如何快速讓學生掌握原電池原理及電極方程式的書寫

郭娜

摘要：一場疫情，讓全國各地的學校開始了網上教學。但網上授課有它的局限性，上傳的膠囊課內容學生掌握的情況如何？無法準確體現。自律性差的學生不能及時面對面把它存在的問題與老師進行溝通。

關鍵詞：原電池;電極方程式

中圖分類號：G633.7 ? ? 文獻標識碼：B ? ?文章編號：1672-1578（2020）26-0215-02

由于我們學校整合了必修二和選修四的原電池知識，原電池屬于氧化還原反應原理的應用。一部分同學在必修一的時候，氧化還原反應這部分知識點就不過關。學習這一章的狀態可想而知。針對班里邊這部分學生，先引導他們重新溫習必修一氧化還原反應學案。然后幫助他們把原電池原理及電極方程式的書寫進行了重新梳理和歸類。

1.原電池的知識規律

1.1 能量轉化：化學能轉變成電能。

1.2 原電池的構成原理：放熱的氧化還原反應。

1.3 構成原電池的條件：

（1）兩個活性不同的電極。（兩種活性不同的金屬，或金屬和能導電的非金屬。燃料電池例外，燃料電池的兩極材料可以相同。）

（2）兩電極必須浸在電解質溶液中。（可以是水溶液;或熔融的鹽;或熔融的氧化物。）

（3）兩極之間要用導線連接，構成閉合回路。

1.4 兩極名稱：正極、負極。

1.5 兩極反應：

1.6 電池反應：將負極和正極的電極反應相加，得到的即為原電池的總反應。

1.7 謹記：電子在導線中流動，離子在溶液中遷移。即”電子不下水，離子不上岸”。

小結：（以銅鋅原電池為例）

2.原電池正、負極的判斷方法

2.1 根據組成原電池的兩級材料判：一般是活潑性較強的金屬為負極;活潑性較弱的金屬或能導電的非金屬為正極。但不要形成“活潑金屬一定做負極”的思維定勢。如：

甲圖中稀硝酸作電解質溶液，金屬鐵比銅活潑，所以Fe作負極;乙圖中，鐵在濃HNO3中鈍化，銅在濃HNO3中發生氧化還原反應失電子作負極。

2.2 根據原電池兩極發生反應的類型來判斷：原電池的負極失電子發生氧化反應，正極得電子發生還原反應。

2.3 根據電子流動方向或電流方向判斷：

電子：負極→正極 ?電流：正極→負極

2.4 根據原電池中電解質溶液內離子的定向移動方向判斷：

2.5 根據電極的質量變化或電池中的現象判斷：工作之后電極質量增加或有氣泡產生的電極通常為正極。電極質量減輕的通常為負極。但也有例外：比如鉛酸蓄電池工作之后，兩電極的質量均增加。而氫氧燃料電池，工作之后兩電極的質量都不會發生改變。

3.原電池原理的應用

3.1 比較金屬的活動性：通常比較活潑的金屬作負極。

3.2 比較陽離子的氧化性：

3.3 加快化學反應速率：鋅與稀硫酸反應制H2時，加入少量CuSO4溶液或Cu粉或CuO。均可使反應速率加快。因為Zn置換出來的Cu在H2SO4溶液中構成了銅鋅原電池。能形成原電池的氧化還原反應比普通的氧化還原反應速率要快。

3.4 制作化學電源：一次電池、二次電池（可充電電池）、燃料電池。

4.電極方程式書寫方法：（1）反應式的相減法。（2）守恒法。

4.1 反應式相減法：用電池總反應式減去正極（負極）的電極方程式，可得出負極（正極）的電極方程。此法適用于其中一極的電極方程式較容易寫出，而另一極不易寫出的情況，利用反應式相減法。先寫出易寫的一極電極反應，再用總反應減去寫出的這級電極方程式，即得到較難寫的另一極電極方程式。如：

NH3燃料電池（堿性介質）：

總反應：4NH3+3O2=2N2+6H2O

正極反應： 3O2+12e-+6H2O=12OH- （容易寫出）（2）

（1）-（2）得負極反應： 4NH3+12OH- -12e-=2N2+12H2O

4.2 守恒法：按電子守恒→電荷守恒→原子守恒的“三恒”順序。

首先由總反應確立元素化合價升高的數值（降低的數值），進而確立失去的電子數（得到的電子數）;再由電荷守恒確定參與反應的介質（H+或OH-或H2O）物質的量;最后由原子守恒得出完整的電極方程式。如：

N2H4燃料電池（堿性介質）.

Ⅰ.依據總反應：N2H4+O2=N2+2H2O （1） 可知：

Ⅱ.平衡電荷：左邊失4e-帶4個單位正電荷，右邊電中性。故左邊加4個單位負電荷，或右邊加4個單位正電荷，均可使左右達到電荷守恒。但題中給的是堿性電解質，提供帶負電荷的OH-離子，只能選擇左邊加4個單位負電荷，即4OH-。 N2H4-4e-+4OH-→N2

Ⅲ.根據N、H、O原子個數守恒配平左右兩邊： N2H4-4e-+4OH-=N2↑+4H2O （2）

（1）-（2）得正極反應：O2+2H2O+4e-=4OH-

總之，課堂來不得半點虛假，熟能生巧，天道酬勤。原理記牢，勤寫多練。那么原電池知識無論怎么抽象困難，都能迎刃而解。

參考文獻：

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[2] 馮存良，吳冬生.掌握兩池，突破電化學[J].求學，2018（37）：3-3.

[3] 郭小明.原電池電極反應式的書寫方法[J].科技風，2018（30）：1-1.