吉林省集安市第一中學(xué)(134200) 王德才●

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以不變應(yīng)萬(wàn)變 “奇葩”電池不“奇葩”
——針對(duì)原電池原理及應(yīng)用考點(diǎn)的復(fù)習(xí)策略

吉林省集安市第一中學(xué)(134200)
王德才●

近幾年，考查原電池原理及其應(yīng)用的試題在全國(guó)各省市高考理綜化學(xué)試卷中頻繁呈現(xiàn)，試題以新型化學(xué)電源的研發(fā)、污染物的處理為載體，取材廣、信息新、綜合強(qiáng)、難度大，多半以圖文并茂形式呈現(xiàn).如何快速?gòu)牧钊搜刍潄y的“奇葩”的題圖中厘清思路、從容破題呢？策略是用不變的“理”(原電池原理)破萬(wàn)變的“題”.

一、依據(jù)不變的“理”

依據(jù)原電池原理、裝置圖正確判斷其正負(fù)極:

判斷依據(jù)負(fù)極正極1電子流向電子流出的一極電子流入的一極2離子移動(dòng)方向(離子膜種類及移動(dòng)方向)陰離子移向該極陽(yáng)離子移向該極3金屬的活動(dòng)性在非氧化性稀酸中，相對(duì)活潑金屬在非氧化性稀酸中，相對(duì)不活潑金屬及部分非金屬(如石墨等)4電極質(zhì)量變化一般說(shuō)來(lái)，電極質(zhì)量減小(金屬電極溶解)一般說(shuō)來(lái)，電極質(zhì)量增加(析出金屬)或析出氣體5發(fā)生反應(yīng)類型還原劑(包括燃料)在該極發(fā)生氧化反應(yīng)氧化劑(包括氧氣)在該極發(fā)生還原反應(yīng)6pH變化一般說(shuō)來(lái)，pH減小一極(生成H+或消耗OH-)一般說(shuō)來(lái)，pH增大一極(生成OH-或消耗H+)

二、應(yīng)對(duì)萬(wàn)變的“題”

1.依據(jù)圖形，找出“題眼”

以新型化學(xué)電源的研發(fā)、污染物處理為載體的試題種類繁多，圖形“奇葩”，但圖形中蘊(yùn)含著許多解題信息，如電子轉(zhuǎn)移方向、溶液中離子移動(dòng)方向、離子交換膜類型、電極材料、入口的原料、出口的產(chǎn)品、循環(huán)物質(zhì)等.這些都是解題的“題眼”，通過(guò)這些信息可準(zhǔn)確判斷電池正負(fù)極，判斷電極產(chǎn)物，為書寫電極反應(yīng)式奠定基礎(chǔ).

2.抓住選項(xiàng)，避繁就簡(jiǎn)

該類試題的特點(diǎn)往往是“起點(diǎn)高”——內(nèi)容新穎、圖形“奇葩”，增加考生心理壓力；“落點(diǎn)低”——考查的內(nèi)容不一定難，都是學(xué)過(guò)的基礎(chǔ)知識(shí)和原理(參照上述表格中基礎(chǔ)知識(shí)).解題要從題圖中抓住與選項(xiàng)有關(guān)的知識(shí)(題眼)，不去追究與選項(xiàng)無(wú)關(guān)的“為什么”，迅速突破選項(xiàng)考查內(nèi)容.

3.掌握方法，快速準(zhǔn)確

電極反應(yīng)式的書寫、判斷是該類試題難點(diǎn)之一，學(xué)會(huì)下列兩種方法，可一舉突破.

(1)“加減法”(更適合燃料電池)

記憶在不同介質(zhì)中燃料電池正極電極反應(yīng)式：

利用燃料電池總反應(yīng)離子方程式減去正極電極反應(yīng)式式，消去O2便得出負(fù)極的電極反應(yīng)式.

(2)“三步法”(適合復(fù)雜電極反應(yīng)式書寫、判斷，在本文例題中予以講解)

例1 (2015·江蘇化學(xué))一種熔融碳酸鹽燃料電池原理示意圖如圖所示，下列有關(guān)該電池說(shuō)法正確的是( ).

B.電極A上H2參與的電極反應(yīng)式為：

D.電極B上發(fā)生的反應(yīng)為：

解析 分析題圖，這是一個(gè)復(fù)雜的燃料電池裝置，從電極A進(jìn)入的原料氣體為CO、H2，出口為CO2和H2O，發(fā)生氧化反應(yīng)，故A電極為負(fù)極；B電極通入O2和CO2的混氣體，發(fā)生還原反應(yīng)，故B電極為正極.

例2 某新型電池，以NaBH4(B的化合價(jià)為+3價(jià))和H2O2作原料，該電池可用作深水勘探等無(wú)空氣環(huán)境電源，其工作原理如圖所示.下列說(shuō)法正確的是( ).

A. 電池工作時(shí)Na+從b極區(qū)移向a極區(qū)

B. 每消耗3 mol H2O2，轉(zhuǎn)移3 mol e-

C.b極上的電極反應(yīng)式為：

D.a極上的電極反應(yīng)式為：

解析 分析題圖，從電極a、b進(jìn)料口輸入的原料及出料口輸出的產(chǎn)品化合價(jià)分析得出，a極為負(fù)極，b極為正極，電解質(zhì)為NaOH.運(yùn)用“三步法”書寫電極反應(yīng)式過(guò)程如下：

第一步，標(biāo)出價(jià)態(tài)變化元素的化合價(jià)，確定氧化劑、還原劑、氧化產(chǎn)物、還原產(chǎn)物.

正極：氧化劑 → 還原產(chǎn)物，即H2O2→ OH-

第二步，根據(jù)對(duì)應(yīng)元素化合價(jià)變化，確定得失電子數(shù)目，并以式子表示出來(lái).

答案：D

A．放電時(shí)，LixC6發(fā)生氧化反應(yīng)

B．充電時(shí)，Li+通過(guò)陽(yáng)離子交換膜從左向右移動(dòng)

C．充電時(shí)，將電池的負(fù)極與外接電源的負(fù)極相連

D．放電時(shí)，電池正極反應(yīng)為L(zhǎng)il-xCoO2+xLi++xe-=LiCoO2

答案：B

例4 一種微生物電池如圖所示，下列關(guān)于該電池說(shuō)法正確的是( ).

A．a(chǎn)電極發(fā)生還原反應(yīng)

B．H+由右室通過(guò)質(zhì)子交換膜進(jìn)入左室

D．電池工作時(shí)，電流由a電極沿導(dǎo)線流向b電極

解析 由質(zhì)子交換膜得出電解質(zhì)溶液為酸，由化合價(jià)變化分析得出：C6H6O→CO2在負(fù)極上發(fā)生(C6H6O中C的化合價(jià)為- 2/3)，NO3-→N2在正極上發(fā)生，電極反應(yīng)式為：

負(fù)極：C6H6O-28e-+ 11H2O=6CO2+ 28H+

正極：2NO3-+10e-+ 12H+=N2+ 6H2O

答案：C

總之，涉及原電池原理及應(yīng)用的試題種類繁多，題圖“奇葩”，但“奇葩”的題圖中蘊(yùn)藏著不變“理”，即抓住了原電池正負(fù)極的六項(xiàng)判據(jù)，就能快速、準(zhǔn)確判斷出原電池的正負(fù)極；抓住了電極反應(yīng)環(huán)境，恰當(dāng)運(yùn)用“加減法”、“三步法”就能準(zhǔn)確書寫、判斷放電過(guò)程中的電極反應(yīng)式，輕松突破試題中的難點(diǎn)部分，“奇葩”電池不“奇葩”.

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