原電池電極反應的書寫技巧

何禮奎（陜西省西鄉縣第二中學）

原電池電極反應的書寫技巧

何禮奎
（陜西省西鄉縣第二中學）

書寫原電池的電極反應式是原電池教學的重要內容，又是化學試題命題的一個熱點，也是學生感到疑惑、難度較大的知識點。分析和書寫電極反應式是對原電池原理認識的進一步深化和發展，能夠促進學生對原電池原理的掌握。

一、判斷原電池電極（正極、負極）的依據

1.多數情況下不活潑金屬或非金屬導體材料做正極，活潑金屬做負極；

2.電子流入的極為正極，電子流出的極為負極；

3.電流方向由正極流向負極；

4.發生還原反應的為正極，發生氧化反應的為負極；

5.從電極上發生的現象可以確定，電極增重或產生氣體的為正極，電極減輕的為負極。

二、書寫原電池電極反應式的方法

1.雙線橋法

原電池反應是自發的氧化還原反應，根據所給條件，寫出原電池反應的離子方程式。分析化合價變化，還原劑為負極的反應物，氧化劑為正極的反應物，確定對應的產物，寫出電極反應式。負極：還原劑-ne-=氧化產物（氧化反應）；正極：氧化劑+ne-=還原產物（還原反應）。

2.運算法

依據條件寫出原電池反應的離子方程式和其中一個較為簡單的電極反應式；另一個復雜的電極反應式等于原電池的離子反應方程式減去其中簡單的電極反應式。結合反應的環境，依據電荷守恒和質量守恒、得失電子守恒來配平電極反應式。電極產物在電解質溶液的環境中，應能穩定存在。溶液中不存在O2-，在酸性溶液中它與H+結合成H2O，在堿性溶液中它與H2O結合成OH-。堿性介質中生成的H+結合OH-生成水。+4價的C在酸性溶液中以CO2形式存在，在堿性溶液中以CO32-存在。書寫電極反應式需要根據實際反應環境熟練應用這些規律。

三、電極反應的類型

1.簡單原電池的電極反應

例1.鋅片、銅片與硫酸銅溶液構成原電池（如圖），寫出電極與總反應式。

解析：單液原電池和雙液原電池，原理相同，這種原電池屬于簡單原電池。原電池反應的離子方程式為，利用雙線橋法，寫出正、負極反應式。Zn片為負極失去電子生成Zn2+。Cu片為正極，溶液中Cu2+得到電子生成Cu。即負極：Zn-2e-=Zn2+；正極:Cu2++2e-=Cu。

2.復雜原電池的電極反應

例2.人工光合作用能夠借助太陽能，用CO2和H2O制備化學原料。下圖是通過人工光合作用制備HCOOH的原理示意圖，下列說法不正確的是（）

A.該過程是將太陽能轉化為化學能的過程

B.催化劑a表面發生氧化反應，有O2產生

C.催化劑a附近酸性減弱，催化劑b附近酸性增強

D.催化劑b表面的反應是CO2+2H++2e-=HCOOH

解析:根據題給信息和反應特點，該電池中發生反應的化學方程式為：2CO2+2H2O=2HCOOH+O2↑；故其將太陽能轉化為了化學能，A正確；氫離子的轉移方向和電子轉移的方向說明，催化劑a為負極，其表面發生的反應為：2H2O-4e-=4H++O2↑，氧元素化合價升高被氧化，B正確；催化劑a表面產生氫離子，酸性增強，C錯誤；催化劑b為正極，其表面發生的反應為：CO2+2H++2e-=HCOOH，D正確。答案為C。

3.燃料電池的電極反應

燃料電池正極上發生反應的物質是O2，電解質溶液有四種情況，正極反應式有四種寫法。

（1）熔融固體氧化物電解質（高溫下能傳到O2-），正極：O2+ 4e-=2O2-；

（2）酸性電解質溶液，聯系反應Na2O+2HCl=2NaCl+H2O，正極：O2+4e-+4H+=2H2O；

（3）堿性電解質溶液，聯系反應Na2O+H2O=2NaOH，正極：O2+ 4e-+2H2O=4OH-

（4）熔融碳酸鹽電解質，聯系反應Na2O+CO2=Na2CO3，正極：O2+4e-+2CO2=2CO32-。

分別寫出燃料電池的離子反應方程式和正極反應式，而負極反應式用燃料電池的離子反應方程式減去正極反應式得到。

例3.燃料電池（如圖），電解質為KOH，在兩極分別通入CH3OH和O2，有關此電池判斷正確的是（）

A.正極反應式：2CH3OH+2H2O-12e-=2CO2↑+12H+

B.放電一段時間后，負極的PH值升高

C.放電一段時間，陽離子向負極移動，陰離子向正極移動

D.該電池在工作時，每消耗32gCH3OH，外電路中通過6mole-

解析：堿性環境下，O2在正極反應：3O2+6H2O+12e-=12OH-，A錯誤；燃料電池的反應式為2CH3OH+3O2+4OH-=2CO32-+6H2O，減去正極反應式3O2+6H2O+12e-=12OH-，得到負極反應2CH3OH-12e-+16OH-=2CO32-+12H2O，負極區PH值下降，B錯誤；原電池放電時，陽離子向正極移動，陰離子向負極移動，C錯誤；負極：2CH3OH-12e-+16OH-=2CO32-+12H2O，32gCH3OH為1mol，轉移電子6mol，D正確。答案為D。

彭以勇，淺析原電池電極反應式的書寫及應用［J］.理科考試研究，2013（7）.

·編輯武慧慧

何禮奎，高級教師（五級），本科、學士。在全國雜志、報紙上發表教學論文50多篇。