原電池原理考點(diǎn)剖析

蔣玲

一、原電池原理知識(shí)回顧

1.電極的判斷

負(fù)極：失去電子的一極；正極：得到電子的一極。

2.反應(yīng)原理

負(fù)極：失去電子，化合價(jià)升高，發(fā)生氧化反應(yīng)，被氧化。

正極：得到電子，化合價(jià)降低，發(fā)生還原反應(yīng)，被還原。

3.外電路

電子的流向：電子從負(fù)極通過導(dǎo)線流向正極，不能通過電解質(zhì)溶液進(jìn)行傳遞。

電流的方向：規(guī)定正電荷的移動(dòng)方向，由正極通過導(dǎo)線流向負(fù)極。

4.電解質(zhì)溶液中陰陽離子的流向

陰離子向負(fù)極移動(dòng)，陽離子向正極移動(dòng)。

5.電極方程式的書寫思路

（1）根據(jù)化合價(jià)的變化找出失去電子和得到電子的電極及其反應(yīng)物和生成物微粒。

（2）根據(jù)化合價(jià)變化與得失電子守恒規(guī)律寫出初步的電極方程式。

（3）根據(jù)電池的介質(zhì)條件和微粒存在的形式進(jìn)行轉(zhuǎn)化和配平。

二、考點(diǎn)例析

例1（2017屆常州市一模）一種三室微生物燃料電池污水凈化系統(tǒng)原理如圖1所示，圖中有機(jī)廢水中的有機(jī)物可用C6H10O5表示。有關(guān)說法正確的是（）。

A.b電極為該電池的負(fù)極

B.b電極附近溶液的pH 減小

C.a電極反應(yīng)式：C6H10O5-24e-+7H2O6CO2↑+24H+

D.中間室：Na+移向左室，Cl-移向右室

圖1

試題剖析本題以新型微生物電池進(jìn)行污水凈化處理應(yīng)用為載體考查了原電池原理，涉及原電池的電極判斷、溶液中離子的移動(dòng)方向、電極反應(yīng)原理及電子反應(yīng)式的書寫等考點(diǎn)知識(shí)。由圖示信息可知b電極上是由硝酸根離子生成N2，化合價(jià)降低，得到電子，發(fā)生還原反應(yīng)，所以b電極為該電池的正極，故A錯(cuò)誤；根據(jù)電極書寫思路可寫出b電極的電極方程式為：2NO-3+10e-+6H2ON2+12OH-，產(chǎn)生了OH-，所以b電極附近溶液的pH 增大，故B錯(cuò)誤；a電極為電池的負(fù)極，產(chǎn)物有CO2氣體排出，可判斷a電極室為酸性介質(zhì)條件，可寫出a電極反應(yīng)式：C6H10O5-24e-+7H2O6CO2↑+24H+，故C正確；選項(xiàng)D考查了內(nèi)電路電解質(zhì)溶液中陰陽離子的移動(dòng)方向，陽離子向正極移動(dòng)，則Na+向右正極b電極室移動(dòng)，陰離子向負(fù)極移動(dòng)，則Cl-向左負(fù)極a電極室移動(dòng)，故D錯(cuò)誤。答案：C。

圖2例2（2017屆蘇錫常鎮(zhèn)一模）“碳呼吸電池”是一種新型能源裝置，其工作原理如圖2所示。下列說法正確的是（）。

A.該裝置是將電能轉(zhuǎn)變?yōu)榛瘜W(xué)能

B.正極的電極反應(yīng)為：C2O2-4-2e-2CO2

C.每得到1mol草酸鋁，電路中轉(zhuǎn)移3 mol電子

D.利用該技術(shù)可捕捉大氣中的CO2

試題剖析本題以“碳呼吸電池”是一種新型能源裝置考查原電池定義、電極的判斷和電極方程式的書寫判斷、電路中電子轉(zhuǎn)移的數(shù)目和原電池的應(yīng)用等知識(shí)。

由題意“碳呼吸電池”和圖示信息可判斷該裝置為原電池裝置，原電池是將化學(xué)能直接轉(zhuǎn)化為電能的裝置，故A錯(cuò)誤；由金屬鋁轉(zhuǎn)化成Al2（C2O4）3，化合價(jià)升高，失去電子，為負(fù)極，CO2轉(zhuǎn)化為C2O2-4，碳元素從+4價(jià)變成+3價(jià)，化合價(jià)降低，得到電子，為正極，則可寫出正極的電極方程式為：2CO2+2e-C2O2-4，另也可從電極的判斷著手，正極是得到電子，而題中是失去電子，故B錯(cuò)誤；1mol草酸鋁中含有2mol的Al3+，則每得到1mol草酸鋁，電路中應(yīng)轉(zhuǎn)移6mol電子，則C錯(cuò)誤；該裝置中是將CO2轉(zhuǎn)化為C2O2-4，可應(yīng)用于捕捉大氣中的CO2，減緩溫室效應(yīng)，則D說法正確。答案：D。

圖3

例3（2017屆江蘇六市二模）某酸性燃料電池（以甲醇為燃料，酸性介質(zhì)）結(jié)構(gòu)示意如圖3所示。下列有關(guān)說法正確的是（）。

A.電池工作時(shí)，電子由A電極經(jīng)外電路流向B電極

B.電池工作時(shí)，減少的化學(xué)能完全轉(zhuǎn)化為電能

C.A電極發(fā)生的電極反應(yīng)為：CH3OH-6e-+H2OCO2+6H+

D.B電極每消耗1 mol O2，電池中減少4mol H+

試題剖析本題以甲醇為燃料的燃料電池為載體考查了原電池工作原理，能量轉(zhuǎn)化關(guān)系、電極方程式的書寫等知識(shí)考點(diǎn)。特別要注意正負(fù)極上電極反應(yīng)式的書寫要結(jié)合電解質(zhì)溶液的酸堿性，即使燃料和氧化劑相同，如果電解質(zhì)溶液不同，電極反應(yīng)式也不同。O2具有氧化性，由圖示信息可知通O2的B電極為正極，則A電極為負(fù)極，外電路電子流向是從負(fù)極經(jīng)導(dǎo)線流向正極，即電子由A電極經(jīng)外電路流向B電極，故A正確；電池工作時(shí)，化學(xué)能主要轉(zhuǎn)化為電能，但仍然有轉(zhuǎn)化為其他形式的能，如熱能，故B錯(cuò)誤；題中已明確介質(zhì)條件為酸性介質(zhì)，A電極為負(fù)極，失去電子，甲醇燃燒后以CO2氣體放出，則可寫出A電極發(fā)生的電極反應(yīng)為：CH3OH-6e-+H2OCO2+6H+，C正確；要據(jù)電池總方程式2CH3OH+3O22CO2+4H2O，電池工作前后H+的總物質(zhì)的量不變，則D錯(cuò)誤。

答案：A、C。

（收稿日期：2017-01-10）endprint