對原電池實施整體化教學的探索

徐衍華

(山東省日照黃海高級中學 276800)

一、設計原電池對化學反應的要求

什么是原電池？原電池是將化學能轉變成電能的裝置.根據能量轉化守恒定律，放熱自發氧化還原反應內部的化學能通過電子定向移動以電能的形式釋放出來.如

ΔH<0

該反應可以把化學能轉化為電能，能設計成原電池.非氧化還原反應無電子轉移，無法通過形成電流這種形式實現能量轉化，不能設計成原電池.如

ΔH<0

該反應雖然對外釋放能量，但不是氧化還原反應，無電子轉移，化學能不能直接轉化為電能，不能設計成原電池.所以放熱自發的氧化還原反應是設計原電池對化學反應的要求.

二、構成原電池對硬件設備的要求

要實現化學能向電能的轉化，除了對化學反應有要求外，還需要相應的硬件設備：

1.有兩個導電的電極.

一般情況：要有兩個活性不同的電極；特殊情況：若是燃料電池，可以用惰性金屬鉑或石墨作電極，電極材料可以相同.

2.要有電解質溶液或熔融電解質.

3.構成閉合回路.

上述要素結合在一起就可實現化學能向電能的轉化.

三、原電池正負極的判斷方法(以Cu-Zn-H2SO4原電池為例)

原電池都有正負極，如何確定正負極？在銅、鋅硫酸銅構成的原電池中，根據電子的流向可以得出以下結論：

這一結論不僅適應于銅鋅稀硫酸構成的原電池，同樣可以適應于其他原電池，因此這一結論可以推廣運用到其他原電池正負極的判斷.

通常原電池正負極可從以下五個不同的角度進行判斷：

負極：金屬活性較強的極→失電子的極→電子流出的極→發生氧化反應的極→陰離子移向的極

正極：金屬活性較弱的極→得電子的極→電子流入的極→發生還原反應的極→陽離子移向的極

在判斷原電池的正負極時，應根據實際反應，靈活運用標準，從合適的角度做出判斷.

四、原電池外電路的正負極與內電路的陰陽極的對應關系

大家知道：在電解池中，離子移動遵循“陰離子移向陽極，陽離子移向陰極”的規律.在原電池中離子移動同樣遵循這一規律.電解池的陽極、陰極分別由外接電源的正極、負極決定.原電池中內外電路共用同一電極，放電時，陰離子移向陽極，也就是外電路的負極，陽離子移向陰極，也就是外電路的正極.外電路的正極、負極分別對應內電路陰極、陽極，這一結果仍然符合“陰離子移向陽極，陽離子移向陰極”，只是表述角度不同.

外電路 (Cu)正極 (Zn) 負極

內電路 (Cu)陰極 (Zn) 陽極

但要注意陰陽極和正負極是不同的概念，陰陽極在原電池中用得比較少，主要描述電解池.

五、原電池內、外電路的導電微粒

導電情況如圖所示.

在原電池中，外電路為電子導電，內電路為陰陽離子導電，導電微粒不能替代，可以簡單理解為“離子不上岸，電子不下水”.

六、原電池電極反應式的書寫方法

原電池種類繁多，內容多樣，形式千變萬化，要準確寫出電極反應式決非易事，但這也并非無章可循.筆者根據多年的教學感悟覺得可按以下順序分析.

例如鉛蓄電池是最常見的二次電池，放電時總反應方程式如下式，利用“單線橋”法標出電子轉移的方向和數目:

根據氧化還原知識容易判斷：Pb失去電子生成Pb2+，是負極材料.主觀臆想中負極的電極反應式是

書寫電極反應式不能憑常規經驗，主觀臆想，必須結合電解質性質，從反應實際出發.

原電池體系是個系統知識的綜合體，對原電池實施整體化教學，從多個角度全面把握認識原電池，建立各知識點間的內在邏輯關系，能有效地防止原電池知識的“孤立化、碎片化”.

參考文獻：

[1]曹錫章,宋天佑,王杏喬.無機化學[M].北京：高等教育出版社，1994.

[2]江敏.發現人類思維的脈絡—“原電池”教學實踐與思考[J].中學化學教學參考,2014(12)：37-38.