快速書寫原電池電極反應(yīng)式的有效策略

王建

摘 要：原電池電極反應(yīng)式的書寫是高考的重要題型，也是學(xué)生學(xué)習(xí)的難點(diǎn)。筆者根據(jù)電極反應(yīng)式的書寫原則與技巧，總結(jié)了快速書寫原電池電極反應(yīng)式的“六五四三”策略供大家參考。

關(guān)鍵詞：電極反應(yīng)式；守恒法；電解質(zhì)溶液

如何才能快速準(zhǔn)確的書寫原電池電極反應(yīng)式呢？筆者根據(jù)多年的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)總結(jié)了“六五四三”策略用以突破此難點(diǎn)，在實(shí)際教學(xué)中取得了較好的效果。六是指判斷原電池正負(fù)極的六個(gè)角度，五是指書寫電極反應(yīng)式的五個(gè)具體步驟，四是指四類重要的電解質(zhì)溶液，三是指三大守恒，即得失電子守恒、電荷守恒、質(zhì)量守恒。

1.正確判斷原電池的正負(fù)極的六個(gè)角度

（1）由組成原電池的電極材料或通入的物質(zhì)判斷。相對(duì)活潑的是負(fù)極，相對(duì)不活潑的是正極。

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

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

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

（5）由原電池總反應(yīng)式中物質(zhì)的化合價(jià)變化判斷。負(fù)極物質(zhì)化合價(jià)升高，正極物質(zhì)化合價(jià)降低。

（6）由實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象判斷。比如負(fù)極可能因溶解而質(zhì)量減少；正極會(huì)增重或有氣泡放出等。

2.運(yùn)用三大守恒法，五步書寫電極反應(yīng)式

電極反應(yīng)遵循電子得失守恒、電荷守恒、質(zhì)量守恒原則。書寫原電池電極反應(yīng)式可分為五步。

（1）明正負(fù)，列物質(zhì)。在判斷出原電池正負(fù)極的基礎(chǔ)上，看電極產(chǎn)物能否與電解質(zhì)溶液發(fā)生反應(yīng)并寫出最終的還原產(chǎn)物和氧化產(chǎn)物。

（2）標(biāo)價(jià)態(tài)，寫得失。根據(jù)物質(zhì)化合價(jià)的變化寫出電子轉(zhuǎn)移的數(shù)目，滿足得失電子守恒。

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

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

（5）兩式并，驗(yàn)總式。把正負(fù)極的電極反應(yīng)式相加合并，對(duì)得到總的原電池反應(yīng)式進(jìn)行檢查。

3.注意四類原電池電解質(zhì)

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

（1）電解質(zhì)為堿性電解質(zhì)溶液（如氫氧化鉀溶液）。正極：堿性環(huán)境中，O2-離子不能單獨(dú)存在，只能與電解質(zhì)溶液中的H2O結(jié)合生成OH-離子，所以在堿性電解質(zhì)溶液中，正極反應(yīng)式為O2+2H2O+4e-=4OH-。負(fù)極：①CH4-8e-—CO32-（1mol甲烷失去8mole-，負(fù)極產(chǎn)物CO2要與OH-反應(yīng)最終生成CO32-） ；②CH4+10OH--8e-— CO32-（選擇電解質(zhì)中的OH-平衡電荷）；③CH4+10OH--8e-=CO32-+ 7H2O（選擇水質(zhì)量守恒）；④CH4+2O2+2OH-=CO32-+3H2O。

（2）電解質(zhì)為酸性電解質(zhì)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(yīng)生成H2O。所以在酸性電解質(zhì)溶液中，正極反應(yīng)式為O2+4H++4e-=2H2O 。負(fù)極：①CH4-8e-— CO2（電子守恒）；②CH4-8e-—CO2+8H+（選擇電解質(zhì)中的H+平

衡電荷）；③CH4-8e-+2H2O=CO2+8H+

（選擇水質(zhì)量守恒）；④CH4+2O2=

CO2+2H2O。

（3）電解質(zhì)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(dú)存在，O2-離子可以與電解質(zhì)中的中性物質(zhì)CO2結(jié)合生成CO32-離子，則其正極反應(yīng)式為O2+2CO2+4e-=2CO32-。負(fù)極：①CH4-8e-—CO2 （電子守恒）；②CH4-8e-+4CO32-—5CO2（選擇電解質(zhì)中的CO32-平衡電荷）；③CH4-8e-+4CO32-=5CO2+2H2O（質(zhì)量守恒）；④CH4+2O2=CO2+2H2O。

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

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

（作者單位：山東省蒙陰縣第一中學(xué)）