談中學(xué)化學(xué)中的原電池教學(xué)

司玉玲

摘 要： 在中學(xué)化學(xué)教學(xué)中，原電池原理的教學(xué)是一個重點內(nèi)容，在這部分內(nèi)容的學(xué)習(xí)中，很多同學(xué)對于電極的判定，電極反應(yīng)式的書寫，以及新型電池的有關(guān)知識深感頭疼。本文就原電池的相關(guān)知識展開討論，以期幫助同學(xué)們更好地掌握本部分內(nèi)容。

關(guān)鍵詞： 原電池 新型電池 電極反應(yīng) 學(xué)習(xí)方法

近年來，隨著教學(xué)體制和高考命題的改革，高考命題體現(xiàn)了對學(xué)生能力的考查，體現(xiàn)了學(xué)生知識在生活實際中的運用能力。作為能源的重要代表物，原電池受到了命題者的青睞，頻繁登上高考舞臺，隨著原電池的應(yīng)用越來越廣泛，各種新型電池也不斷闖入我們的生活。本文就教學(xué)中對原電池原理知識的處理及幾種新型電池的原理及應(yīng)用作分析，希望對廣大師生的教與學(xué)有所幫助。

一、對原電池原理教學(xué)的幾點思考

原電池是將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的裝置，對于原電池的學(xué)習(xí)要注意從能量、原理和構(gòu)成及應(yīng)用等多角度進行全面分析和把握。我們在教學(xué)中要注意：原電池中，負(fù)極失電子發(fā)生氧化反應(yīng)，正極得電子發(fā)生還原反應(yīng)，任意一個原電池裝置都遵循這一規(guī)律。我們在學(xué)習(xí)原電池時一定要準(zhǔn)確把握電極的判定方法，電極反應(yīng)式的書寫，明確高考命題重點，用高考命題走向做指引，合理地設(shè)計教學(xué)。從近年的高考命題來看，有關(guān)原電池的考查，主要集中在以下幾個方面：1.原電池的電極的判定及電極反應(yīng)式的書寫；2.化學(xué)腐蝕與電化學(xué)腐蝕及一般防腐蝕方法；3.根據(jù)原電池的電極變化，進行原電池原理的應(yīng)用；4.有關(guān)原電池的簡單計算。我們在教學(xué)中要根據(jù)這些命題特點，有針對性地進行教學(xué)，使學(xué)生在掌握扎實的基礎(chǔ)上，獲得能力的提升。電極反應(yīng)式的書寫和計算，都離不開電極的判定，通常的判斷方法有：1.根據(jù)電極材料判斷：活潑電極做負(fù)極，不活潑電極為正極；2.據(jù)電流方向或電子流動的方向判斷：電流是由正極流向負(fù)極；電子流動的方向是由負(fù)極流向正極；3.用原電池兩極反應(yīng)判斷：發(fā)生氧化反應(yīng)的是負(fù)極；發(fā)生還原反應(yīng)的為正極。在作出準(zhǔn)確判斷后，進行其他解析就比較簡單了。

二、有關(guān)原電池原理常見命題角度的探討

在各級命題中，對于原電池原理的考查，主要體現(xiàn)在考查原電池的組成及原理、電極判定和電極反應(yīng)和原電池原理的應(yīng)用幾個方面，下面通過一道題目具體分析一下。

例題：以下各種關(guān)于原電池的敘述正確的是（？搖？搖 ）

A.將鐵、銅兩種金屬連接插入NaOH溶液中，可以組成原電池

B.在鐵、鋁、稀硫酸組成的原電池中，鐵做負(fù)極，鋁做正極

C.某氫氧燃料電池兩個電極均是石墨電極，因兩電極活潑性相同，所以沒有正負(fù)極之分

D.任意環(huán)境下的氫氧燃料電池中，負(fù)極反應(yīng)均為H -2e =2H

答案：A。思路分析：題目從各個角度對原電池概念、電極的判定及電極反應(yīng)式的書寫等知識進行了考查。A中符合原電池的組成要求，鐵、銅兩種活潑性不同的金屬連接插入電解質(zhì)溶液中，所以能形成原電池，故A正確；B中，鋁比鐵活潑，因此鋁做負(fù)極，鐵做正極，所以B選項是錯誤的；C中雖然兩電極材料相同，但是發(fā)生了氧化還原反應(yīng)，形成了原電池，有正負(fù)極之分；在堿性環(huán)境下，負(fù)極反應(yīng)為H +2OH -2e =2H O。

三、對新型電池的工作原理及應(yīng)用進行考查

將新型電池運用到生產(chǎn)生活中，為人類提供能源是原電池的重要應(yīng)用。在當(dāng)前對學(xué)生能力要求越來越高的形勢下，有關(guān)新型電池應(yīng)用的試題會越來越多地出現(xiàn)在各級考試中，我們要注意在書寫原電池的電極反應(yīng)時，一定要注意后繼反應(yīng)的發(fā)生，在很多情況下，電極反應(yīng)產(chǎn)物會與電解質(zhì)溶液發(fā)生后繼反應(yīng)，若稍有不慎，就會造成錯答。

例題：（1）有人設(shè)計Pt和Zn為電極材料，埋入人體作為某種心臟病人的心臟起搏的能源，它依靠人體內(nèi)體液中含有一定濃度的溶解氧、H 和Zn ，進行工作。試寫出電極反應(yīng)方程式。

（2）航天技術(shù)上使用的氫—氧燃料電池具有高能、輕便和無污染等優(yōu)點，氫—氧燃料電池有酸性和堿性兩種，它們放電時的電池的總反應(yīng)化學(xué)方程式均可表示為：2H +O =2H O，酸式氫—氧燃料電池電解質(zhì)是酸，負(fù)極反應(yīng)是：2H -4e =4H ，其正極反應(yīng)為：？搖？搖？搖 ？搖？搖？搖。堿式氫—氧燃料電池電解質(zhì)是堿，正極反應(yīng)是：O +2H O+4e =4OH ，其負(fù)極反應(yīng)為：？搖？搖？搖 ？搖？搖。

答案：（1）負(fù)極：Zn-2e =Zn ？搖？搖？搖正極：O +2H O+4e =4OH

（2）正極反應(yīng)為：O +4H +4e =2H O？搖？搖負(fù)極反應(yīng)為：2H +4OH -4e =4H O

思路分析：（1）中既然作為能源，就一定是原電池原理，從而得出Pt-Zn和人體內(nèi)體液組成原電池，若僅從題目信息中看到人體內(nèi)體液中含有H+，而不考慮實際情況，就會錯誤地認(rèn)為正極反應(yīng)是：2H +2e =H ↑。由于人體內(nèi)不可能呈現(xiàn)較強的酸性，故應(yīng)該是溶解氧得電子。由于Zn比Pt活潑，因此Zn做負(fù)極Pt做正極。發(fā)生的電極反應(yīng)式，負(fù)極：Zn-2e =Zn ，正極：O +2H O+4e =4OH 。（2）中通過氫—氧燃料電池的工作原理，對電極反應(yīng)式的書寫進行了考查，根據(jù)題目信息可知：在酸性電池中，正極上O 得電子，在水溶液中首先會形成OH ，但在酸性介質(zhì)中，OH 不能存在，將與溶液中的H 發(fā)生中和反應(yīng)，故電極反應(yīng)式為O +4H +4e =2H O；堿性條件下，負(fù)極上H 放電，會生成H ，H 在堿性介質(zhì)中不能存在，將與OH 發(fā)生中和反應(yīng)，生成H O，所以此時負(fù)極反應(yīng)為2H +4OH -4e =4H O。在解題過程中，容易受習(xí)慣性思維限制，忽視溶液的性質(zhì)，錯誤地將答案寫為：O +2H O+4e =4OH 和2H -4e =4H 。

從以上分析不難看出，在原電池教學(xué)中，我們要緊抓基礎(chǔ)，幫助學(xué)生掌握原電池類習(xí)題的解析方法，并在解題過程中逐步培養(yǎng)學(xué)生的思維能力和綜合能力。

參考文獻：

[1]張秀鋒.原電池命題點分析.學(xué)知報，2011.04.15.

[2]2013年高考化學(xué)考試說明.

[3]曲一線.《五年高考，三年模擬》2014B版.