快速書寫原電池電極反應式的有效策略

王建

摘 要：原電池電極反應式的書寫是高考的重要題型，也是學生學習的難點。筆者根據電極反應式的書寫原則與技巧，總結了快速書寫原電池電極反應式的“六五四三”策略供大家參考。

關鍵詞：電極反應式；守恒法；電解質溶液

如何才能快速準確的書寫原電池電極反應式呢？筆者根據多年的教學經驗總結了“六五四三”策略用以突破此難點，在實際教學中取得了較好的效果。六是指判斷原電池正負極的六個角度，五是指書寫電極反應式的五個具體步驟，四是指四類重要的電解質溶液，三是指三大守恒，即得失電子守恒、電荷守恒、質量守恒。

1.正確判斷原電池的正負極的六個角度

（1）由組成原電池的電極材料或通入的物質判斷。相對活潑的是負極，相對不活潑的是正極。

（2）由電流方向或電子的流動方向判斷。電流由正極流向負極，電子從負極流向正極。

（3）由電解質溶液中離子的移動的方向判斷。陽離子向正極移動，陰離子向負極移動。

（4）由正負極發(fā)生的反應判斷。負極失電子，發(fā)生氧化反應，正極得電子，發(fā)生還原反應。

（5）由原電池總反應式中物質的化合價變化判斷。負極物質化合價升高，正極物質化合價降低。

（6）由實驗現象判斷。比如負極可能因溶解而質量減少；正極會增重或有氣泡放出等。

2.運用三大守恒法，五步書寫電極反應式

電極反應遵循電子得失守恒、電荷守恒、質量守恒原則。書寫原電池電極反應式可分為五步。

（1）明正負，列物質。在判斷出原電池正負極的基礎上，看電極產物能否與電解質溶液發(fā)生反應并寫出最終的還原產物和氧化產物。

（2）標價態(tài)，寫得失。根據物質化合價的變化寫出電子轉移的數目，滿足得失電子守恒。

（3）選離子，配電荷。根據電解質溶液提供的環(huán)境，選擇相應的帶電離子，使電極反應式電荷守恒。

（4）定質量，巧用水。多數電解質為水溶液體系，可用水配平質量守恒。若為非水體系可以選擇電解質中的中性物質，使電極反應式滿足質量守恒。

（5）兩式并，驗總式。把正負極的電極反應式相加合并，對得到總的原電池反應式進行檢查。

3.注意四類原電池電解質

不同類型的原電池電解質種類不同，通常分為以下四類電解質：酸性電解質（含質子交換膜類型）、堿性或中性電解質、熔融鹽或聚合物電解質、固體氧化物電解質。由于電解質參與電極反應，在不同的電解質中，原電池的電極反應不同。因此，在書寫原電池電極反應式時要特別注意電解質的種類。比如同樣是甲烷燃料電池，不同的電解質溶液電極反應式的寫法不同。

（1）電解質為堿性電解質溶液（如氫氧化鉀溶液）。正極：堿性環(huán)境中，O2-離子不能單獨存在，只能與電解質溶液中的H2O結合生成OH-離子，所以在堿性電解質溶液中，正極反應式為O2+2H2O+4e-=4OH-。負極：①CH4-8e-—CO32-（1mol甲烷失去8mole-，負極產物CO2要與OH-反應最終生成CO32-） ；②CH4+10OH--8e-— CO32-（選擇電解質中的OH-平衡電荷）；③CH4+10OH--8e-=CO32-+ 7H2O（選擇水質量守恒）；④CH4+2O2+2OH-=CO32-+3H2O。

（2）電解質為酸性電解質溶液（如硫酸溶液）。正極：在酸性環(huán)境中，O2-離子要與H+離子反應生成H2O。所以在酸性電解質溶液中，正極反應式為O2+4H++4e-=2H2O 。負極：①CH4-8e-— CO2（電子守恒）；②CH4-8e-—CO2+8H+（選擇電解質中的H+平

衡電荷）；③CH4-8e-+2H2O=CO2+8H+

（選擇水質量守恒）；④CH4+2O2=

CO2+2H2O。

（3）電解質為熔融的碳酸鹽（如熔融碳酸鉀）。正極：在熔融的碳酸鹽環(huán)境中，O2-離子也不能單獨存在，O2-離子可以與電解質中的中性物質CO2結合生成CO32-離子，則其正極反應式為O2+2CO2+4e-=2CO32-。負極：①CH4-8e-—CO2 （電子守恒）；②CH4-8e-+4CO32-—5CO2（選擇電解質中的CO32-平衡電荷）；③CH4-8e-+4CO32-=5CO2+2H2O（質量守恒）；④CH4+2O2=CO2+2H2O。

（4）電解質為固體電解質（如固體氧化鋯—氧化釔）。正極：該固體電解質在高溫下可允許O2-離子在其間通過，故其正極反應式應為O2+4e-=2O2-；負極：①CH4-8e-—CO2（電子守恒）；②CH4-8e-+4O2-—CO2（選擇電解質中的O2-平衡電荷）；③CH4-8e-=CO2+2H2O（質量守恒）；④CH4+2O2=CO2+2H2O。

通過以上實例我們可以看出，同為甲烷燃料電池，由于電解質溶液不同，電極反應式的寫法也不同，所以在正確判斷出正負極的基礎上，運用守恒法，注意電解質的種類就能快速準確地書寫出電極反應式。以上是筆者在書寫原電池電極反應時總結的一些方法和規(guī)律，這些方法和技巧也同樣可遷移運用于電解池中電極反應式的書寫。

（作者單位：山東省蒙陰縣第一中學）