有關原電池的知識一直是高考中的重點，要掌握此部分知識并達到靈活運用，一般要注意以下幾點：
一、構成原電池的條件
構成原電池的條件有：
（1）電極材料。兩種金屬活動性不同的金屬或金屬和其它導電性（非金屬或某些氧化物等）；
（2）兩電極必須浸沒在電解質溶液中；
（3）兩電極之間要用導線連接，形成閉合回路。
說明：
①一般來說，能與電解質溶液中的某種成分發生氧化反應的是原電池的負極。
②很活潑的金屬單質一般不作做原電池的負極，如K、Na、Ca等。
二、原電池正負極的判斷
（1）由組成原電池的兩極材料判斷：一般來說，較活潑的或能和電解質溶液反應的金屬為負極，較不活潑的金屬或能導電的非金屬為正極。但具體情況還要看電解質溶液，如鎂、鋁電極在稀硫酸在中構成原電池，鎂為負極，鋁為正極；但鎂、鋁電極在氫氧化鈉溶液中形成原電池時，由于是鋁和氫氧化鈉溶液發生反應，失去電子，因此鋁為負極，鎂為正極。
（2）根據外電路電流的方向或電子的流向判斷：在原電池的外電路，電流由正極流向負極，電子由負極流向正極。
（3）根據內電路離子的移動方向判斷：在原電池電解質溶液中，陽離子移向正極，陰離子移向負極。
（4）根據原電池兩極發生的化學反應判斷：原電池中，負極總是發生氧化反應，正極總是發生還原反應。因此可以根據總化學方程式中化合價的升降來判斷。
（5）根據電極質量的變化判斷：原電池工作后，若某一極質量增加，說明溶液中的陽離子在該電極得電子，該電極為正極，活潑性較弱；如果某一電極質量減輕，說明該電極溶解，電極為負極，活潑性較強。
（6）根據電極上產生的氣體判斷：原電池工作后，如果一電極上產生氣體，通常是因為該電極發生了析出氫的反應，說明該電極為正極，活動性較弱。
（7）根據某電極附近pH的變化判斷
析氫或吸氧的電極反應發生后，均能使該電極附近電解質溶液的pH增大，因而原電池工作后，該電極附近的pH增大了，說明該電極為正極，金屬活動性較弱。
三、電極反應式的書寫
（1）準確判斷原電池的正負極是書寫電極反應的關鍵
如果原電池的正負極判斷失誤，電極反應式的書寫一定錯誤。上述判斷正負極的方法是一般方法，但不是絕對的，例如銅片和鋁片同時插入濃硝酸溶液中，由于鋁片表明的鈍化，這時銅失去電子，是負極，其電極反應為：
負極：Cu －2e－ ＝ Cu2＋
正極：NO3－ + 4H＋ + 2e－ ＝ 2H2O + 2NO2↑
再如鎂片和鋁片同時插入氫氧化鈉溶液中，雖然鎂比鋁活潑，但由于鎂不與氫氧化鈉反應，而鋁卻反應，失去電子，是負極，其電極反應為：
負極：2Al + 8OH－－2×3e－ ＝2AlO2－ + 2H2O
正極：6H2O + 6e－ ＝ 6OH－ + 3H2↑
（2）要注意電解質溶液的酸堿性
在正負極上發生的電極反應不是孤立的，它往往與電解質溶液緊密聯系，如氫氧燃料電池有酸式和堿式，在酸溶液中，電極反應式中不能出現OH－，在堿溶液中，電極反應式中不 能出現H+，像CH4、CH3OH等燃料電池，在堿溶液中碳（C）元素以CO32－離子形式存在，而不是放出CO2氣體。
（3）要考慮電子的轉移數目
在同一個原電池中，負極失去電子數必然等于正極得到的電子數，所以在書寫電極反應時，一定要考慮電荷守恒。防止由總反應方程式改寫成電極反應式時所帶來的失誤，同時也可避免在有關計算中產生誤差。
（4）要利用總的反應方程式
從理論上講，任何一個自發的氧化還原反應均可設計成原電池，而兩個電極反應相加即得總反應方程式。所以只要知道總反應方程式和其中一個電極反應，便可以寫出另一個電極反應方程式。
四、原電池原理的應用
原電池原理在工農業生產、日常生活、科學研究中具有廣泛的應用。
1. 化學電源：人們利用原電池原理，將化學能直接轉化為電能，制作了多種電池。如干電池、蓄電池、充電電池以及高能燃料電池，以滿足不同的需要。在現代生活、生產和科學研究以及科學技術的發展中，電池發揮的作用不可代替，大到宇宙火箭、人造衛星、飛機、輪船，小到電腦、電話、手機以及心臟起搏器等，都離不開各種各樣的電池。
2. 加快反應速率：如實驗室用鋅和稀硫酸反應制取氫氣，用純鋅生成氫氣的速率較慢，而用粗鋅可大大加快化學反應速率，這是因為在粗鋅中含有雜質，雜質和鋅形成了無數個微小的原電池，加快了反應速率。
3. 比較金屬的活動性強弱：一般來說，負極比正極活潑。
4. 防止金屬的腐蝕：金屬的腐蝕指的是金屬或合金與周圍接觸到的氣體或液體發生化學反應，使金屬失去電子變為陽離子而消耗的過程。在金屬腐蝕中，我們把不純的金屬與電解質溶液接觸時形成的原電池反應而引起的腐蝕稱為電化學腐蝕，電化學腐蝕又分為吸氧腐蝕和析氫腐蝕：在潮濕的空氣中，鋼鐵表面吸附一層薄薄的水膜，里面溶解了少量的氧氣、二氧化碳，含有少量的H＋和OH－形成電解質溶液，它跟鋼鐵里的鐵和少量的碳形成了無數個微小的原電池，鐵作負極，碳作正極，發生吸氧腐蝕：
負極：2Fe －2×2e－ ＝2Fe2+
正極： O2 + 4e－+ 2H2O ＝ 4OH－
電化學腐蝕是造成鋼鐵腐蝕的主要原因。因此可以用更活潑的金屬與被保護的金屬相連接，或者讓金屬與電源的負極相連接均可防止金屬的腐蝕。
五、鏈接高考
【例題1】（2011浙江高考）將NaCl溶液滴在一塊光亮清潔的鐵板表面上，一段時間后發現液滴覆蓋的圓周中心區(a)已被腐蝕而變暗，在液滴外沿形成棕色鐵銹環(b)，如圖所示。導致該現象的主要原因是液滴之下氧氣含量比邊緣少。下列說法正確的是
A．液滴中的Cl－由a區向b區遷移
B．液滴邊緣是正極區，發生的電極反應為：
O2 + 2H2O + 4e－=== 4OH－
C．液滴下的Fe因發生還原反應而被腐蝕，生成的Fe2＋由a區向b區遷移，與b區的OH－形成Fe(OH)2，進一步氧化、脫水形成鐵銹
D．若改用嵌有一銅螺絲釘的鐵板，在銅鐵接觸處滴加NaCl溶液，則負極發生的電極反應為：Cu－2e－=== Cu2＋
解析：液滴邊緣O2多，在碳粒上發生正極反應O2 + 2H2O + 4e－=== 4OH－。液滴下的Fe發生負極反應，Fe－2e－=== Fe2＋，為腐蝕區（a）。A選項錯誤，Cl－由b區向a區遷移；B選項正確；C選項錯誤，液滴下的Fe因發生氧化反應而被腐蝕；D選項錯誤，Cu更穩定，作正極，反應為O2 + 2H2O + 4e－=== 4OH－。
答案：B
【例題2】（2011安徽高考）研究人員最近發現了一種“水”電池，這種電池能利用淡水與海水之間含鹽量差別進行發電，在海水中電池總反應可表示為：
5MnO2 + 2Ag + 2NaCl === Na2Mn5O10 + 2AgCl，下列“水” 電池在海水中放電時的有關說法正確的是：
A. 正極反應式：Ag + Cl－－e－=AgCl B. 每生成1 mol Na2Mn5O10轉移2 mol電子
C. Na＋不斷向“水”電池的負極移動 D. AgCl是還原產物
解析：由電池總反應可知銀失去電子被氧化得氧化產物，即銀做負極，產物AgCl是氧化產物，A、D都不正確；在原電池中陽離子在正極得電子發生還原反應，所以陽離子向電池的正極移動，C錯誤；化合物Na2Mn5O10中Mn元素的化合價是+18/5價，所以每生成1 mol Na2Mn5O10轉移電子的物質的量為(4－18/5)×5＝ 2mol，因此選項B正確。
答案：B
A. Ⅰ和Ⅱ中正極均被保護
B. Ⅰ和Ⅱ中負極反應均是Fe－2e－=== Fe2＋
C. Ⅰ和Ⅱ中正極反應均是O2 + 2H2O + 4e－=== 4OH－
D. Ⅰ和Ⅱ中分別加入少量K3Fe(CN)6溶液，均有藍色沉淀
解析：鋅比鐵活潑，裝置Ⅰ中鋅作負極，方程式為Zn－2e－=Zn2＋。鐵作正極，但溶液顯中性，所以發生鋅的吸氧腐蝕，正極反應是O2＋2H2O＋4e－=== 4OH－；鐵比銅活潑，裝置Ⅱ中鐵作負極，負極反應為Fe－2e－=== Fe2＋。銅作正極，但溶液顯酸性，所以正極是溶液中的氫離子得電子，方程式為2H+ + 2e－=== H2↑。因為裝置Ⅰ中沒有Fe2＋生成，所以裝置Ⅰ中加入少量K3Fe(CN)6溶液時，沒有藍色沉淀產生。綜上所敘，只有選項A是正確的。
答案：A
【例題4】（2011福建高考）研究人員研制出一種鋰水電池，可作為魚雷和潛艇的儲備電源。該電池以金屬鋰和鋼板為電極材料，以LiOH為電解質，使用時加入水即可放電。關于該電池的下列說法不正確的是
A. 水既是氧化劑又是溶劑 B. 放電時正極上有氫氣生成
C. 放電時OH－向正極移動 D. 總反應為：2Li + 2H2O === 2LiOH + H2↑
解析：考生可能迅速選出C項是錯誤，因為原電池放電時OH－是向負極移動的。這個考點在備考時訓練多次。這種電池名稱叫鋰水電池。可推測其總反應為：2Li + 2H2O=== 2LiOH＋H2↑。再寫出其電極反應如下：（—）2Li—2e—＝2Li+；（+）2H2O + 2e—＝2OH—+ H2↑，結合選項分析A、B、D都是正確的。此題情景是取材于新的化學電源，知識落腳點是原電池原理。
答案：C
【例題5】（2011廣東高考）某小組為研究電化學原理，設計如圖2裝置。下列敘述不正確的是
A. a和b不連接時，鐵片上會有金屬銅析出
B. a和b用導線連接時，銅片上發生的反應為：Cu2＋ + 2e－ === Cu
C. 無論a和b是否連接，鐵片均會溶解，溶液從藍色逐漸變成淺綠色
D. a和b分別連接直流電源正、負極，電壓足夠大時，Cu2＋向銅電極移動
解析：本題考察原電池、電解池的原理、判斷及其應用。若a和b不連接，則不能構成原電池，單質鐵直接與Cu2＋發生氧化還原反應而置換出銅，方程式為：Fe + Cu2＋=== Fe2＋+ Cu，A正確；若a和b用導線連接，則構成原電池，此時鐵作負極，銅作正極，方程式分別為：Fe－2e－=== Fe2＋、Cu2＋+ 2e－=== Cu，B正確；有A、B分析可知，選項C是正確的；若a和b分別連接直流電源正、負極，則構成電解池，此時銅作陽極失去電子被氧化，鐵作陰極，在電解池中陽離子向陰極運動，因此選項D是錯誤的。
答案：D
【例題6】（2011海南）根據下圖，下列判斷中正確的是
A. 燒杯a中的溶液pH升高 B. 燒杯b中發生氧化反應
C. 燒杯a中發生的反應為2H+ +2e－=== H2 D. 燒杯b中發生的反應為2Cl－－2e－=== Cl2
解析：題中給出的物質表明，該電池的總反應是2Zn + O2 + 2H2O === 2Zn(OH)2，a燒杯中電極反應為O2 + 2H2O + 4e－=== 4OH－， b中Zn－2e－=== Zn2+，所以正確項為A、B。
答案：A、B
點撥：原電池是高考熱點。解題時主要是先要找到電池的總反應，然后根據反應中元素化合價的變化，結合電極周圍酸堿性寫出各電極反應，離子濃度變化及計算才能有據可依。
六、鞏固練習
【練習1】某原電池發生的總的離子方程式為：Zn + Cu2＋=== Cu + Zn2＋，那么該原電池的正確組合為
| A | B | C | D |
正極 | Zn | Cu | Zn | Fe |
負極 | Cu | Zn | Zn | Zn |
電解質溶液 | CuCl2 | H2SO4 | CuSO4 | CuCl2 |
解析：原電池的電極反應不僅跟電極材料有關，還與電解質溶液的性質有關。該題考查了原電池的組成，一般來說活潑金屬為負極。且能與電解質溶液自發地發生氧化還原反應。
答案：C、D
【練習2】下列有關電池的說法不正確的是
A．手機上用的鋰離子電池屬于二次電池
B．銅鋅原電池工作時，電子沿外電路從銅電極流向鋅電極
C．甲醇燃料電池可把化學能轉化為電能
D．鋅錳干電池中，鋅電極是負極
解析：鋰離子電池可以充用，再次使用，屬于二次電池，A項正確；銅鋅原電池中銅為正極，故電流為銅流向鋅，而電子是由鋅流向銅，B項錯；電池的實質即是化學能轉化成電能，C項正確；Zn失去電子生成Zn2＋，故作為負極，D項正確。
答案：B
【練習3】如圖所示，各燒杯中盛有海水，鐵在其中被腐蝕由快到慢的順序是
A. ②①③④⑤⑥ B. ⑤④③①②⑥ C. ⑤④②①③⑥
D. ⑤③②④①⑥
解析：①鐵為負極，雜質碳為正極的原電池腐蝕，屬于鋼鐵的吸氧腐蝕，腐蝕較慢。其電極反應式為：負極：Fe－2e－ ＝Fe2+，正極： 2H2O + O2 +4e－＝4OH－。②③④均為原電池裝置。③中鐵為正極，被保護；②④中鐵為負極，均被腐蝕。但鐵和銅的金屬活潑性差別較鐵和錫大，故鐵、銅原電池中鐵被腐蝕的快；⑤是鐵接電源正極作陽極，銅接電源負極作陰極的電解腐蝕，加快了鐵的腐蝕；⑥是鐵接電源負極作陰極，銅接電源正極作陽極，阻止了鐵的腐蝕。根據以上分析，鐵在其中被腐蝕由快到慢的順序為⑤＞④＞②＞①＞③＞⑥。
答案：C
點撥：一審腐蝕類型：是原電池腐蝕還是電解池腐蝕；二審根據金屬活潑性順序進一步判斷在具體的腐蝕類型中的腐蝕的快慢。
【練習4】（2010年全國卷I）右圖是一種染料敏化太陽能電池的示意圖。電池的一個電極由有機光敏染料（S）涂覆在TiO2納米晶體表面制成，另一電極由導電玻璃鍍鉑構成，電池中發生的反應為：
下列關于該電池敘述錯誤的是：
A．電池工作時，I－離子在鍍鉑導電玻璃電極上放電
B．電池工作時，是將太陽能轉化為電能
C．電池的電解質溶液中I－和I3－的濃度不會減少
D．電池中鍍鉑導電玻璃為正極
解析：A選項錯誤，從示意圖可看在外電路中電子由負極流向正極，也即鍍鉑電極做正極，發生還原反應：I3－+ 2e－ ＝ 3I－；B選項正確，這是個太陽能電池，從裝置示意圖可看出是個原電池，最終是將光能轉化為化學能，因為把上面四個反應加起來可知，化學物質并沒有減少；C正確，此太陽能電池中總的反應一部分實質就是：
I3－ 3I－的轉化
（還有I2 + I－ I3－），另一部分就是光敏有機物由激發態與基態的相互轉化，所有化學物質最終均不被損耗；D選項正確，見A選項的解析。
答案：A
點評：該題考查的是新型原電池、原電池的兩電極反應式、電子流向與電流流向、太陽能電池的工作原理以及原電池的總反應式等，同時還考查了考生的變通能力和心理素質，能否適應陌生的情境下應用所學知識解決新的問題等等，是一道考查能力的好題。
【練習5】（2010年江蘇卷）如圖是一種航天器能量儲存系統原理示意圖。下列說法正確的是
A．該系統中只存在3種形式的能量轉化
B．裝置Y中負極的電極反應式為：
O2 + 2H2O + 4e－ === 4OH－
C．裝置X能實現燃料電池的燃料和氧化劑再生
D．裝置X、Y形成的子系統能實現物質的零排放，并能實現化學能與電能間的完全轉化
解析：A項，在該裝置系統中，有四種能量轉化的關系，即太陽能、電能、化學能和機械能之間的相互轉化；B項，裝置Y為氫氧燃料電池，負極電極反應為H2－2e－+ 2OH－＝ 2H2O；C項，相當于用光能電解水，產生H2和O2，實現燃料（H2）和氧化劑（O2）的再生；D項，在反應過程中，有能力的損耗和熱效應的產生，不可能實現化學能和電能的完全轉化。綜上分析可知，本題選C項。
答案：C[
點評：本題主要考查的是電化學知識。
【練習6】（2010年山東卷）利用如圖裝置，可以模擬鐵的電化學防護。
（1）若X為碳棒，為減緩鐵的腐蝕，開關K應置于______處。
（2）若X為鋅，開關K置于M處，該電化學防護法稱為_______。
解析：鐵被保護，可以是做原電池的負極，或者電解池的陰極，故若X為碳棒，開關K應置于N處，Fe做陰極受到保護；若X為鋅，開關K置于M處，鐵是做負極，稱為犧牲陽極保護法。
答案：見解析。
【練習7】鋼鐵生銹過程發生如下反應：
①2Fe+O2+2H2O＝2Fe(OH)2；②4Fe(OH)2+O2+2H2O＝4Fe(OH)3；③2Fe(OH)3＝Fe2O3+3H2O。下列說法正確的是
A．反應①、②中電子轉移數目相等
B．反應①中氧化劑是氧氣和水
C．與銅質水龍頭連接處的鋼質水管不易發生腐蝕
D．鋼鐵在潮濕的空氣中不能發生電化學腐蝕
解析：①②反應中消耗O2的量相等，兩個反應也僅有O2作為氧化劑，故轉移電子數是相等的，A項正確。①中H2O的H、O兩元素的化合價沒有變，故不作氧化劑，B項錯；銅和鋼構成原電池，腐蝕速度加快，C項錯；鋼鐵是鐵和碳的混合物，在潮濕的空氣的中易發生吸氧腐蝕，屬于電化學腐蝕，故D項錯。
答案：A
【練習8】 控制適合的條件，將反應2Fe3+ + 2I－ 2Fe2+ + I2設計成如右圖所示的原電池。下列判斷不正確的是
A. 反應開始時，乙中石墨電極上發生氧化反應
B. 反應開始時，甲中石墨電極上Fe3+ 被還原
C. 電流計讀數為零時，反應達到化學平衡狀態
D. 電流計讀數為零后，在甲中溶入FeCl2固定，乙中石墨電極為負極
解析：乙中I－失去電子放電，故為氧化反應，A項正確；由總反應方程式知，Fe3+ 被還原成Fe2＋，B項正確；當電流計為零時，即說明沒有電子發生轉移，可證明反應達平衡，C項正確。加入Fe2＋，導致平衡逆向移動，則Fe2＋失去電子生成Fe3＋，而作為負極，D項錯。
答案：D
【練習9】市場上經常見到的標記為Li—ion的電池稱為“鋰離子電池”。它的負極材料是金屬鋰和碳的復合材料（碳作為金屬鋰的載體），電解質為一種能傳導Li+ 的高分子材料。這種鋰離子電池的電池反應為：
下列說法不正確的是
A．放電時，負極的電極反應式：Li－e－=== Li +
B．充電時，Li0.85NiO2既發生氧化反應又發生還原反應
C．該電池不能用水溶液作為電解質
D．放電過程中Li+ 向負極移動
解析：A項Li從零價升至正價，失去電子，作為負極，故正確；B項反應逆向進行時。反應物只有一種，故化合價既有升，又有降，所以既發生氧化反應又發生還原反應，故正確；C項由于Li可以與水反應，故電解質應為非水材料正確；D項原電池中陽離子應遷移至正極失電子，故錯誤。
答案：D
作者簡介：
欒春武：中學高級教師，張家口市中級職稱評委會委員。河北省化學學會會員。市骨干教師、市優秀班主任、模范教師、優秀共產黨員、勞動模范、縣十佳班主任。
