云南 王品蒼

原電池在高考化學中的面面觀

原電池的原理及應用是高考化學的熱點之一，多以選擇題、填空題、實驗題為主，高考中原電池主要考查：原電池的概念，原電池原理及構成條件；確定原電池的正負極及電極反應的書寫；原電池的設計；電化學腐蝕(以鋼鐵腐蝕為例)與防護；原電池的相關計算。

一、原電池的概念，原電池原理及構成條件的考查

例1 (2008·廣東)電池是人類生產(chǎn)和生活中的重要能量來源，各式各樣電池的發(fā)展是化學對人類的一項重大貢獻。下列有關電池的敘述正確的是

( )

A.鋅錳干電池工作一段時間后碳棒變細

B.氫氧燃料電池可將熱能直接轉變?yōu)殡娔?/p>

C.氫氧燃料電池工作時氫氣在負極被氧化

D.太陽能電池的主要材料是高純度的二氧化硅

【解析】選項A中Zn - Mn干電池中作負極的是Zn，石墨作電池的正極，只起導電的作用，被腐蝕的是Zn；選項B中氫氧燃料電池是把化學能直接轉化為電能，而不是把熱能直接轉化為電能；太陽能電池的主要材料是高純度的單晶硅，它的能量轉化高。

【答案】C

【知識梳理】

1.原電池的概念

(1)定義：把化學能轉化為電能的裝置

(2)構成條件

①具有活性不同的兩電極

②電極間形成閉合回路

③有電解質溶液

2.原電池的原理

二、原電池電極反應的書寫方法

1.正確判斷兩個電極和電極反應物

( )

B.電池工作時,電流由鋁電極沿導線流向鉑電極

C.以網(wǎng)狀的鉑為正極,可增大與氧氣的接觸面積

D.該電池通常只需要換鋁板就可以繼續(xù)使用

【解析】Al、O2(空氣)之間的氧化還原反應為

將該反應與原電池的原理綜合分析可知：Al失電子為負極，O2得電子為正極，因此電流的方向為鉑電極經(jīng)導線流向鋁電極。

Al、O2的氧化反應、還原反應分別為：

【答案】B

2.正確處理原電池中的非氧化還原反應

在電解質溶液中陰陽離子易結合生成沉淀、氣體、弱電解質。

例3鉛蓄電池的負極反應物為Pb，正極反應物為PbO2,電解質溶液是稀H2SO4溶液，原電池反應的產(chǎn)物之一是難溶性的PbSO4。寫出鉛蓄電池中的電極反應式。

3.利用差值法寫電極反應

正、負極電極反應式相加得到電池反應的離子方程式。反之，若能寫出已知電池反應的離子方程式，可以減去較易寫出的電極反應式，從而可知另一電極反應式。

三、原電池的設計

規(guī)則1：能自發(fā)的進行的氧化還原反應。

規(guī)則2：根據(jù)電子轉移的方向將氧化還原反應拆成氧化反應和還原反應兩個半反應(電極反應)。

規(guī)則3：根據(jù)電子的轉移確定原電池的正負極和電解質溶液。

【解析】該反應為氧化還原反應：

結合原電池構成的條件而定，負極材料為銅，正極材料可用石墨(或比Cu不活潑的金屬或非金屬固體如Pt等)，電解質為FeCl3溶液。

四、金屬的腐蝕與防護

例6(2008·廣東)下列有關金屬腐蝕與防護的說法正確的是

( )

A.純銀器表面在空氣中因化學腐蝕漸漸變暗

B.當鍍錫鐵制品的鍍層破損時，鍍層仍能對鐵制品起保護作用

C.在油輪外殼連接鋅塊保護外殼不受腐蝕是采用了犧牲陽極的陰極保護法

D.可將地下輸油鋼管與外加直流電源的正極相連以保護它不受腐蝕

【解析】銀器在空氣中久置會被O2所氧化變黑，為化學腐蝕，A正確；當鍍層破損時，Sn-Fe可形成原電池，不再起到保護作用，B錯誤；與Zn塊形成原電池，Zn作負極(陽極)，從而保護Fe正極(陰極)，C正確；外加電流保護法應該與直流電源的負極相連，D錯誤。

【答案】AC

【知識梳理】

1.金屬的腐蝕和防護

②金屬的防護方法：

a.改變金屬的內(nèi)部結構；b.覆蓋保護層；c.使用電化學保護法。

2.原電池原理的應用

①制作多種化學電源，如干電池、蓄電池、高能電池、燃料電池；

②加快化學反應速率。如純鋅與鹽酸反應制H2反應速率較慢，若滴入幾滴CuCl2溶液，使置換出來的銅緊密附在鋅表面，形成微小的原電池，可大大加快化學反應速率；

③金屬的電化學保護，犧牲陽極的陰極保護法；

④金屬活動性的判斷。

五、原電池的相關計算

1.計算類型

(1)兩級產(chǎn)物的定量計算(求固體的質量、氣體的體積)

(2)溶液pH的計算

(3)求某元素的化合價或確定化學式

(4)根據(jù)電量求產(chǎn)物的量或根據(jù)產(chǎn)物的量求電量等

2.計算方法

(1)守恒法 (2)總反應式法 (3)關系式法 (4)排除法

( )

A.0.025 mol B.0.05 mol

C.0.1 mol D.0.2 mol

【解析】根據(jù)題意，可寫出反應所涉及的化學方程式：

關系式： Cl2～ 2e-～ 4H+～ 2H2SO4

0.05 0.1

因此消耗硫酸0.1 mol。

云南省曲靖市第二中學)