原电池知识归纳与真题解析

宁夏 尉言勋 李学强

原电池知识归纳与真题解析

宁夏 尉言勋 李学强

电化学是高考题的高频考点，通过比较近四年高考试题，我们发现电化学中电解池的考查偏少，而原电池每年都有所涉及，主要有选择题和非选择题两种考查形式，对原电池基础知识考查或者将原电池相关知识与元素化合物、化学实验、化学计算等知识综合一起进行命题。

一、原电池知识脉络

注意事项：

1.原电池构成条件，具有两个活泼性不同的电极

①活动性不同的金属（或一种金属和一种非金属导体石墨），与电解质溶液反应的活泼金属为负极。

②两不活泼的导体——石墨或P t等，比如：燃料电池电极。

2.根据电极材料的性质确定正负极

①对于金属－金属电极，活泼金属是负极，不活泼金属是正极。

②对于金属－非金属电极，金属是负极，非金属是正极，如干电池等。

③对于金属－化合物电极，金属是负极，化合物是正极。

3.根据电极变化确定正负极

①在原电池中某一电极若不断溶解或质量不断减少，该电极发生氧化反应，为原电池的负极。

②原电池中某一电极上有气体生成、电极的质量不断增加或电极质量不变，该电极发生还原反应，为原电池的正极。

4.金属腐蚀的类型

腐蚀类型吸氧腐蚀析氢腐蚀条件水膜酸性很弱或呈中性水膜酸性强负极反应Fe－2 e－Fe2＋正极反应O2＋4 e－＋2 H2O 4 OH－2 H＋＋2 e－H2↑腐蚀作用主要腐蚀类型，有广泛性在某些局部区域

5.金属防护的几种重要方法

①改变金属的内部组织结构。合金钢中含有合金元素，使组织结构发生变化，耐腐蚀。

②在金属表面覆盖保护层。常见方式有：涂油脂、油漆或覆盖搪瓷、塑料等；使表面生成致密氧化膜；在表面镀一层有自我保护作用的另一种金属。

③电化学保护法：

a.外加电源的阴极保护法：接上外加直流电源构成电解池，被保护的金属作阴极。

b.牺牲阳极的阴极保护法：外加负极材料，构成原电池，被保护的金属作正极。

二、对比分析近四年高考典型试题

年份选择题非选择题新课标Ⅰ2 0 1 3年1 0题原电池：以银器变黑（腐蚀）为背景，考查应用原电池工作原理、盐类水解平衡、质量守恒等解答问题的能力2 7题以锂离子电池为背景，从电池回收的工艺流程入手，根据描述，书写锂电池电池反应；电池中离子的移动方向；2 8题酸性条件有机燃料电池负极反应式新课标Ⅱ1 1题原电池：N i、N a电池，涉及电极反应、电池反应、离子移动等讨论无新课标Ⅰ无无原电池2 7题以精细化工产品次磷酸（H3P O2）为背景，考查电渗析法（电解装置、膜），涉及电极反应式、溶液中离子移动、离子2 0 1 4年放电顺序的讨论新课标Ⅱ1 2题可充电电池：考查L i电池，涉及正负极判断、化合价变化、充电电极反应和溶液中离子定向移动无原电池 2 7题考查电解过程中阳极反应式（结合溶液酸碱性）、阴极现象；并结合C u2＋、P b2＋放电顺序的判断分析现象新课标Ⅰ无2 0 1 5年1 1题原电池：以微生物电池为背景，考查应用原电池工作原理分析解答问题的能力，涉及酸性环境下电极反应、产物、电池反应和离子移动。其中的“厌氧反应”“有氧反应”为生物学基本概念新课标Ⅱ无2 6题从酸性锌锰干电池放电后回收利用角度入手，考查电池正极反应、电池反应的离子方程式新课标Ⅰ无原电池，考查了电解池，电渗析法处理含N a2S O4废水的原理无2 0 1 6年新课标Ⅱ1 1题新型电池：以海水为电解质溶液的M g－A g C l电池，原电池基本原理无

三、高考真题赏析

1.酸性锌锰干电池

【例1】（2 0 1 5新课标Ⅱ，2 6节选）酸性锌锰干电池是一种一次电池，外壳为金属锌，中间是碳棒，其周围是由碳粉、二氧化锰、氯化锌和氯化铵等组成的填充物，该电池在放电过程产生M n O OH，回收处理该废电池可以得到多种化工原料。

（1）该电池的正极反应式为_________________，电池反应的离子方程式为_____________。

2.二次电池

【例2】（2 0 1 4新课标Ⅱ）2 0 1 3年3月我国科学家报道了如图所示的水溶液锂离子电池体系，下列叙述错误的是（ ）

A.a为电池的正极

C.放电时，a极锂的化合价发生变化

D.放电时，溶液中L i＋从b向a迁移

【答案】C

3.微生物电池

【例3】（2 0 1 5新课标Ⅰ）微生物电池是指在微生物的作用下将化学能转化为电能的装置，其工作原理如图所示。下列有关微生物电池的说法错误的是（ ）

A.正极反应中有C O2生成

B.微生物促进了反应中电子的转移

C.质子通过交换膜从负极区移向正极区

【答案】A

4.新型电池

【例4】（2 0 1 6新课标Ⅱ）M g－A g C l电池是一种以海水为电解质溶液的水激活电池。下列叙述错误的是（ ）

C.电池放电时C l－由正极向负极迁移

【解析】由电池的基本原理可知，M g为负极，失电子发生氧化反应，A正确。正极应该为A g C l得电子发生还原反应，B错误。电池放电时，溶液中阴离子向负极移动，阳离子向正极移动，C正确。M g活泼性比较强，可以与H2O反应置换出H2，D正确。

【答案】B

5.原电池原理的应用

【例5】（2 0 1 3新课标Ⅰ）银质器皿日久表面会逐渐变黑，这是生成了A g2S的缘故。根据电化学原理可进行如下处理：在铝质容器中加入食盐溶液，再将变黑的银器漫入该溶液中，一段时间后发现黑色会褪去。下列说法正确的是（ ）

A.处理过程中银器一直保持恒重

B.银器为正极，A g2S被还原生成单质银

D.黑色褪去的原因是黑色A g2S转化为白色A g C l

【答案】B

总之，通过分析近四年高考化学试题我们发现，原电池原理主要考查新型电池及燃料电池的工作原理、电极反应式的书写及相关计算。往往借助新的情景，通过新型电池作为载体考查电化学基础知识和基本技能。只要我们紧扣教材，明确电化学的大致命题方向，有意识地对典型试题进行适当地归类整理和总结，学生对电化学知识的复习就能做到有条不紊，取得满意的效果。

（作者单位：宁夏大学化学化工学院）