談高三化學(xué)一輪復(fù)習(xí)
——以原電池的工作原理及應(yīng)用為例

陳麗雙

（福建省莆田第八中學(xué)，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(xué)生只有深入理解原電池的工作原理，掌握相關(guān)的應(yīng)用技巧，才能以不變應(yīng)萬變，提高化學(xué)學(xué)習(xí)能力。因此，在高三化學(xué)一輪復(fù)習(xí)中，教師應(yīng)制訂詳細(xì)的復(fù)習(xí)計劃，按部就班地開展復(fù)習(xí)，使學(xué)生在深入理解原電池工作原理的同時，積累應(yīng)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(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的裝置，其本質(zhì)為氧化還原反應(yīng)，并且氧化反應(yīng)和還原反應(yīng)是分開進(jìn)行的。原電池由活潑性不同的金屬或非金屬構(gòu)成電池的兩極。其中，活潑金屬失去電子發(fā)生氧化反應(yīng)，為負(fù)極；不活潑金屬作為正極，發(fā)生了電子的還原反應(yīng)[1]。一輪復(fù)習(xí)時，教師應(yīng)引導(dǎo)學(xué)生認(rèn)真理解以下問題：①構(gòu)成原電池的條件有哪些？②原電池兩極物質(zhì)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(yīng)式時應(yīng)注意哪些細(xì)節(jié)？

二、原電池工作原理的應(yīng)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(yīng)用的重要方向之一。根據(jù)原電池原理可知，負(fù)極的金屬活動性強于正極，其失去的電子通過導(dǎo)線流向正極，而電流方向是從正極經(jīng)導(dǎo)線流向負(fù)極的。在溶液中，陽離子向正極移動，陰離子向負(fù)極移動。根據(jù)這些規(guī)律，學(xué)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(dǎo)線兩兩連接可構(gòu)成各種原電池，其中A、B 連接時，A為負(fù)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(fù)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(fù)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(zhì)被氧化成陽離子，則D 為負(fù)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(yīng)

運用原電池工作原理可判斷電極材料，根據(jù)電解質(zhì)溶液的離子種類能夠判斷兩極發(fā)生的電極反應(yīng)。一輪復(fù)習(xí)時，為使學(xué)生掌握相關(guān)的判斷技巧，教師應(yīng)注重為學(xué)生創(chuàng)設(shè)如下習(xí)題情境，鍛煉學(xué)生靈活運用所學(xué)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(zhì)相關(guān)，還和電解質(zhì)溶液有關(guān)，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(fù)極，③④中Fe 為負(fù)極

B.②中Al 為負(fù)極，電極反應(yīng)為2Al-6e-=2Al3+

C.③中Fe 為負(fù)極，電極反應(yīng)為Fe-2e-=Fe2+

D.④中Cu 為正極，電極反應(yīng)為O2+4e-+2H2O=4OH-

判斷原電池正負(fù)極材料時，首先要注重對比兩極物質(zhì)的活潑性強弱情況，分析哪一極與電解質(zhì)溶液發(fā)生反應(yīng)，而后運用所學(xué)的氧化還原反應(yīng)知識，寫出電極反應(yīng)式。解答該題需要認(rèn)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(fù)極，錯誤；B 項，②中的電極反應(yīng)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(yīng)，Cu和濃硝酸發(fā)生反應(yīng)失去電子，為負(fù)極，錯誤；D 項，鐵發(fā)生吸氧腐蝕為負(fù)極，Cu 為正極，正極上為氧氣得電子的還原反應(yīng)，電極反應(yīng)為O2+4e-+2H2O=4OH-，正確。

（三）用于判斷反應(yīng)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(zhì)的變化。為使學(xué)生準(zhǔn)確地掌握原電池中物質(zhì)的變化規(guī)律，教師應(yīng)注重優(yōu)選經(jīng)典的習(xí)題，在課堂上為學(xué)生預(yù)留時間，要求學(xué)生通過對反應(yīng)過程的理解進(jìn)行分析作答，更好地鞏固所學(xué)，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(yīng)

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(zhì)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(jìn)行解答。A 項，根據(jù)圖中內(nèi)容可知該原電池的反應(yīng)原理為Zn+Cu2+=Zn2++Cu，Zn 失去電子為負(fù)極，發(fā)生氧化反應(yīng)，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(jìn)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(zhì)Cu，促使電極質(zhì)量增加，正確。

（四）用于設(shè)計原電池

為提高學(xué)生的應(yīng)用能力，教師應(yīng)注重給出反應(yīng)原理及相關(guān)的化學(xué)試劑，要求學(xué)生自己進(jìn)行原電池的設(shè)計，進(jìn)一步提高學(xué)生的綜合能力。教師應(yīng)注重跟蹤學(xué)生原電池設(shè)計過程，通過給予學(xué)生引導(dǎo)與啟發(fā)，幫助其尋找到正確的設(shè)計思路，同時設(shè)計相關(guān)的問題，進(jìn)一步加深學(xué)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(shè)計成帶鹽橋的原電池，并回答問題。

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

原電池的設(shè)計對學(xué)生的綜合能力要求較高，需要學(xué)生綜合考慮諸多細(xì)節(jié)。學(xué)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(yīng)，為正極，碘離子失電子發(fā)生氧化反應(yīng)，為負(fù)極。顯然，正極使用FeCl3溶液，負(fù)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(yīng)式為Fe3++e-=Fe2+。當(dāng)反應(yīng)達(dá)到平衡時，沒有電子轉(zhuǎn)移，因此，外電路導(dǎo)線中無電流。

結(jié) 語

在高中化學(xué)的原電池一輪復(fù)習(xí)中，教師要讓學(xué)生重視基礎(chǔ)知識的復(fù)習(xí)，尤其應(yīng)深入理解原電池工作原理，在此基礎(chǔ)上構(gòu)建系統(tǒng)的知識網(wǎng)絡(luò)。同時，教師也要為學(xué)生展示原電池工作原理在解題中的具體應(yīng)用，進(jìn)一步鞏固其所學(xué)，從而使學(xué)生掌握相關(guān)的應(yīng)用思路與技巧，在解題中能夠少走彎路。