原電池電極反應式的書寫技巧

　　電極反應式的書寫，對于原電池的初學者來說，是一大難點。如何較輕松地突破這一難點呢？關鍵是掌握書寫電極反應式的書寫技巧。
　　在書寫和判斷原電池的電極反應式時，首先應正確判斷原電池的兩個電極名稱，然后根據原電池及氧化還原反應原理可得：
　　負極：還原劑＋介質－ne=氧化產物＋介質
　　正極：氧化劑+介質＋ne=還原產物＋介質
　　介質1、介質2一般為H與HO或HO與OH，酸性溶液中不應出現OH，堿性溶液中不應出現H。正、負極電極反應式中介質1、介質2不一定完全抵消。
　　要把電極反應式準確寫出，最關鍵的是把握準總反應。我們可以通過總反應進一步寫出電極反應式，即通總反應判斷出發生氧化和還原的物質（原電池的條件之一就是自發地發生氧化還原反應），將氧化與還原反應分開，結合反應環境，便可得到兩極反應。
　　1.準確判斷兩個電極
　　（1）由兩極的相對活潑性確定。相對活潑性較強（針對電解質溶液而言）的金屬為負極（一般地，負極材料與電解質溶液要發生反應），相對活潑性較差的金屬或導電的非金屬等為正極。如：Mg—Al—HCl溶液構成的原電池中，負極為Mg；但Mg—Al—NaOH溶液構成的原電池中，負極為Al。
　　（2）根據電子或電解質溶液中離子運動方向判斷。電子流出的一極是負極，電子流入的一極是正極。
　　（3）根據兩極發生的變化或現象來判斷。氣體析出、增重的一極為正極。
　　例1．將鋅片和鋁片用導線相連，分別插入稀硫酸、濃硫酸中，寫出兩原電池中的電極反應式和電池反應式。
　　解析：①稀硫酸作電解質溶液時，較活潑的鋁被氧化，鋅片上放出氫氣，所以：負極（鋁片）：2Al－6e=2Al，正極（鋅片）：6H+6e=3H↑，電池反應：2Al+6H=2Al+3H↑。
　　②濃硫酸作電解質溶液時，因常溫下鋁在濃硫酸中發生鈍化現象，而鋅能與濃硫酸反應，所以此時鋅片作負極，鋁片作正極。
　　負極（鋅片）：Zn-2e=Zn
　　正極（鋁片）：4H+SO+2e=SO↑+2HO
　　電池反應：Zn+2HSO（濃）=ZnSO+SO↑+2HO
　　2.燃料電池電極反應式的書寫
　　燃料電池是一種不經燃燒，將燃料的化學能經過電化學反應直接轉變為電能的裝置，它和其他電池中的氧化還原反應一樣，都是自發的化學反應，不會產生火焰。所有的燃料電池的工作原理都是一樣的，其電極反應的書寫同樣是有規律可循的。一般燃料電池發生的電化學反應的最終產物與燃燒產物相同，可根據燃燒反應寫出總的電池反應，但不注明反應的條件。負極發生氧化反應，正極發生還原反應，不過要注意一般電解質溶液要參與電極反應。
　　例2.我國首創以鋁—空氣—海水電池作為能源的新型海水標志燈，以海水為電解質，靠空氣中的氧氣使鋁不斷被氧化而產生電流。只要把燈放入海水中數分鐘，就會發出耀眼的白光。試寫出電源正負極材料名稱、電極反應式。
　　分析：負極本身參加反應被氧化，正極必須能導電而本身不參加反應。因此電源負極材料為鋁，電源正極材料為石墨等能導電的惰性材料。負極反應為：4Al－12e=4Al；正極反應為：3O+6HO+12e＝12OH。
　　例3.（1）美國阿波羅宇宙飛船上使用的氫氧燃料電池是一種新型的化學電源。氫氧燃料電池的突出優點是把化學能直接轉化為電能，而不經過熱能中間形式。電極反應產生的水，經冷凝后又可作為宇航員的飲用水，發生的反應為：2H+O=2HO，則電極反應式分別為：負極?搖?搖?搖?搖，正極?搖?搖?搖?搖。
　　（2）如把KOH改為稀HSO作導電物質，則電極反應式為?搖?搖?搖?搖、?搖?搖?搖?搖。（1）和（2）的電池液不同，反應進行后，其溶液的pH各有何變化？
　　（3）如把H改為甲烷，KOH作導電物質，則電極反應式為?搖?搖?搖?搖、?搖?搖?搖?搖。如果用稀HSO作導電物質，則電極反應式為?搖?搖?搖?搖、?搖?搖?搖?搖。
　　分析：電解質溶液為堿性時，書寫電極反應式可出現OH，但不能出現H；同樣，電解質溶液為酸性時，書寫電極反應式可出現H，但不能出現OH。
　　答案：（1）負極：2H+4OH－4e=4HO，正極：O+2HO+4e＝4OH。
　　（2）負極：2H－4e=4H；正極：O+4H+4e＝2HO。
　　（3）負極：CH+10OH－8e=CO+7HO；正極：O+2HO+4e＝4OH。
　　負極：CH+2HO－8e=CO+8H；正極：O+4H+4e＝2HO。
　　點評：解決此題的關鍵是理解原電池的有關概念，注意溶液環境（即酸性、堿性或中性），熟悉原電池電極反應式的一般書寫方法。