電池電極反應(yīng)式的書寫

對于原電池的電極反應(yīng)式的書寫來說，最重要的是理解原電池的工作原理。有電解質(zhì)溶液參與的電極反應(yīng)，就要根據(jù)物質(zhì)共存性原則先判定電極反應(yīng)的產(chǎn)物。

電池電極反應(yīng)式的書寫方法。

原電池知識是中學(xué)化學(xué)中的重要基本概念，在學(xué)習(xí)原電池時，學(xué)生感覺最困難的是電極反應(yīng)式的書寫，特別是燃料電池電極反應(yīng)式的書寫。被譽(yù)為改變未來世界的十大新科技之一的燃料電池是一種高效、環(huán)境友好的發(fā)電裝置。燃料電池的能量轉(zhuǎn)化率高達(dá)85％～90％（現(xiàn)在實(shí)際已達(dá)到40％～60％）。于國際市場原油價格居高不下，新型能源的研究迫在眉睫。燃料電池因其能量利用率高而頗受人們關(guān)注，成為近幾年高考熱點(diǎn)問題。新能源汽車技術(shù)逐漸成熟，不斷推廣，就是原電池原理的實(shí)際應(yīng)用。

一、電極反應(yīng)式的書寫步驟和技巧

1. 首先判斷原電池的正負(fù)極：根據(jù)電池的負(fù)極（電極本身或燃料）失去電子，元素的化合價升高，發(fā)生氧化反應(yīng)；電池的正極（電解質(zhì)電離出的陽離子或電極本身或O2）得到電子，元素的化合價降低，發(fā)生還原反應(yīng)。

2. 根據(jù)物質(zhì)共存性原則判定電極反應(yīng)產(chǎn)物：強(qiáng)堿性溶液中Al3+ 、CO2不可能存在，也不會有H+參加反應(yīng)或生成；同樣酸性溶液，不會有OH-參加反應(yīng)或生成。根據(jù)此原則，物質(zhì)得失電子后在不同的介質(zhì)環(huán)境中所存在的形式不同。我們可以根據(jù)電解質(zhì)溶液的酸堿性來書寫，確定H2O，OH-，H+ 在方程式的左邊還是右邊。

3. 電極反應(yīng)式滿足的守恒：電極反應(yīng)式與離子方程式一樣應(yīng)遵守質(zhì)量守恒、得失電子守恒、電荷守恒。

4. 電池總反應(yīng)式＝正極反應(yīng)式＋負(fù)極反應(yīng)式；

正極反應(yīng)式＝電池總反應(yīng)式－負(fù)極反應(yīng)式；

負(fù)極反應(yīng)式＝電池總反應(yīng)式－正極反應(yīng)式。

二、常見電池的電極反應(yīng)式的書寫

例1. 如鎂片和鋁片用導(dǎo)線連接插入鹽酸溶液中組成的原電池。因?yàn)殒V比鋁活潑，所以鎂片為負(fù)極，鋁片為正極；此時的電極反應(yīng)為：

負(fù)極：2Al－ 6e－=2Al3+

正極：6H+ + 6e－=3H2↑

例2. 如鎂片和鋁片用導(dǎo)線連接插入氫氧化鈉溶液中組成的原電池。雖然鎂比鋁活潑，但由于鋁和氫氧化鈉溶液反應(yīng)失去電子被氧化，因而鋁是負(fù)極；又因?yàn)锳l3+要與OH－反應(yīng)生成AlO2－，此時的電極反應(yīng)為：

負(fù)極：2Al﹢8OH－－6e－= 2AlO2－﹢4H2O

正極：6H2O +6e－=6OH－+3H2↑

例3. 將銅片和鋁片用導(dǎo)線連接同時插入濃硝酸中組成原電池。由于鋁在濃硝酸中發(fā)生了鈍化，銅卻失去電子是原電池的負(fù)極被氧化，正極上是NO3－得到電子被還原NO2。此為時的電極反應(yīng)為：

負(fù)極：Cu－2e－= Cu2+

正極：2NO3－ + 4H+ +2e－=2NO2↑+2H2O

例4． 已知鉛蓄電池放電時的總反應(yīng)為PbO2+Pb+2H2SO4＝2PbSO4+2H2O。因?yàn)镻b由0價升高到﹢2價，所以Pb電極為負(fù)極；又因?yàn)镻b2＋與電解質(zhì)溶液中的SO42－ 反應(yīng)生成不溶的PbSO4 。因?yàn)镻bO2中的鉛由＋4價降低到﹢2價，所以PbO2電極為正極。此為時的電極反應(yīng)為：

負(fù)極：Pb + SO42－－ 2 e－ = PbSO4

正極：PbO2 + 4H+ + SO42－ + 2 e－=PbSO4 + 2H2O

例5. 如氫－氧燃料電池，在酸性溶液中也不能出現(xiàn)OH－，所以電極反應(yīng)為：

負(fù)極：2H2－4 e－=4H +

正極O2 + 4H+ + 4e－=2H2O

如氫－氧燃料電池，在堿性溶液中不可能有H+出現(xiàn)，所以電極反應(yīng)為：

負(fù)極：2H2+4OH－-4e－=4H2O

正極：O2+2H2O+4 e－=4OH－

例6． CH3OH和O2在KOH溶液中組成燃料電池。正極是O2得到電子，氧元素由0價降低到-2價。因?yàn)槿芤菏菈A性的，所以參加反應(yīng)的是O2（得電子）和H2O生成OH－。負(fù)極是CH3OH失去電子，碳元素由-2升高到＋4價。因?yàn)槿芤菏菈A性的，所以參加反應(yīng)的是CH3OH（失電子）和OH－生成CO32－和H2O。為此電池的反應(yīng)式為：

負(fù)極：2CH3OH+ 16OH－－12e－=2CO32－+ 12H2O

正極：3O2+ 6H2O + 12e－=12OH－

總之，對于原電池的電極反應(yīng)式的書寫來說，最重要的是弄懂原電池的工作原理。但是對于有電解質(zhì)溶液參與的電極反應(yīng)來說，如果溶液中存在的離子與在正極負(fù)極得失電子變成的離子或分子不能共存，則要繼續(xù)反應(yīng)；反之，不反應(yīng)共存于溶液中。分析清楚這些，那么難題也就迎刃而解了。

(作者單位：重慶奉節(jié)中學(xué))

責(zé)任編校 李平安