駱小科
摘? 要:原電池是高中化學中的一個重要基礎理論內容之一,也是全國高考理綜1卷的熱點題型,解此類題型的首先要明確原電池的構成和工作原理,以及掌握電極方程式的書寫。
關鍵詞:原電池;工作原理;電極方程式
原電池一直作為高中授課的重難點,高考對此知識點的考查有選擇題和非選擇題。對于這一塊知識,一直都讓學生頭痛。本文對此問題進行了簡要分析,并講解了一些經典例題,以期對化學教師在課堂授課時向同學解此類型題時提供一些幫助。
一、原電池的構成
原電池是一種通過將化學能轉化成電能的裝置,要產生電流,則需要電子定向移動或者離子定向移動。以下我們探究原電池的構成。
1.探究原電池的電極材料——下列哪些裝置可以形成原電池
通過上圖可發現①②③可以形成原電池,④不能形成原電池。故可得出構成原電池需要兩個活潑性不同的電極,且一般活潑電極作負極,不活潑電極作正極。
2.探究原電池中的溶液——下列哪些裝置可以形成原電池
通過上圖可發現⑤可以形成原電池,⑥不能形成原電池。故可得出構成原電池需要活潑性不同的兩種電極同時插入電解質溶液或熔融電解質。
3.探究原電池中的線路——下列哪些裝置可以形成原電池
通過上圖可發現⑦可以形成原電池,⑧不能形成原電池。故可得出構成原電池需要形成閉合的回路。通過以上探究,我們可以總結出原電池構成的條件:①發生氧化還原反應,②活潑性不同的兩種電極材料,③電極材料同時插入電解質溶液或熔融電解質,④形成閉合回路。
二、原電池的工作原理
有的學生看到原電池的題目就沒有思路,完全不知如何下筆。要想解決此類題目,我們可以從原電池的工作原理作為切入點,通過分析原電池的正負極、電子流向、離子流向、電流流向以及電解質的類型,那么有關原電池選擇題的大部分選項我們都可以迎刃而解。
例:下圖所示,下列有關原電池的敘述不正確的是()
A.原電池工作時,鹽橋中的陰離子移向AgNO3溶液溶液
B.負極的電極反應是Cu - 2e-== Cu2+
C.Ag片為正極,發生還原反應
D.外電路的電子流向:Cu片→ 檢流計G → Ag片
答案:A。分析:通過圖像,我們可以知道該裝置是原電池裝置,原電池中,陽離子向往正極移動,所以鹽橋中的陰離子移向Cu(NO3)2溶液,故A錯誤;負極是Cu發生氧化反應,失去電子生成Cu2+,故B正確;根據以上分析,Ag片為正極,Ag片上發生還原反應,C正確;原電池總反應實質上是Cu與硝酸銀的反應,故Cu失去電子,發生氧化反應,則Cu片為負極,Ag片為正極,電子從負極流向正極,D正確。
三、電極方程式的書寫
電極方程式,它能反應出原電池的工作情況,是我們解題的關鍵。寫出正負極的電極反應式乃至原電池的總反應,這是高中化學中一個比較復雜的問題。
1.書寫電極反應式的基本原理
負極反應式:失電子,化合價升高,發生氧化反應
正極反應式:得電子,化合價降低,發生還原反應
總反應式= 正極反應式 + 負極反應式
2.書寫電極反應式的方法
(1)先確定原電池的正、負極,列出正、負極上的反應物和生成物,并標出得失電子數目。(2)根據電解質溶液,給電極反應式配上相應的離子或者物質。若溶液為中性,通過物料守恒,觀察反應式是否需要寫H2O。若溶液為酸性,通過電荷和物料守恒,觀察反應式是否需要寫上H+和H2O-。若溶液為堿性,通過電荷和物料守恒,觀察反應式是否需要寫上OH-和H2O。
(3)將正、負極電極反應式的得失電子數目配上系數,使得失電子數目相同。然后通過將正負極的電極反應式相加,則可以得到原電池的總反應式。也可以先寫出較易的電極反應式,在已知原電池的總反應的基礎上,通過電子守恒,用原電池的總反應式減去較易寫出的電極反應式,則可得到較難寫出的電極反應式。
對于原電池這類型的題目,學生解題時不應逃避它。只要掌握原電池的構成和工作原理,層層分析,找出正負極,然后再結合書寫電極反應式的步驟,即可書寫出相應的電極反應式。
參考文獻:
[1]2018年全國高考化學考試大綱.
[2]王朝銀.2019化學步步高大一輪復習講義.
[3]張俊杰.云南省洱源縣第一中學.原電池中電極反應式的書寫.