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

（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生反應并寫出最終的還原產物和氧化產物。

（2）標價態，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）