原电池正负极判断的方法

河北省宣化县第一中学 栾春武

 

在中学化学中判断原电池的正负极一般有如下几种方法：

 

一、由组成原电池的两极材料判断

 

一般来说，较活泼的金属为负极，较不活泼的金属或能导电的非金属为正极。但具体情况还要看电解质溶液，如镁、铝电极在稀硫酸中构成原电池，镁为负极，铝为正极；但镁、铝在氢氧化钠溶液中形成原电池时，由于是铝和氢氧化钠溶液发生了反应，失去了电子，因此铝为负极，镁则为正极。再如铝、铜和氢氧化钠溶液构成的原电池中，铝为负极；而若把氢氧化钠溶液换为浓硝酸，则铜为负极。

 

二、根据外电路电流的方向或电子的流向判断

在原电池的外电路，电流由正极流向负极，电子由负极流向正极。

 

三、根据内电路离子的移动方向判断

在原电池电解质溶液中，阳离子移向正极，阴离子移向负极。

 

四、根据原电池两极发生的化学反应判断

原电池中，负极总是发生氧化反应，正极总是发生还原反应。因此可以根据总的化学方程式中化合价的升降来判断。

 

五、根据电极质量的变化判断

原电池工作后若某一电极质量增加，说明溶液中的阳离子在该电极上放电，该电极为正极，活泼性较弱；如果某一电极质量减轻，说明该电极溶解，电极为负极，活泼性较强。

 

六、根据电极上产生的气体判断

原电池工作后，如果一电极上产生气体，通常是因为该电极发生了析出氢气的反应，一说明该电极为正极，活动性较弱。

 

七、根据某电极附近pH的变化判断

 

析氢或吸氧的电极反应发生后，均能使该电极附近电解质溶液的pH增大，因而原电池工作后，该电极附近的pH增大了，说明该电极为正极，金属活动性较弱。

 

例题分析

 

【例题1】某原电池发生的总的离子方程式为：Zn + Cu²⁺ ₌₌₌ Cu + Zn²⁺，那么该原电池的正确组合为：

  

A	B	C	D
正极	Zn	Cu	Cu	Fe
负极	Cu	Zn	Zn	Zn
电解质溶液	CuCl2	H2SO4	CuSO4	CuCl2

 

解析：原电池的电极反应不仅跟电极材料有关，还与电解质溶液的性质有关。该题考查了原电池的组成，一般来说活泼金属为负极，且能与电解质溶液自发地发生氧化还原反应。

 

答案：C、D

 

【例题2】某化学兴趣小组为了探索铝电极在原电池中的作用,设计并进行了以下一系列实验,实验结果记录如下表：

 

编号	电极材料	电解质溶液	电流指针偏转方向
1	Mg、Al	稀盐酸	偏向Al
2	Al、Cu	稀盐酸	偏向Cu
3	Al、石墨	稀盐酸	偏向石墨
4	Mg、Al	NaOH	偏向Mg
5	Al、Zn	浓硝酸	偏向Al

 

根据表中的实验现象完成下列问题：

（1）实验1、2中Al所作的电极是否相同。

（2）指出实验3中铝和石墨作何种电极？并写出实验3中的电极反应式和电池总反应方程式。

（3）实验4中的铝作正极还是负极？为什么?

（4）解释实验5中电流计指针偏向铝的原因。

（5）根据实验结果总结：在原电池中金属铝作正极还是作负极受到哪些因素的影响？

 

解析：实验1中Mg活泼，故Mg作负极；实验2中Al活泼，故Al作负极；实验3中是Al作负极，将盐酸中的氢置换出来；实验4中Mg虽比Al活泼，但Mg不能与NaOH溶液反应，而Al可与NaOH溶液反应，故Al作负极；实验5中Al虽比Zn活泼，但常温下，Al遇浓硝酸发生钝化，阻止内部的金属继续与酸反应，故Zn作负极。由以上5组实验，可总结出金属铝在原电池中作正极还是负极的影响因素。

 

答案：（1）不相同

（2）负极2Al－6e^－=== 2Al³⁺正极 6H⁺ + 6e^－=== ₃H_2↑

总反应： 2Al + 6HCl === 2AlCl₃ + ₃H_2↑

（3）负极因Mg虽比Al活泼，但Mg不能与NaOH溶液反应，而Al可与NaOH溶液反应，故Al作负极。

（4）Al虽比Zn活泼，但常温下，Al遇浓硝酸发生钝化,阻止内部的金属继续与酸反应，故Zn为负极，电流计指针偏 向铝

（5）与另一电极材料的活泼性、电解质溶液的酸碱性以及电解质溶液的氧化性强弱等因素有关

 

【例题3】如图所示，X为单质硅，Y为金属铁，a为NaOH溶液，组装成一个原电池，下列说法正确的是

                

A. X为负极，电极反应为：Si－4e^－＝Si⁴⁺

B. X为正极，电极反应为：4H₂O + 4e^－＝4OH^－ + 2H₂↑

C. X为负极，电极反应为：Si + 6OH^－－4e^－＝SiO₃^2－+ 3H₂O

D. Y为负极，电极反应为：Fe－2e^－＝ Fe²⁺

 

解析：硅、铁、氢氧化钠溶液组成原电池时，硅为负极：Si + 6OH^－－4e^－＝SiO₃^2－+ 3H₂O；铁为正极：4H₂O + 4e^－＝4OH^－+ 2H₂↑，总反应式：Si + 2NaOH + H₂O＝Na₂SiO₃+ 2H₂↑

 

答案：C

 

巩固练习

【练习1】下列有关电池的说法不正确的是

A．手机上用的锂离子电池属于二次电池

B．铜锌原电池工作时，电子沿外电路从铜电极流向锌电极

C．甲醇燃料电池可把化学能转化为电能

D．锌锰干电池中，锌电极是负极

解析：锂离子电池可以充用，再次使用，属于二次电池，A项正确；铜锌原电池中铜为正极，故电流为铜流向锌，而电子是由锌流向铜，B项错；电池的实质即是化学能转化成电能，C项正确；Zn失去电子生成Zn²⁺，故作为负极，D项正确。

答案：B

【练习2】控制适合的条件，将反应2Fe³⁺ + 2I^－ 

2Fe²⁺ + I₂设计成如右图所示的原电池。下列判断不正确的是

   

 

A. 反应开始时，乙中石墨电极上发生氧化反应

B. 反应开始时，甲中石墨电极上Fe³⁺ 被还原

C. 电流计读数为零时，反应达到化学平衡状态

D. 电流计读数为零后，在甲中溶入FeCl₂固定，乙中石墨电极为负极

解析：乙中I^－失去电子放电，故为氧化反应，A项正确；由总反应方程式知，Fe³⁺ 被还原成Fe²⁺，B项正确；当电流计为零时，即说明没有电子发生转移，可证明反应达平衡，C项正确。加入Fe²⁺，导致平衡逆向移动，则Fe²⁺ 失去电子生成Fe³⁺ ，而作为负极，D项错。

答案：D