曾凯芳
【摘要】 作为高中化学教学中的一个难点也是高三复习中的一个重点内容,电化学基础中的原电池相关基础知识必须牢固掌握,弄懂弄透。为了达到这个目标 作者从不同的角度分析解剖原电池知识点,并用一句话,一首诗的方式归纳整合了相关知识,易学好用。
【关键词】 原电池 正极 受腐蚀 析氢吸氧
【中图分类号】 G633.8 【文献标识码】 A 【文章编号】 1992-7711(2019)17-147-01
在高中化学教学中电化学基础是一个教学的难点,也是一个重点,其中原电池的相关知识又是难中之难,重中之重,它包括:电极的判断,电流的方向,离子移动的方向,电极所发生的反应及电极反应式的书写,电极材料的选用,电极的腐蚀与保护等问题。
如何引导学生在这么复杂的问题中找到它的规律并获得解决的方法呢?
我在教学中总结了一句话,让学生应用在学习和解题中,将这个“难点”轻松化解。
这句话是:还原剂,作负极,失去电子被氧化;
受腐蚀,不生气,电子流出定方向。
论氧化,看环境,电极反应写得出;
阴离子,过盐桥,洋洋洒洒游过来。
这虽然还算不上一首诗,但念起来朗朗上口,易记好用。
当然与这句话相对应的还有一句话,没必要用心去记,因为记住了上面这句话,下面这句话也就自然记得。
氧化剂,在正极,得到电子被还原;
受保护,常吸氧,电子流入是阴极。
说还原,想溶液,析氢吸氧P升高;
阳离子,游过来,正负阴阳莫混淆。
应用举例:
例1:某原电池装置如图所示。下列有关叙述中正确的是( )
A.Fe作正极,发生氧化反应
B.负极反应:2H++2e-===H2↑
C.工作一段时间后,两烧杯中溶液pH均不变
D.工作一段时间后,NaCl溶液中c(Cl-)增大
答案选D【解析】这是一道较为简单的关于原电池的选择题,但所涉及的问题确比较广。该原电池的总反应的离子方程式为:Fe+2H+===Fe2++H2↑该反应中的还原剂是铁,根据“还原剂,作负极,失去电子被氧化”,铁应该是作负极,所以A错;负极发生的是氧化反应,是失电子而不是得电子,所以B也是错的;随着反应的进行,石墨电极上析出氢气,2H++2e-===H2↑,减小了c(H+),故pH升高,一句“析氢吸氧P升高”告诉我们C也是错的;对负极来说:“阴离子,过盐桥,洋洋洒洒游过来”,盐桥中的Cl-“洋洋灑洒”移动到NaCl溶液中,使得该溶液中c(Cl-)增大。所以正确答案是D。
例2:(2019·成都调研)一种微生物燃料电池如图所示,下列关于该电池的说法正确的是( )
A.a电极发生还原反应
B.H+由右室通过质子交换膜进入左室
C.b电极反应式为2NO+10e-+12H+===N2↑+6H2O
D.电池工作时,电流由a电极沿导线流向b电极
答案选C【解析】“还原剂,作负极,失去电子被氧化”发生的是氧化反应,苯酚与NO3-比当然只能做还原剂,所以A是错的。阳离子向正极移动,正极当看成阴极的,“正负阴阳莫混淆”,所以B是错的。其实我们的这句话也可以用作书写电极反应式的,你看:“氧化剂,在正极,得到电子被还原”;谁是氧化剂,得多少电子,还原产物是什么?电子守恒之后再来个电荷守恒,然后“看环境,电极反应写得出”H+可以通过质子交换膜进入b电极这边,溶液是酸性的,确定左边加12个H+。故C是对的。再看下“……失去电子被氧化;……电子流出定方向。”莫把“电子流”当成“电流”。故D是错的。
例3.(2018·烟台一模)LED系列产品是一类新型节能产品,图甲是NaBH4/H2O2燃料电池,图乙是LED发光二极管的装置示意图。下列叙述错误的是( )
A.电池A极区的电极反应式为H2O2+2e-===2OH-
B.电池放电过程中,Na+从负极区向正极区移动
C.每有1molNaBH4参加反应转移电子数为4NA
D.要使LED发光二极管正常发光,图乙中的导线a应与图甲中的B极相连
答案选C【解析】根据图甲知,双氧水是“氧化剂,在正极,得到电子被还原”,则A电极为正极,正极电极反应式为H2O2+2e-===2OH-,故A项正确;电池放电过程中,阳离子移向正极,Na+从负极区向正极区移动,故B项正确;负极发生氧化反应生成BO2-,电极反应式为BH4-+8OH-+8e-===BO2-+6H2O,1molNaBH4参加反应时转移电子数为8NA,故C项错误;要使LED发光二极管正常发光,图乙中的导线a(阴极)应与图甲中的B极(负极)相连,故D项正确。
以上几例,虽不全,但也基本能说明这“一句话”对于原电池的一些常见问题如:电极名称的判断;电流方向,离子移动方向的判断;氧化反应,还原反应的判断;电极反应式的书写;溶液pH及离子浓度的变化等都能轻松化解。值得高三同学记住并应用于解题。
[ 参 考 文 献 ]
[1]人教版普通高中课程标准实验教科书《化学选修4化学反应原理》第四章第一节、第二节.
[2]人教版普通高中课程标准实验教科书《化学选修4化学反应原理》教学参考书.