原电池问题的分类解析

      高考中，电化学考题年年都有。有时电解原理是考查重点，有时原电池原理是考查重点，这都是当时考纲的具体体现。现行考纲对“原电池原理”的要求是：理解；对“电解和电镀的基本原理和应用”的要求是：了解。因而“原电池原理”应是电化学教学的重点。现通过变式训练对原电池原理问题分类解析如下。

      一.原电池的构成

      理论上讲，活泼性不同的两块金属或金属与碳棒用导线连接，放入电解质溶液中都可形成原电池。

      二.金属活泼性的判断

      组成原电池的活泼性不同的两个金属电极，总是活泼性（还原性）较强的金属被腐蚀作负极。

      例1 （1998年全国高考题）把a、b、c、d 四块金属浸泡在稀硫酸中，用导线两两相连可组成各种原电池。若a、b相连时，a为负极；c、d相连时，c为负极；a、c相连时，c为正极；b、d相连时，b为正极。则这四种金属的活泼性顺序由大到小为（）。

      A.a＞b＞c＞d

      B.a＞c＞d＞b

      C.c＞a＞b＞d

      D.b＞d＞c＞a

      解析 原电池中活泼金属被腐蚀做负极，则金属活泼性：a＞b、 c＞d、a＞c、d＞b；即a＞c＞d＞b。选B。

      变式1 （1993年上海高考题）有A、B、C、D四种金属。将A与B 用导线接起来，浸入电解质溶液中，B不易腐蚀。将A、D 分别投入等浓度盐酸中，D比A反应剧烈。将铜浸入B的盐溶液里，无明显变化。 如果把铜浸入C的盐溶液里，有金属C析出。据此判断它们的活动性由强到弱的顺序是（B）。

      A.DCAB

      B.DABC

      C.DBAC

      D.BADC

      三.金属腐蚀快慢的比较

      原电池中，作负极的金属被腐蚀的速率比它单独在同样的电解质溶液中被腐蚀的速率快，但不如它在同样的电解质溶液中且与外接电源正极相连时腐蚀速率快，若它与外接电源负极相连，则因富余电子而被保护，免遭腐蚀。

      例2 （1998年上海高考题）分别放置在以下装置（都盛有0.1mol/L的H[,2]SO[,4]溶液）中的四个相同的纯锌片，腐蚀的最快的是（）。

      

      解析 B、D中锌片被保护，C中形成原电池，锌是负极，其腐蚀速率比A中锌的腐蚀速率快。选C。

      变式2 （1985年全国高考题）实验中欲快速制取氢气， 最好的方法应该用（D）。

      A.纯锌和稀硫酸反应

      B.纯锌和浓硫酸反应

      C.纯锌和稀盐酸反应

      D.粗锌（含铅、铜等杂质）与稀硫酸反应

      E.粗锌与硝酸反应

      四.电极名称和电极反应

      原电池中，电子流出的一极是负极，电子流入的一极是正极；负极上（有时是负极本身）发生氧化反应，正极上发生还原反应。

      例3 （1998年广东高考题）已知空气－锌电池的电极反应为：

      锌片 Zn＋2OH[－]－2e＝ZnO＋H[,2]O

      碳棒 1/2O[,2]＋H[,2]O＋2e＝2OH[－]

      据此判断，锌片是（）。

      A.正极，并被还原B.正极，并被氧化

      C.负极，并被还原D.负极，并被氧化

      解析 由Zn＋2OH[－]－2e＝ZnO＋H[,2]O知，Zn失去电子被氧化，电子由锌片流出，锌片是负极。选D。

      变式3 （1991年全国高考题）在铁的吸氧腐蚀中， 发生还原反应的那个电极上进行的电极反应是（C）。

      A.4OH[－]－4e＝2H[,2]O＋O[,2]

      B.2H[＋]＋2e＝H[,2]

      C.2H[,2]O＋O[,2]＋4e＝4OH[－]

      D.Fe－2e＝Fe[2＋]

      五.负极参加反应的原电池

      活泼金属作电极构成的原电池，被腐蚀的金属作负极。这是一类典型的原电池，当电解质溶液的酸性很弱或呈中性时发生吸氧腐蚀；当电解质溶液呈较强酸性时发生析氢腐蚀。

      例4 某学生将锌、铜用铜导线连接起来， 且在线路中间连有较灵敏电流计，并将锌、铜间隔适当距离并列放入盛有ZnSO[,4]溶液的烧杯中，发现电流计指针发生偏转；然后，他将ZnSO[,4]溶液换成NaCl溶液，结果电流计指针也发生偏转，且两种情况下指针偏转方向相同。试写出两种情况下正、负电极上各自的电极反应。

      解析 两种情况都能形成原电池。第一种情况发生析氢腐蚀，因为ZnSO[,4]水解使溶液呈酸性；第二种情况发生吸氧腐蚀，因为NaCl溶液呈中性。

      答案 第一种情况：Zn－2e＝Zn[2＋]

      2H[＋]＋2e＝H[,2]↑

      第二种情况：2Zn－4e＝2Zn[2＋]

      O[,2]＋2H[,2]O＋4e＝4OH[－]

      变式4

      干电池是用锌制圆筒外壳和位于圆筒中央且戴有铜帽的石墨作两极，在石墨周围填充ZnCl[,2]、NH[,4]Cl和淀粉糊作电解质，还填有MnO[,2]作吸氢剂的一种电池。干电池工作时， 正极上发生的反应是：