原电池在高考化学中的面面观

云南 王品苍

原电池在高考化学中的面面观

原电池的原理及应用是高考化学的热点之一，多以选择题、填空题、实验题为主，高考中原电池主要考查：原电池的概念，原电池原理及构成条件；确定原电池的正负极及电极反应的书写；原电池的设计；电化学腐蚀(以钢铁腐蚀为例)与防护；原电池的相关计算。

一、原电池的概念，原电池原理及构成条件的考查

例1 (2008·广东)电池是人类生产和生活中的重要能量来源，各式各样电池的发展是化学对人类的一项重大贡献。下列有关电池的叙述正确的是

( )

A.锌锰干电池工作一段时间后碳棒变细

B.氢氧燃料电池可将热能直接转变为电能

C.氢氧燃料电池工作时氢气在负极被氧化

D.太阳能电池的主要材料是高纯度的二氧化硅

【解析】选项A中Zn - Mn干电池中作负极的是Zn，石墨作电池的正极，只起导电的作用，被腐蚀的是Zn；选项B中氢氧燃料电池是把化学能直接转化为电能，而不是把热能直接转化为电能；太阳能电池的主要材料是高纯度的单晶硅，它的能量转化高。

【答案】C

【知识梳理】

1.原电池的概念

(1)定义：把化学能转化为电能的装置

(2)构成条件

①具有活性不同的两电极

②电极间形成闭合回路

③有电解质溶液

2.原电池的原理

二、原电池电极反应的书写方法

1.正确判断两个电极和电极反应物

( )

B.电池工作时,电流由铝电极沿导线流向铂电极

C.以网状的铂为正极,可增大与氧气的接触面积

D.该电池通常只需要换铝板就可以继续使用

【解析】Al、O2(空气)之间的氧化还原反应为

将该反应与原电池的原理综合分析可知：Al失电子为负极，O2得电子为正极，因此电流的方向为铂电极经导线流向铝电极。

Al、O2的氧化反应、还原反应分别为：

【答案】B

2.正确处理原电池中的非氧化还原反应

在电解质溶液中阴阳离子易结合生成沉淀、气体、弱电解质。

例3铅蓄电池的负极反应物为Pb，正极反应物为PbO2,电解质溶液是稀H2SO4溶液，原电池反应的产物之一是难溶性的PbSO4。写出铅蓄电池中的电极反应式。

3.利用差值法写电极反应

正、负极电极反应式相加得到电池反应的离子方程式。反之，若能写出已知电池反应的离子方程式，可以减去较易写出的电极反应式，从而可知另一电极反应式。

三、原电池的设计

规则1：能自发的进行的氧化还原反应。

规则2：根据电子转移的方向将氧化还原反应拆成氧化反应和还原反应两个半反应(电极反应)。

规则3：根据电子的转移确定原电池的正负极和电解质溶液。

【解析】该反应为氧化还原反应：

结合原电池构成的条件而定，负极材料为铜，正极材料可用石墨(或比Cu不活泼的金属或非金属固体如Pt等)，电解质为FeCl3溶液。

四、金属的腐蚀与防护

例6(2008·广东)下列有关金属腐蚀与防护的说法正确的是

( )

A.纯银器表面在空气中因化学腐蚀渐渐变暗

B.当镀锡铁制品的镀层破损时，镀层仍能对铁制品起保护作用

C.在油轮外壳连接锌块保护外壳不受腐蚀是采用了牺牲阳极的阴极保护法

D.可将地下输油钢管与外加直流电源的正极相连以保护它不受腐蚀

【解析】银器在空气中久置会被O2所氧化变黑，为化学腐蚀，A正确；当镀层破损时，Sn-Fe可形成原电池，不再起到保护作用，B错误；与Zn块形成原电池，Zn作负极(阳极)，从而保护Fe正极(阴极)，C正确；外加电流保护法应该与直流电源的负极相连，D错误。

【答案】AC

【知识梳理】

1.金属的腐蚀和防护

②金属的防护方法：

a.改变金属的内部结构；b.覆盖保护层；c.使用电化学保护法。

2.原电池原理的应用

①制作多种化学电源，如干电池、蓄电池、高能电池、燃料电池；

②加快化学反应速率。如纯锌与盐酸反应制H2反应速率较慢，若滴入几滴CuCl2溶液，使置换出来的铜紧密附在锌表面，形成微小的原电池，可大大加快化学反应速率；

③金属的电化学保护，牺牲阳极的阴极保护法；

④金属活动性的判断。

五、原电池的相关计算

1.计算类型

(1)两级产物的定量计算(求固体的质量、气体的体积)

(2)溶液pH的计算

(3)求某元素的化合价或确定化学式

(4)根据电量求产物的量或根据产物的量求电量等

2.计算方法

(1)守恒法 (2)总反应式法 (3)关系式法 (4)排除法

( )

A.0.025 mol B.0.05 mol

C.0.1 mol D.0.2 mol

【解析】根据题意，可写出反应所涉及的化学方程式：

关系式： 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学)