高考之原電池及電解池電極反應方程式的書寫

高艷雅

摘 要：原電池的相關內容在歷年的高考題中非常重要。只要能夠正確寫出原電池或者電解池的電極反應方程式，幾乎所有的問題都會迎刃而解。

關鍵詞：原電池；電解池；電極反應方程式

原電池和電解池知識是中學化學中的重要基本概念，也是近年來高考的熱點。在學習電化學模塊知識時，學生最感到困難的是電極反應式的書寫。現以全國卷高考試題為例，探究一下較復雜原電池或者電解池的電極反應的書寫方法。

一、實例解析

例一（2015年全國卷一）11.微生物電池是指在微生物的作用下將化學能轉化為電能的裝置，其工作原理如圖所示。下列有關微生物電池的說法錯誤的是（ ）

A.正極反應中有CO2生成

B.微生物促進了反應中電子的轉移

C.質子通過交換膜從負極區移向正極區

D.電池總反應為C6H12O6+6O2=6CO2+6H2O

解析：氧氣中的氧元素是零價，參與原電池反應，氧氣只能得電子，發生還原反應，所得氧氣參加反應的一級為正極，該原電池為有機物葡糖糖的燃料電池。所以其電極反應式如下：負極：C6H12O6+6H2O-24e-=6CO2+24H+，正極：6O2+24H++24e-=12H2O，總反應式：C6H12O6+6O2=6CO2+6H2O電極反應方程式清晰以后再進行該原電池的相關分析就會非常簡單。A.根據正極反應方程式，正極產生的H2O而不是CO2。B.微生物顯然對該反應起到促進或者說催化作用。C.兩極區之間是質子交換膜，根據兩電極反應方程式可以看出，H+在負極區產生正極區消耗，所以H+應該是從負極去移向正極區，故選A。

二、方法總結

由上述實例可知，如果能夠正確寫出電極反應則很多問題可以迎刃而解。現在我們根據上述試題中電極反應方程式的書寫，總結一下原電池池電極反應方程式的書寫方法。

1.正負極的確定

詳細分析題目所提供的相關信息，特別注意各電極區的投入物質和排出物質。

（1）根據兩電極投入物質的還原性或者氧化性強弱來判斷正負極；（2）根據某電極已投入物質和生成物質中元素化合價的變化情況確定正負極；（3）根據題目中已提供總反應方程式中的得失電子情況確定正負極。

2.電極方程式的書寫

（1）確定某一電極中化合價發生變化的反應物和生成物；

（2）根據變價元素化合價的改變確定得失電子的個數。（3）確定化合價沒有發生變化的反應物或者生成物。根據得失電子具體個數、反應物與生成物中各陰陽離子所帶電荷并結合電解質溶液，找出缺少的反應物或者是生成物。

三、規律應用

例二（2014年全國卷二）12.2013年3月我國科學家報道了如圖所示的水溶液鋰離子電池體系。下列敘述錯誤的是（ ）

A.a為電池的正極

B.電池充電反應為LiMn2O4=Li1-xMn2O4+xLi

C.放電時，a極鋰的化合價發生變化

D.放電時，溶液中的Li+從b向a遷移

解析：（1）確定正負極。由圖中信息可知，b極有活潑金屬Li做電極，Li的還原性較強，顯然Li電極是放電時的負極，a是正極。（2）得失電子及生成物質確定。負極b比較直接，負極：Li-e-—Li+。結合題目選項所給信息，顯然a極的變化情況應該是Li1-xMn2O4變成LiMn2O4，其中Mn元素的電子化合價降低。活潑金屬Li放電前和放電后都是在化合物中存在，所以化合價一直是正價不存在得失電子情況。Li1-xMn2O4+e-→LiMn2O4。（3）配平并檢驗。負極產生Li+，正極反應物和生成物中相差x個Li+，顯然負極生成的Li+移向了正極。故正極反應式為Li1-xMn2O4+xLi++xe-=LiMn2O4。根據電荷守恒最終確定不過負極反應式為xLi-xe-=xLi+。綜上分析該題答案：選C。

對于原電池和電解池電解反應方程式的書寫，最關鍵是找出得失電子的粒子以及它們得失電子后所變成的粒子，然后再根據得失電子守恒配平化合價發生變化的元素的原子，最后結合電解質溶液以及電荷守恒元素守恒對其配平即可。

參考文獻：

[1]陳清泉，孫逢春，祝嘉光.電池原理與技術[M].北京理工大學出版社，2002.

[2]陳全世，仇斌，謝起成.燃料電池[M].清華大學出版社，2005.