对原电池实施整体化教学的探索

徐衍华

(山东省日照黄海高级中学 276800)

一、设计原电池对化学反应的要求

什么是原电池？原电池是将化学能转变成电能的装置.根据能量转化守恒定律，放热自发氧化还原反应内部的化学能通过电子定向移动以电能的形式释放出来.如

ΔH<0

该反应可以把化学能转化为电能，能设计成原电池.非氧化还原反应无电子转移，无法通过形成电流这种形式实现能量转化，不能设计成原电池.如

ΔH<0

该反应虽然对外释放能量，但不是氧化还原反应，无电子转移，化学能不能直接转化为电能，不能设计成原电池.所以放热自发的氧化还原反应是设计原电池对化学反应的要求.

二、构成原电池对硬件设备的要求

要实现化学能向电能的转化，除了对化学反应有要求外，还需要相应的硬件设备：

1.有两个导电的电极.

一般情况：要有两个活性不同的电极；特殊情况：若是燃料电池，可以用惰性金属铂或石墨作电极，电极材料可以相同.

2.要有电解质溶液或熔融电解质.

3.构成闭合回路.

上述要素结合在一起就可实现化学能向电能的转化.

三、原电池正负极的判断方法(以Cu-Zn-H2SO4原电池为例)

原电池都有正负极，如何确定正负极？在铜、锌硫酸铜构成的原电池中，根据电子的流向可以得出以下结论：

这一结论不仅适应于铜锌稀硫酸构成的原电池，同样可以适应于其他原电池，因此这一结论可以推广运用到其他原电池正负极的判断.

通常原电池正负极可从以下五个不同的角度进行判断：

负极：金属活性较强的极→失电子的极→电子流出的极→发生氧化反应的极→阴离子移向的极

正极：金属活性较弱的极→得电子的极→电子流入的极→发生还原反应的极→阳离子移向的极

在判断原电池的正负极时，应根据实际反应，灵活运用标准，从合适的角度做出判断.

四、原电池外电路的正负极与内电路的阴阳极的对应关系

大家知道：在电解池中，离子移动遵循“阴离子移向阳极，阳离子移向阴极”的规律.在原电池中离子移动同样遵循这一规律.电解池的阳极、阴极分别由外接电源的正极、负极决定.原电池中内外电路共用同一电极，放电时，阴离子移向阳极，也就是外电路的负极，阳离子移向阴极，也就是外电路的正极.外电路的正极、负极分别对应内电路阴极、阳极，这一结果仍然符合“阴离子移向阳极，阳离子移向阴极”，只是表述角度不同.

外电路 (Cu)正极 (Zn) 负极

内电路 (Cu)阴极 (Zn) 阳极

但要注意阴阳极和正负极是不同的概念，阴阳极在原电池中用得比较少，主要描述电解池.

五、原电池内、外电路的导电微粒

导电情况如图所示.

在原电池中，外电路为电子导电，内电路为阴阳离子导电，导电微粒不能替代，可以简单理解为“离子不上岸，电子不下水”.

六、原电池电极反应式的书写方法

原电池种类繁多，内容多样，形式千变万化，要准确写出电极反应式决非易事，但这也并非无章可循.笔者根据多年的教学感悟觉得可按以下顺序分析.

例如铅蓄电池是最常见的二次电池，放电时总反应方程式如下式，利用“单线桥”法标出电子转移的方向和数目:

根据氧化还原知识容易判断：Pb失去电子生成Pb2+，是负极材料.主观臆想中负极的电极反应式是

书写电极反应式不能凭常规经验，主观臆想，必须结合电解质性质，从反应实际出发.

原电池体系是个系统知识的综合体，对原电池实施整体化教学，从多个角度全面把握认识原电池，建立各知识点间的内在逻辑关系，能有效地防止原电池知识的“孤立化、碎片化”.

参考文献：

[1]曹锡章,宋天佑,王杏乔.无机化学[M].北京：高等教育出版社，1994.

[2]江敏.发现人类思维的脉络—“原电池”教学实践与思考[J].中学化学教学参考,2014(12)：37-38.