電化學中電極反應式的書寫方法和技巧

　　電化學中的電極反應式的書寫不僅與電極材料有關，而且與電解質溶液有關即與溶液的酸堿性有關，是中學化學中的一個比較復雜的問題，學生總是望而止步。因此，如何確定電極反應及怎樣書寫電極反應方程式也就成了教學中的一個難點。我結合自己多年的教學經驗談談電極反應方程式的書寫方面的一些方法和技巧，供大家參考。
　　一、原電池和電解池的兩極的變化
　　1.在原電池中，要弄清“誰”在負極失（失電子）、升（化合價升高）、氧（被氧化，發生氧化反應，生成氧化產物），“誰”在正極得（得電子）、降（化合價降低）、還（被還原，發生還原反應，生成還原產物）。在原電池中根據自發的氧化還原反應判斷：還原劑在負極失、升、氧；氧化劑在正極得、降、還。
　　2.在電解池中，要弄清“誰”在陽極失、升、氧，“誰”在陰極得、降、還。根據陰極和陽極的放電順序判斷：金屬陽極或陰離子在陽極失、升、氧：陽離子在陰極得、降、還。
　　即：陽極：金屬陽極（Pt、Au除外)＞S＞I＞Cl＞OH＞含氧酸根>F。
　　陰極：Ag＞Fe>Cu＞H（濃）>Pb>Sn＞Fe＞Zn＞H>Al＞Mg>Na>Ca>K。
　　二、書寫電極反應式的三個關鍵問題
　　1.原電池根據自發氧化還原反應找出在負極和正極發生氧化反應和還原反應的物質。電解池根據陰極和陽極的放電情況，找出在陰極和陽極發生還原反應和氧化反應的物質或離子。
　　2.考慮對應的氧化產物或還原產物能否和介質反應，如果反應要寫反應以后的產物。
　　3.通過比較電極反應的左邊和右邊氧原子數目的多少，根據溶液的酸堿性，按結合氧、提供氧的方法，調平兩邊的氧原子和氫原子。
　?。?）結合氧的物質是：HO或H
　　中性或堿性環境：1 mol HO結合1mol O轉化成2mol OH
　　酸性環境：2 mol H結合1mol O轉化成1mol HO
　　（2）提供氧的物質是：HO或OH
　　中性或堿性環境：2mol OH提供1molO轉化成1 mol HO
　　酸性環境： 1 mol HO提供1mol O轉化成2mol H
　　4.通過原子守恒、電荷守恒配平電極反應式。
　　三、常見電化學中電極反應式的書寫
　?。ㄒ唬┰姵刂须姌O反應式的書寫
　　1.負極參與反應，正極不參與反應：在這類原電池中，負極的電極材料：失、升、氧，一般為金屬；正極本身不參與反應，只起導體的作用，正極周圍的離子或分子（如：H、Cu、O、Cl，等等）得、降、還。
　　例1.寫出以Al、空氣，海水為能源的海水電池的電極反應式。
　　解：還原劑：Al作負極：失、升、氧，對應的氧化產物為：Al與介質海水不反應。
　　負極：4Al-12e=4Al
　　氧化劑：O在正極：得、降、還，對應的還原產物為O，需要考慮結合氧的問題，由于反應環境呈弱堿性，所以用6 mol HO結合6mol O生成12mol OH。
　　正極：3O+12e+6HO=12OH。
　　2.正極和負極都參與反應：這類電池的兩電極材料分別由金屬和金屬的化合物組成。金屬作為負極：失、升、氧。金屬的化合物作為正極：得、降、還。
　　例2.鉛蓄電池（放電），負極是Pb，正極是PbO、HSO是電解質，寫出該電池的電極反應。
　　解：還原劑：Pb作負極：失、升、氧，對應的氧化產物為：Pb，與介質中的SO反應結合成：PbSO沉淀。負極：Pb-2e+SO=PbSO。
　　氧化劑：PbO在正極：得、降、還，對應的還原產物為：Pb，與介質中的SO反應結合成：PbSO沉淀。且反應環境呈酸性，所以用4mol H結合2mol O生成2molHO。
　　正極：PbO+2e+4H+ SO=PbSO+2HO
　　3.正極和負極都不參與反應：電池的電極材料均為惰性材料，且為同一材料，但在兩極周圍的物質有差別。負極周圍的物質有還原性：失、升、氧，正極周圍的物質有氧化性：得、降、還。
　　例3.氫氧燃料電池，分別以KOH和HSO作電解質溶液。
　　解：（1）KOH作電解質溶液
　　還原劑：H在負極；失、升、氧，對應的氧化產物為：H，與反應環境中的OH不能共存，要反應生成HO。負極：2H-4e+4OH=4HO。
　　氧化劑：O在正極；得、降、還，由于反應環境呈堿性，所以用2mol HO結合2mol O生成4mol OH。正極：O+4e+2HO=4OH。
　　（2）HSO作電解質溶液
　　還原劑：H在負極；失、升、氧，對應的氧化產物為；H負極：2H-4e=4H。
　　氧化劑：O在正極；得、降、還，由于反應環境呈酸性，所以用4mol H結合2mol O生成2mol HO。正極：O+4e+4H=2HO。
　　練習：甲烷、空氣、燃料電池，寫出分別以KOH和HSO作電解質溶液的電極反應式。
　　（二）電解池中電極反應式的書寫
　　1.陰極和陽極都不參與反應。即為惰性電極，還原性強的離子或者分子在陽極上失、升、氧，發生氧化反應；氧化性強的離子或者分子在陰極上得、降、還，發生還原反應。
　　例4.分別用惰性電極電解硫酸溶液、氫氧化鈉溶液，寫出電極反應式。
　　解：（1）硫酸溶液
　　根據陰離子的放電順序判斷：水電離出的OH在陽極：失、升、氧，對應的氧化產物為：氧氣。陽極：2HO-4e= O↑+4H
　　根據陽離子的放電順序判斷。硫酸提供的H在陰極：得、降、還，對應的還原產物為：氫氣。陰極：4H+4e= 2H↑
　　（2）氫氧化鈉溶液
　　根據陰離子的放電順序判斷：氫氧化鈉提供的OH在陽極：失、升、氧，對應的氧化產物為：氧氣。陽極：4OH-4e= 2HO+ O↑。
　　根據陽離子的放電順序判斷：水電離出的H在陰極：得、降、還，對應的還原產物為：氫氣。陰極：4HO +4e= H↑+4OH。
　　2.陽極參與反應，陰極不參與反應。此時陽極為金屬，金屬陽極失、升、氧，生成對應的金屬陽離子；陰極按陽離子的放電順序判斷。如：電解法精煉銅的電極反應式。
　?。ㄈ┭芯吭姵睾碗娊獬氐碾姌O反應可以發現以下規律
　　1.正極反應還可由原電池反應減去負極反應直接、迅速獲得。
　　陰極反應還可由電解池反應減去陽極反應直接、迅速獲得。
　　2.充電時相當于電解池，由于電解反應就是該原電池反應的逆反應，因此電解（充電）時的電極反應也必定就是該原電池電極反應的逆反應，故又可迅速寫出電解池的陰極反應與原電池負極的電極反應推得。
　　總之，就電化學中電極反應式的書寫來說，我們一要分清是原電池還是電解池，二弄清書寫電極反應式的三個問題，電極反應方程式的書寫就可以迎刃而解。