原電池電極反應(yīng)方程式的書寫技巧

楊政芳

原電池知識(shí)一直是高考考綱的重點(diǎn)內(nèi)容，電極反應(yīng)式的書寫是難點(diǎn)不易掌握。為防止考試失分，要注意以下幾點(diǎn)：找出電池內(nèi)自發(fā)的氧化還原反應(yīng)，關(guān)注電解質(zhì)溶液是否參與反應(yīng)。標(biāo)電子的得失，用好元素守恒、電荷守恒和電子守恒。

原電池電極反應(yīng)式書寫的總原則是：

負(fù)極：失電子，發(fā)生氧化反應(yīng)（一般是負(fù)極本身失電子）

正極：得電子，發(fā)生還原反應(yīng)（一般溶液中陽離子在正極上得電子，但也可O2在正極上得電子（吸氧腐蝕），或正極本身得電子）

兩極電極反應(yīng)方程式中的電子得失數(shù)目（一般）保持相等

總反應(yīng)式（電池反應(yīng)）=正極反應(yīng)式+負(fù)極反應(yīng)式

具體分成幾種情況：

1.兩個(gè)電極上產(chǎn)生的物質(zhì)能否與電解質(zhì)溶液中的物質(zhì)繼續(xù)發(fā)生反應(yīng)，如不反應(yīng)，則根據(jù)氧化劑、還原劑得失電子的一般規(guī)律直接寫。如Cu—Zn—H2SO4原電池（負(fù)極Zn、正極Cu、電解液H2SO4）負(fù)極Zn-2e-=Zn2+正極2H++2e-=H2↑總反應(yīng)離子方程式Zn+2H+=H2↑+Zn2+。

2.注意用金屬活潑性強(qiáng)弱判斷正負(fù)極并不都是正確的。如，在Mg—Al—NaOH溶液構(gòu)成的原電池，負(fù)極為Al，因?yàn)锳l能自發(fā)跟NaOH溶液發(fā)生氧化還原反應(yīng)（但Al活潑性比Mg弱），在Al—Cu—濃HNO3溶液構(gòu)成的原電池中，負(fù)極為Cu，因Al與濃HNO溶液發(fā)生鈍化后不反應(yīng)，Cu能與濃HNO3溶液進(jìn)行氧化還原反應(yīng)（但Cu活潑性比Al弱）。例如，寫出Mg、Al電極以NaOH為電解質(zhì)溶液的原電池的電極反應(yīng)式（負(fù)極Al、正極Mg、電解液KOH）負(fù)（Al）2Al+8OH--6e-=2AlO-2+4H2O正（Mg）6H2O+6e-=3H2↑+6OH-化學(xué)方程式2Al+2OH-+2H2O=2AlO2-+3H2↑

3.如電極上產(chǎn)生的物質(zhì)與電解質(zhì)溶液發(fā)生反應(yīng)，要把電解質(zhì)溶液中參加反應(yīng)的物質(zhì)寫入電極反應(yīng)方程式中。如電解液呈堿性，電極反應(yīng)中CO2不能存在，會(huì)與溶液中OH-反應(yīng)為CO32-，也不會(huì)有H+參加反應(yīng)或生成；同樣酸性溶液，電極反應(yīng)中CO32-不存在，應(yīng)為CO2，不會(huì)有OH-參加反應(yīng)或生成。據(jù)此，物質(zhì)得失電子后在不同電解質(zhì)溶液中存在形式不同。以氫氧燃料電池為例，氫氧燃料電池一般是以惰性金屬鉑（Pt）或石墨做電極材料，負(fù)極通入H2，正極通入O2，總反應(yīng)為2H2+O2=2H2O，電極反應(yīng)要注意電解質(zhì)溶液，有下列三種情況：

（1）電解質(zhì)是KOH溶液（堿性）負(fù)極H2-2e-+2OH-=2H2O（因?yàn)镠+與OH-能反應(yīng)生成水），正極O2+2H2O+4e-=4OH-

（2）電解質(zhì)H2SO4溶液（酸性）負(fù)極H2-2e-=2H+，正極O2+4H++4e-=2H2O

（3）電解質(zhì)是NaCl溶液（中性）負(fù)H2-2e-=2H+，正O2+H2O+4e-=4OH-

說明：①堿性溶液反應(yīng)物、生成物中均無H+；②水溶液中不能出現(xiàn)O2-；③中性溶液反應(yīng)物中無H+和OH-；④酸性溶液反應(yīng)物、生成物中均無OH-。其他的有機(jī)物如甲醇、乙醇燃料電池等的電極反應(yīng)式寫法與甲烷類似。例如，甲烷燃料電池電解質(zhì)溶液為KOH溶液，寫出其電極反應(yīng)方程式。分析（1）電池內(nèi)氧化還原反應(yīng)為CH4+2O2=CO2+2H2O，再考慮產(chǎn)物和電解質(zhì)之間是否反應(yīng)，這里CO2和KOH會(huì)反應(yīng)，即CO2+2OH-=CO32-+H2O，所以，此電池的電池反應(yīng)為CH4+2O2+2OH-=CO32-+3H2O。分析（2）據(jù)總方程式找正負(fù)極得失電子的物質(zhì)及對應(yīng)產(chǎn)物，負(fù)極失去電子的物質(zhì)是CH4，產(chǎn)物是CO32-和H2O，即負(fù)極（CH4）按方程式中的計(jì)量數(shù)寫CH4-e-→CO32-+H2O，分析（3）根據(jù)元素守恒、電荷守恒配平單個(gè)電極反應(yīng)式，CH4變?yōu)镃O32-中C元素化合價(jià)從-4到+4，升高8價(jià)，故失8e-。CH4-8e-→CO32-+H2O從元素角度，反應(yīng)前要補(bǔ)O元素，故加OH-，CH4-8e-+OH-→CO32-+H2O，根據(jù)電荷守恒完成配平CH4-8e-+10OH-=CO32-+7H2O，根據(jù)電池反應(yīng)，正極獲得電子的物質(zhì)是O2，從電池反應(yīng)式看1molCH4消耗2molOH-，但負(fù)極1molCH4已經(jīng)消耗10molOH-，所以正極要生成OH-。正極（O2）也按照方程式中的計(jì)量數(shù)寫2O2+e-→OH-，O元素從0價(jià)變到-2價(jià)，2molO2故得8e-，2O2+8e-→OH-，反應(yīng)前要補(bǔ)H元素，所以反應(yīng)前加H2O：2O2+8e-+H2O→OH-，根據(jù)電荷守恒配平2O2+8e-+4H2O=8OH-。如能寫出電池反應(yīng)方程式，按方程式計(jì)量數(shù)根據(jù)化合價(jià)的變化，寫出的負(fù)極失電子數(shù)和正極得電子數(shù)是直接相等的，更方便，所以最后負(fù)極CH4-8e-+10OH-=CO32-+7H2O，正極2O2+8e-+4H2O=8OH-，兩式相加即總反應(yīng)（電池反應(yīng)）總反應(yīng)式：CH4+2O2+2OH-=CO32-+3H2O。

4.可用原電池總反應(yīng)方程式減去已知一極電極反應(yīng)式得到另一極電極反應(yīng)式。例如，鉛蓄電池其電極分別是Pb、PbO2，電解質(zhì)是硫酸，總反應(yīng)式為Pb+PbO2+2H2SO4=2PbSO4+2H2O寫出電極反應(yīng)式。分析：根據(jù)原電池原理，負(fù)極失去電子，Pb-2e-=Pb2+，電解質(zhì)溶液為硫酸溶液，生成的Pb2+進(jìn)入電解液，Pb2+與SO42-不共存，繼續(xù)生成PbSO4，所以負(fù)極Pb2+-2e-+SO42-=PbSO4；正極反應(yīng)方程式可以用原電池總的反應(yīng)離子方程式減去負(fù)極的電極反應(yīng)式得出，總反應(yīng)離子方程式：Pb+PbO2+4H++2SO42-=2PbSO4+2H2O①，負(fù)極反應(yīng)式Pb2+-2e-+SO42-=PbSO4②，①-②得出正極反應(yīng)式PbO2+2e-+SO42-+4H+=PbSO4+2H2O。（兩電極反應(yīng)方程式中得失電子數(shù)應(yīng)相等且與總反應(yīng)方程式也相等，才能相加減）

可見，當(dāng)掌握書寫電極反應(yīng)方程式的方法和技巧后，只要抓住原電池原理進(jìn)行細(xì)心的分析，多加練習(xí)，多加熟悉，失分問題就會(huì)解決。

編輯 張珍珍endprint