Question

高中化学中对原电池原理的简单明了的解释

Answer 1

原电池是高中化学的一个难点，又极易与电解池混淆，尤其是对原电池的电极反应书写学生总是感觉难。因此，老师在复习这部分知识时要善于对知识点和方法进行归纳总结，使学生在理解原电池基本原理的基础上，归纳原电池的基本形式，掌握每一类原电池电极反应的书写方法与技巧，就能有效突破这一难关。
一、 正确理解和记忆原电池原理是书写电极反应式的前提。
1、 用图象清析原电池的原理。
原电池的基本原理可以用下图清析直观的列示：正负极的判断、正负极发生的反应类型、内电路（电解质溶液中）阴阳离子的移动方向、外电路中电子的流向及电流方向等。
2、 用“口诀”归纳记忆原理 显然，要正确理解原电池的基本原理，就要准确把握原电池中“自发进行的氧化还原反应、原电池正负极的确定、外电路电子的流向、内电路（电解质溶液）中阴阳离子的移动方向”等基本要素。为了让学生能理解和记住上述基本要素，我用“口诀”概括上述基本原理，读起来既上口又易记，用起来便得心应手了。“口诀”为：“原电池有反应，正极负极反应定；失升氧是负极，与之对立为正极；外电路有电流，依靠电子负正游；内电路阳离子，移向正极靠电子；阴离子平电荷，移向负极不会错。”
其中“原电池有反应”是指原电池有自发进行的氧化还原反应发生，是将化学能转化为电能的装置；“正极负极反应定”是指原电池正负极的确定要依据所发生的氧化还原反应来定。“失升氧是负极，与之对立为正极”是原电池正负极的正确判断方法，而不能简单的记为“相对活泼的金属为负极，而相对不活泼的金属或非金属为正极”，再给学生例举以下两个原电池让学生加深理解正负极的确定。
“内电路阳离子，移向正极靠电子”意思是正极上有带负电的电子，从而能吸引阳离子向正极移动；其余几句不言而喻，就不再解释了。
二、 归纳原电池的基本形式，由浅入深，各个击破电极反应式的书写
正确书写原电池电极反应式的基本方法和技巧是：首先要正确书写原电池中自发进行的总反应，如果是离子反应的就应该书写离子方程式，然后再将反应拆分为氧化反应即为负极反应，还原反应即为正极反应。如果是较为复杂的电极反应如燃料电池电极反应的书写则一般先写总反应和简单的电极反应，然后用总反应减简单的电极反应就可得到复杂的一极电极反应。
根据考试大纲要求学生会书写电极反应的原电池的基本形式有如下几类：
1、 金属与酸（H+）、盐 (Mn+)构成的原电池
金属与酸（H+）、盐 (Mn+)构成的原电池是最基本的一类原电池，也是学生要重点掌握的一类原电池，这类原电池的实质是负极金属失电子被氧化， 正极H+、Mn+得电子被还原，可根据原理直接书写，如：
2、 金属与碱反应的非置换反应类型原电池
这类原电池在中学阶段主要是铝和其它金属或非金属碳在氢氧化钠溶液中形成的原电池，其总反应为：2Al+2OH-+2H2O=2AlO2-+3H2↑，该电池的实质是负极金属铝失电子被氧化为Al3+，然后是Al3+ + 4OH- = AlO2- +2H2O,因此负极的电极反应应为：2Al + 8OH- -6e- = 2AlO2- +4H2O；而正极是H2O得电子被还原生成H2，故正极反应为：6 H2O+6e- =6 OH-+3 H2↑。
3、 金属的吸氧腐蚀类原电池
金属的吸氧腐蚀(如钢铁的吸氧腐蚀)类原电池一般是金属在弱酸性、中性或碱性电解质溶液中形成的原电池，其总反应的基本形式是M + O2 + H2O →M(OH)n，因此这类原电池的负极反应一般为：M – ne- = Mn+; 正极的反应一般是：O2 + 2H2O + 4e- = 4OH-。但要注意的是碱性电解质和弱酸性、中性电解质溶液中负极反应的差异及现象的不同，如：

再如航海上的Al-海水-空气电池，其总反应为：4Al + 3O2 + 6 H2O = 4 Al(OH)3，故其负极反应为：4Al-12 e-=4Al3+ 正极反应：3O2 + 6H2O + 12e- = 12OH-