讓書寫化學電源電極式不再難

摘 要： 在中學化學中，介紹了幾種常見的化學電源及其工作原理，其中電極反應式的書寫是教學中的一個難點。在教學中書寫電極反應的基本方法一般是根據化學電源反應原理或者牢牢抓住總的反應方程式。本文介紹了另一種書寫電極反應式的小竅門，能夠更好地幫助學生解決這一難點。

關鍵詞： 化學電源 電極反應 電極式

根據原電池的反應原理，人們設計和生產了多種化學電源，包括一次電池、二次電池和燃料電池等。它們在生產生活和國防等方面得到了廣泛的應用。

在中學化學中，我們著重介紹了銀—鋅鈕扣電池、鋅—錳電池、鉛蓄電池和氫氧燃料電池等幾種常見的化學電源及其工作原理。化學電源電極反應式的書寫是教學中的一個難點，如何突破這個難點是本文所要介紹的。

在教學中一般根據化學電源反應原理或者牢牢抓住總的反應方程式來書寫其電極反應式。顯然，這是書寫電極反應的基本方法，但學生在不了解電源反應機理或沒有總的反應方程式的情況下，書寫電極反應式仍然很困難。本文介紹了一種書寫電極反應式的小竅門，很好地幫助學生解決了這一難點。

1.書寫電極反應式的常用方法

1.1根據其反應原理

例：鉛蓄電池電極反應機理是溶解沉積機理。鉛蓄電池的正極活性物質是PbO，其放電反應機理為：

PbO +4H →Pb +2HO （溶解）

Pb +2e →Pb（電子轉移）

Pb + SO →PbSO （沉積）

即：PbO +4H+SO+2e→PbSO +2HO。即反應的第一步為PbO通過電化學溶解生成Pb離子，Pb還原生成游離的Pb離子，然后與溶液中SO離子結合生成不溶性的PbSO 。

鉛蓄電池的負極活性物質是Pb粉，其放電反應機理為：

Pb -2e → Pb（溶解）

Pb +SO →PbSO （沉積）

即：Pb + SO -2e→PbSO

放電時，Pb在硫酸中的陽極氧化過程中電勢低于某臨界值，溶解為Pb ，它們借助于擴散方式離開電極表面，隨即遇到SO，當超過PbSO溶度積時產生PbSO 沉淀。

所以鉛蓄電池的放電反應為：

正極：PbO + 4H+SO+2e→PbSO + 2HO

負極：Pb + SO -2e→PbSO

總反應：Pb + PbO +2HSO=2PbSO +2HO

鉛蓄電池的充電反應是上述反應的逆反應。

1.2 牢牢抓住總的反應方程式

只要知道總反應方程式和其中的一個電極反應式，即可迅速寫出另一個電極反應式。

例：鋅-錳干電池在放電時的總反應方程式為：

Zn +2MnO +2NH= Zn +2NH +MnO +HO

原電池的正極發生還原反應，負極發生氧化反應。易知該原電池負極反應為：

Zn -2e →Zn，則由總反應式減去負極反應式可得正極反應：2MnO+2NH +2e→ 2NH +MnO +HO

2?郾書寫電極反應式小竅門——拆分物質，借助于假設反應

2.1 酸性電解質溶液

當電解質溶液為酸性時，根據2H +O=2HO……①，我們假設可發生反應：O +2H → HO……②

再以鉛蓄電池（電解質溶液：硫酸）為例：

負極活性物質是Pb粉，電極反應的書寫較為簡單：

Pb -2e → Pb，Pb + SO → PbSO

即：Pb + SO -2e→PbSO

正極活性物質是PbO，可把PbO 拆分為Pb和2O。

Pb +2e → Pb，Pb + SO → PbSO

由②得：2O +4H → 2HO

即：PbO + 4H+SO+2e→PbSO + 2HO

總反應為：Pb + PbO + 2HSO=2PbSO + 2HO

2.2 堿性電解質溶液

當電解質溶液為堿性時，由于H +OH= HO……③

由②-③可得：O + HO→ 2OH ……④

（1）以銀-鋅電池（電解質溶液：KOH溶液）為例：

負極是Zn，負極發生氧化反應

Zn -2e →Zn，Zn +2OH →Zn（OH）

即：Zn -2e +2OH→Zn（OH）

正極是AgO，可把AgO拆分為2Ag 和O。

2Ag +2e →2Ag，由④得：O + HO→2OH，

即AgO+2e+HO→2Ag+2OH。

總反應為：Zn +AgO+HO=2Ag +Zn（OH）

（2）再以Fe-Ni電池（電解質溶液：KOH溶液）為例：

負極是Fe，負極發生氧化反應

Fe -2e →Fe，Fe +2OH →Fe（OH）

即：Fe -2e +2OH→Fe（OH）

正極是NiO，可把NiO拆分為Ni和2O。

Ni +2e →Ni，Ni +2OH →Ni（OH），

由④得：2O +2HO→ 4OH

即：NiO +2HO+2e→Ni（OH）+2OH

總反應為：Fe +NiO +2HO→Fe（OH） +Ni（OH）

3?郾結語

《普通高中化學課程標準》只要求學生通過查閱資料能夠了解常見化學電源的種類及其工作原理，認識化學能與電能相互轉化的實際意義及其重要應用。但在中學化學教材練習及考試時卻要求學生能夠掌握某些常見化學電源的電極反應方程式的書寫。這是個教學的難點，我通過課組共同摸索探討，尋得書寫電極式的小竅門，并在教學實踐應用中取得了良好的效果。

參考文獻：

［1］查全性.電極過程動力學導論［M］.第3版.北京：科學出版社，2002.

［2］郭炳焜，李新海，楊松青.化學電源——電池原理及制造技術［M］.長沙：中南工業大學出版社，2000.

［3］朱松然.鉛蓄電池技術（第2版）［M］.北京：機械工業出版社，2002.

［4］教育部.普通高中化學課程標準（實驗）.北京：人民教育出版社，2003.

通訊作者：鄭柳萍。zlpfjnu@163.com

注：“本文中所涉及到的圖表、公式、注解等請以PDF格式閱讀”