谈高三化学一轮复习
——以原电池的工作原理及应用为例

陈丽双

（福建省莆田第八中学，福建莆田 351144）

引 言

原电池是高考的热门考点，题型灵活多变，学生只有深入理解原电池的工作原理，掌握相关的应用技巧，才能以不变应万变，提高化学学习能力。因此，在高三化学一轮复习中，教师应制订详细的复习计划，按部就班地开展复习，使学生在深入理解原电池工作原理的同时，积累应用原电池知识解题的思路与技巧。

一、原电池工作原理及理解

原电池是把化学能转化为电能的装置，其本质为氧化还原反应，并且氧化反应和还原反应是分开进行的。原电池由活泼性不同的金属或非金属构成电池的两极。其中，活泼金属失去电子发生氧化反应，为负极；不活泼金属作为正极，发生了电子的还原反应[1]。一轮复习时，教师应引导学生认真理解以下问题：①构成原电池的条件有哪些？②原电池两极物质的金属活动性强弱是怎样的？③原电池中电子的流动与电流的流动方向是怎样的？④原电池如何产生持续稳定的电流？⑤书写电极反应式时应注意哪些细节？

二、原电池工作原理的应用

（一）用于比较金属活动性强弱

比较金属活动性强弱是原电池应用的重要方向之一。根据原电池原理可知，负极的金属活动性强于正极，其失去的电子通过导线流向正极，而电流方向是从正极经导线流向负极的。在溶液中，阳离子向正极移动，阴离子向负极移动。根据这些规律，学生很容易便可判断金属活性的强弱。

例如，将A、B、C、D 四块金属片浸泡在稀硫酸中，用导线两两连接可构成各种原电池，其中A、B 连接时，A为负极；C、D 连接时，电流由D 流向C；A、C 连接时C 极产生大量气泡；B、D 连接时，D 极金属部分溶解，则四块金属的活动性顺序由强到弱为（ ）。

A.A ＞B ＞C ＞ D B.A ＞C ＞D ＞B

C.C ＞A ＞B ＞D D.B ＞D ＞C ＞A

由原电池工作原理可知，A、B 相连时，A 为负极，表明金属活动性A ＞B；C、D 连接时，电流由D 流向C，则电子由C 流向D，表明金属活动性C ＞D；A、C 连接时，C 极产生大量气泡，表明H+在C 极得电子被还原成H2，则C 为正极，A 为负极，金属活动性A ＞C；B、D 连接时，D 极金属部分溶解，金属由单质被氧化成阳离子，则D 为负极，则金属活动性D ＞B。综上可知，B项正确。

（二）用于判断电极材料及反应

运用原电池工作原理可判断电极材料，根据电解质溶液的离子种类能够判断两极发生的电极反应。一轮复习时，为使学生掌握相关的判断技巧，教师应注重为学生创设如下习题情境，锻炼学生灵活运用所学知识分析问题的能力。

例如，原电池电极名称不仅和电极材料性质相关，还和电解质溶液有关，如图1 所示的四个原电池装置，以下说法正确的是（ ）。

图1

A.①②中Mg 为负极，③④中Fe 为负极

B.②中Al 为负极，电极反应为2Al-6e-=2Al3+

C.③中Fe 为负极，电极反应为Fe-2e-=Fe2+

D.④中Cu 为正极，电极反应为O2+4e-+2H2O=4OH-

判断原电池正负极材料时，首先要注重对比两极物质的活泼性强弱情况，分析哪一极与电解质溶液发生反应，而后运用所学的氧化还原反应知识，写出电极反应式。解答该题需要认真观察给出的原电池装置，逐一分析给出的选项。其中，A 项，②中Al 失去电子为负极，错误；B 项，②中的电极反应方程式为Al-3e-+4OH-=AlO2-+2H2O，错误；C 项，Fe 和冷的浓硝酸发生钝化反应，Cu和浓硝酸发生反应失去电子，为负极，错误；D 项，铁发生吸氧腐蚀为负极，Cu 为正极，正极上为氧气得电子的还原反应，电极反应为O2+4e-+2H2O=4OH-，正确。

（三）用于判断反应过程

众所周知，原电池工作中因电子、阴阳离子的移动会引起一些物质的变化。为使学生准确地掌握原电池中物质的变化规律，教师应注重优选经典的习题，在课堂上为学生预留时间，要求学生通过对反应过程的理解进行分析作答，更好地巩固所学，深化理解。

例如，图2 为锌铜原电池装置，其中阳离子交换膜只允许阳离子和水分子通过，以下说法不正确的是（ ）。

图2

A.Zn 电极上发生氧化反应

B.甲池的SO42-微粒减少

C.甲池溶液的阳离子向乙池移动

D.乙池中的Cu 电极质量增加

该题目涉及离子交换膜，解答时需要把握离子交换膜的作用，可运用原电池工作原理进行解答。A 项，根据图中内容可知该原电池的反应原理为Zn+Cu2+=Zn2++Cu，Zn 失去电子为负极，发生氧化反应，正确；B 项，因两池之间存在阳离子交换膜，SO42-无法在两池之间移动，甲池的SO42-保持不变，错误；C 项，原电池工作时，甲池中的Zn2+会通过阳离子交换膜进入乙池中，维持溶液电荷平衡，正确；D 项，乙池中Cu2+得电子被还原为单质Cu，促使电极质量增加，正确。

（四）用于设计原电池

为提高学生的应用能力，教师应注重给出反应原理及相关的化学试剂，要求学生自己进行原电池的设计，进一步提高学生的综合能力。教师应注重跟踪学生原电池设计过程，通过给予学生引导与启发，帮助其寻找到正确的设计思路，同时设计相关的问题，进一步加深学生印象。

例如，已知FeCl3溶液、KI 溶液，两极材料均使用石墨，其他材料任选，请根据2Fe3++2I-⇌2Fe2++I2设计成带盐桥的原电池，并回答问题。

①画出设计的原电池装置图，并标出电极名称及电解质溶液；②发生还原反应的电极为电池的___极，电极反应式为_____；③反应平衡时，外电路导线中_____（填“有”或“无”）电流通过。

原电池的设计对学生的综合能力要求较高，需要学生综合考虑诸多细节。学生通过对给出的溶液及对原电池原理的分析，可知铁离子得电子发生还原反应，为正极，碘离子失电子发生氧化反应，为负极。显然，正极使用FeCl3溶液，负极使用KI 溶液。原电池装置图如图3 所示。

图3

正极电极反应式为Fe3++e-=Fe2+。当反应达到平衡时，没有电子转移，因此，外电路导线中无电流。

结 语

在高中化学的原电池一轮复习中，教师要让学生重视基础知识的复习，尤其应深入理解原电池工作原理，在此基础上构建系统的知识网络。同时，教师也要为学生展示原电池工作原理在解题中的具体应用，进一步巩固其所学，从而使学生掌握相关的应用思路与技巧，在解题中能够少走弯路。