負極的金屬活動性強于正極，其失去的電子通過導線流向正極，而電流方向是從正極經(jīng)導線流向負極的。在溶液中，陽離子向正極移動，陰離子向負極移動。根據(jù)這些規(guī)律，學生很容易便可判斷金屬活性的強弱。

例如，將A、B、C、D 四塊金屬片浸泡在稀硫酸中，用導線兩兩連接可構成各種原電池，其中A、B 連接時，A為負極；C、D 連接時，電流由D 流向C；A、C 連接時C 極產(chǎn)生大量氣泡；B、D 連接時，D 極金屬部分溶解，則四塊金屬的活動性順序由強到弱為（ ）。

A.A ＞B ＞C ＞ D B.A ＞C ＞D ＞B

C.C ＞A ＞B ＞D D.B ＞D ＞C ＞A

由原電池工作原理可知，A、B 相連時，A 為負極，表明金屬活動性A ＞B；C、D 連接時，電流由D 流向C，則電子由C 流向D，表明金屬活動性C ＞D；A、C 連接時，C 極產(chǎn)生大量氣泡，表明H+在C 極得電子被還原成H2，則C 為正極，A 為負極，金屬活動性A ＞C；B、D 連接時，D 極金屬部分溶解，金屬由單質被氧化成陽離子，則D 為負極，則金屬活動性D ＞B。綜上可知，B項正確。

（二）用于判斷電極材料及反應

運用原電池工作原理可判斷電極材料，根據(jù)電解質溶液的離子種類能夠判斷兩極發(fā)生的電極反應。一輪復習時，為使學生掌握相關的判斷技巧，教師應注重為學生創(chuàng)設如下習題情境，鍛煉學生靈活運用所學知識分析問題的能力。

例如，原電池電極名稱不僅和電極材料性質相關，還和電解質溶液有關，如圖1 所示的四個原電池裝置，以下說法正確的是（ ）。

圖1

A.①②中Mg 為負極，③④中Fe 為負極

B.②中Al 為負極，電極反應為2Al-6e-=2Al3+

C.③中Fe 為負極，電極反應為Fe-2e-=Fe2+

D.④中Cu 為正極，電極反應為O2+4e-+2H2O=4OH-

判斷原電池正負極材料時，首先要注重對比兩極物質的活潑性強弱情況，分析哪一極與電解質溶液發(fā)生反應，而后運用所學的氧化還原反應知識，寫出電極反應式。解答該題需要認真觀察給出的原電池裝置，逐一分析給出的選項。其中，A 項，②中Al 失去電子為負極，錯誤；B 項，②中的電極反應方程式為Al-3e-+4OH-=AlO2-+2H2O，錯誤；C 項，F(xiàn)e 和冷的濃硝酸發(fā)生鈍化反應，Cu和濃硝酸發(fā)生反應失去電子，為負極，錯誤；D 項，鐵發(fā)生吸氧腐蝕為負極，Cu 為正極，正極上為氧氣得電子的還原反應，電極反應為O2+4e-+2H2O=4OH-，正確。

（三）用于判斷反應過程

眾所周知，原電池工作中因電子、陰陽離子的移動會引起一些物質的變化。為使學生準確地掌握原電池中物質的變化規(guī)律，教師應注重優(yōu)選經(jīng)典的習題，在課堂上為學生預留時間，要求學生通過對反應過程的理解進行分析作答，更好地鞏固所學，深化理解。

例如，圖2 為鋅銅原電池裝置，其中陽離子交換膜只允許陽離子和水分子通過，以下說法不正確的是（ ）。

圖2

A.Zn 電極上發(fā)生氧化反應

B.甲池的SO42-微粒減少

C.甲池溶液的陽離子向乙池移動

D.乙池中的Cu 電極質量增加

該題目涉及離子交換膜，解答時需要把握離子交換膜的作用，可運用原電池工作原理進行解答。A 項，根據(jù)圖中內容可知該原電池的反應原理為Zn+Cu2+=Zn2++Cu，Zn 失去電子為負極，發(fā)生氧化反應，正確；B 項，因兩池之間存在陽離子交換膜，SO42-無法在兩池之間移動，甲池的SO42-保持不變，錯誤；C 項，原電池工作時，甲池中的Zn2+會通過陽離子交換膜進入乙池中，維持溶液電荷平衡，正確；D 項，乙池中Cu2+得電子被還原為單質Cu，促使電極質量增加，正確。

（四）用于設計原電池

為提高學生的應用能力，教師應注重給出反應原理及相關的化學試劑，要求學生自己進行原電池的設計，進一步提高學生的綜合能力。教師應注重跟蹤學生原電池設計過程，通過給予學生引導與啟發(fā)，幫助其尋找到正確的設計思路，同時設計相關的問題，進一步加深學生印象。

例如，已知FeCl3溶液、KI 溶液，兩極材料均使用石墨，其他材料任選，請根據(jù)2Fe3++2I-?2Fe2++I2設計成帶鹽橋的原電池，并回答問題。

①畫出設計的原電池裝置圖，并標出電極名稱及電解質溶液；②發(fā)生還原反應的電極為電池的___極，電極反應式為_____；③反應平衡時，外電路導線中_____（填“有”或“無”）電流通過。

原電池的設計對學生的綜合能力要求較高，需要學生綜合考慮諸多細節(jié)。學生通過對給出的溶液及對原電池原理的分析，可知鐵離子得電子發(fā)生還原反應，為正極，碘離子失電子發(fā)生氧化反應，為負極。顯然，正極使用FeCl3溶液，負極使用KI 溶液。原電池裝置圖如圖3 所示。

圖3

正極電極反應式為Fe3++e-=Fe2+。當反應達到平衡時，沒有電子轉移，因此，外電路導線中無電流。

結 語

在高中化學的原電池一輪復習中，教師要讓學生重視基礎知識的復習，尤其應深入理解原電池工作原理，在此基礎上構建系統(tǒng)的知識網(wǎng)絡。同時，教師也要為學生展示原電池工作原理在解題中的具體應用，進一步鞏固其所學，從而使學生掌握相關的應用思路與技巧，在解題中能夠少走彎路。