寧夏 尉言勛 李學(xué)強(qiáng)

原電池知識(shí)歸納與真題解析

寧夏 尉言勛 李學(xué)強(qiáng)

電化學(xué)是高考題的高頻考點(diǎn)，通過比較近四年高考試題，我們發(fā)現(xiàn)電化學(xué)中電解池的考查偏少，而原電池每年都有所涉及，主要有選擇題和非選擇題兩種考查形式，對(duì)原電池基礎(chǔ)知識(shí)考查或者將原電池相關(guān)知識(shí)與元素化合物、化學(xué)實(shí)驗(yàn)、化學(xué)計(jì)算等知識(shí)綜合一起進(jìn)行命題。

一、原電池知識(shí)脈絡(luò)

注意事項(xiàng)：

1.原電池構(gòu)成條件，具有兩個(gè)活潑性不同的電極

①活動(dòng)性不同的金屬（或一種金屬和一種非金屬導(dǎo)體石墨），與電解質(zhì)溶液反應(yīng)的活潑金屬為負(fù)極。

②兩不活潑的導(dǎo)體——石墨或P t等，比如：燃料電池電極。

2.根據(jù)電極材料的性質(zhì)確定正負(fù)極

①對(duì)于金屬－金屬電極，活潑金屬是負(fù)極，不活潑金屬是正極。

②對(duì)于金屬－非金屬電極，金屬是負(fù)極，非金屬是正極，如干電池等。

③對(duì)于金屬－化合物電極，金屬是負(fù)極，化合物是正極。

3.根據(jù)電極變化確定正負(fù)極

①在原電池中某一電極若不斷溶解或質(zhì)量不斷減少，該電極發(fā)生氧化反應(yīng)，為原電池的負(fù)極。

②原電池中某一電極上有氣體生成、電極的質(zhì)量不斷增加或電極質(zhì)量不變，該電極發(fā)生還原反應(yīng)，為原電池的正極。

4.金屬腐蝕的類型

腐蝕類型吸氧腐蝕析氫腐蝕條件水膜酸性很弱或呈中性水膜酸性強(qiáng)負(fù)極反應(yīng)Fe－2 e－Fe2＋正極反應(yīng)O2＋4 e－＋2 H2O 4 OH－2 H＋＋2 e－H2↑腐蝕作用主要腐蝕類型，有廣泛性在某些局部區(qū)域

5.金屬防護(hù)的幾種重要方法

①改變金屬的內(nèi)部組織結(jié)構(gòu)。合金鋼中含有合金元素，使組織結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，耐腐蝕。

②在金屬表面覆蓋保護(hù)層。常見方式有：涂油脂、油漆或覆蓋搪瓷、塑料等；使表面生成致密氧化膜；在表面鍍一層有自我保護(hù)作用的另一種金屬。

③電化學(xué)保護(hù)法：

a.外加電源的陰極保護(hù)法：接上外加直流電源構(gòu)成電解池，被保護(hù)的金屬作陰極。

b.犧牲陽極的陰極保護(hù)法：外加負(fù)極材料，構(gòu)成原電池，被保護(hù)的金屬作正極。

二、對(duì)比分析近四年高考典型試題

年份選擇題非選擇題新課標(biāo)Ⅰ2 0 1 3年1 0題原電池：以銀器變黑（腐蝕）為背景，考查應(yīng)用原電池工作原理、鹽類水解平衡、質(zhì)量守恒等解答問題的能力2 7題以鋰離子電池為背景，從電池回收的工藝流程入手，根據(jù)描述，書寫鋰電池電池反應(yīng)；電池中離子的移動(dòng)方向；2 8題酸性條件有機(jī)燃料電池負(fù)極反應(yīng)式新課標(biāo)Ⅱ1 1題原電池：N i、N a電池，涉及電極反應(yīng)、電池反應(yīng)、離子移動(dòng)等討論無新課標(biāo)Ⅰ無無原電池2 7題以精細(xì)化工產(chǎn)品次磷酸（H3P O2）為背景，考查電滲析法（電解裝置、膜），涉及電極反應(yīng)式、溶液中離子移動(dòng)、離子2 0 1 4年放電順序的討論新課標(biāo)Ⅱ1 2題可充電電池：考查L i電池，涉及正負(fù)極判斷、化合價(jià)變化、充電電極反應(yīng)和溶液中離子定向移動(dòng)無原電池 2 7題考查電解過程中陽極反應(yīng)式（結(jié)合溶液酸堿性）、陰極現(xiàn)象；并結(jié)合C u2＋、P b2＋放電順序的判斷分析現(xiàn)象新課標(biāo)Ⅰ無2 0 1 5年1 1題原電池：以微生物電池為背景，考查應(yīng)用原電池工作原理分析解答問題的能力，涉及酸性環(huán)境下電極反應(yīng)、產(chǎn)物、電池反應(yīng)和離子移動(dòng)。其中的“厭氧反應(yīng)”“有氧反應(yīng)”為生物學(xué)基本概念新課標(biāo)Ⅱ無2 6題從酸性鋅錳干電池放電后回收利用角度入手，考查電池正極反應(yīng)、電池反應(yīng)的離子方程式新課標(biāo)Ⅰ無原電池，考查了電解池，電滲析法處理含N a2S O4廢水的原理無2 0 1 6年新課標(biāo)Ⅱ1 1題新型電池：以海水為電解質(zhì)溶液的M g－A g C l電池，原電池基本原理無

三、高考真題賞析

1.酸性鋅錳干電池

【例1】（2 0 1 5新課標(biāo)Ⅱ，2 6節(jié)選）酸性鋅錳干電池是一種一次電池，外殼為金屬鋅，中間是碳棒，其周圍是由碳粉、二氧化錳、氯化鋅和氯化銨等組成的填充物，該電池在放電過程產(chǎn)生M n O OH，回收處理該廢電池可以得到多種化工原料。

（1）該電池的正極反應(yīng)式為_________________，電池反應(yīng)的離子方程式為_____________。

2.二次電池

【例2】（2 0 1 4新課標(biāo)Ⅱ）2 0 1 3年3月我國科學(xué)家報(bào)道了如圖所示的水溶液鋰離子電池體系，下列敘述錯(cuò)誤的是（ ）

A.a為電池的正極

C.放電時(shí)，a極鋰的化合價(jià)發(fā)生變化

D.放電時(shí)，溶液中L i＋從b向a遷移

【答案】C

3.微生物電池

【例3】（2 0 1 5新課標(biāo)Ⅰ）微生物電池是指在微生物的作用下將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的裝置，其工作原理如圖所示。下列有關(guān)微生物電池的說法錯(cuò)誤的是（ ）

A.正極反應(yīng)中有C O2生成

B.微生物促進(jìn)了反應(yīng)中電子的轉(zhuǎn)移

C.質(zhì)子通過交換膜從負(fù)極區(qū)移向正極區(qū)

【答案】A

4.新型電池

【例4】（2 0 1 6新課標(biāo)Ⅱ）M g－A g C l電池是一種以海水為電解質(zhì)溶液的水激活電池。下列敘述錯(cuò)誤的是（ ）

C.電池放電時(shí)C l－由正極向負(fù)極遷移

【解析】由電池的基本原理可知，M g為負(fù)極，失電子發(fā)生氧化反應(yīng)，A正確。正極應(yīng)該為A g C l得電子發(fā)生還原反應(yīng)，B錯(cuò)誤。電池放電時(shí)，溶液中陰離子向負(fù)極移動(dòng)，陽離子向正極移動(dòng)，C正確。M g活潑性比較強(qiáng)，可以與H2O反應(yīng)置換出H2，D正確。

【答案】B

5.原電池原理的應(yīng)用

【例5】（2 0 1 3新課標(biāo)Ⅰ）銀質(zhì)器皿日久表面會(huì)逐漸變黑，這是生成了A g2S的緣故。根據(jù)電化學(xué)原理可進(jìn)行如下處理：在鋁質(zhì)容器中加入食鹽溶液，再將變黑的銀器漫入該溶液中，一段時(shí)間后發(fā)現(xiàn)黑色會(huì)褪去。下列說法正確的是（ ）

A.處理過程中銀器一直保持恒重

B.銀器為正極，A g2S被還原生成單質(zhì)銀

D.黑色褪去的原因是黑色A g2S轉(zhuǎn)化為白色A g C l

【答案】B

總之，通過分析近四年高考化學(xué)試題我們發(fā)現(xiàn)，原電池原理主要考查新型電池及燃料電池的工作原理、電極反應(yīng)式的書寫及相關(guān)計(jì)算。往往借助新的情景，通過新型電池作為載體考查電化學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)和基本技能。只要我們緊扣教材，明確電化學(xué)的大致命題方向，有意識(shí)地對(duì)典型試題進(jìn)行適當(dāng)?shù)貧w類整理和總結(jié)，學(xué)生對(duì)電化學(xué)知識(shí)的復(fù)習(xí)就能做到有條不紊，取得滿意的效果。

（作者單位：寧夏大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院）