電解池中電極反應式書寫探究

高志勝 王臣霞

摘 要：人教版高中化學選修四《化學反應原理》第四章“電化學基礎”中有關電極反應式的書寫不僅是教學的重點和難點，也是歷年高考的熱點，學生在書寫時倍感困難。針對這一難題本文從實際教學出發，應用電化學的理論基礎——氧化還原反應，深入剖析電解池中電極本身與電解質溶液中陰陽離子放電順序對陰陽兩極反應的影響，以期對初學者有所裨益。

關鍵詞：電解池；陰極；陽極；放電順序；電極反應；氧化還原反應

一、陰陽兩極及陰陽離子的放電次序

1.陰陽兩極本身反應情況

電解池中的陰陽兩極相比原電池中的正負兩極更加容易確定：外接直流電源負極的為陰極，外接直流電源正極的為陽極。若電解池外電路中所接的直流電源本身是原電池時，則需要先分析出該原電池的負、正極，然后依此再確定電解池的陰極、陽極。那么電解池中的陰陽兩極本身是怎樣參與反應的呢？

電解池中的陰極由于連接直流電源的負極，屬于電子輸入的一極，所以陰極材料本身實質上是被保護的，不會參與電化學反應，這點需要明確。因此陰極上的電極反應只能是溶液中的陽離子得電子被還原，發生還原反應。由于溶液中的陽離子往往不止一種，到底是哪種陽離子先得電子而放電？這涉及陽離子的放電次序。

電解池中的陽極到底本身參不參與電極反應，具體分為兩種情況：（1）若為惰性電極（Pt、Au、石墨），則電極本身不參與反應（即不會失電子被氧化），此時溶液中的陰離子就會在陽極上失電子被氧化，發生氧化反應。同樣，溶液中的陰離子往往不止一種，到底是哪種陰離子失電子放電，這又涉及陰離子的放電次序。（2）若為活性電極（金屬活動性順序表中Ag以前的金屬），則陽極材料本身失電子被氧化，發生氧化反應生成陽離子進入溶液中。

2.電解質溶液中陰陽離子的放電次序

電解質溶液中往往有多種陰陽離子，當接通直流電源進行電解時，在電場的作用下陰離子向陽極移動，陽離子向陰極移動。移動到相應電極后得失電子的順序即放電次序是不同的。

所謂陽離子放電其本質上就是陽離子得電子，而陽離子得電子能力又與其氧化性是一致的。氧化性越強，其得電子能力就越強，放電能力也就越強。陽離子放電次序為：Ag+>Hg2+>Fe3+>Cu2+>Pb2+>Sn2+>Fe2+>H+（濃）>Zn2+>H+（稀）>Al3+>Mg2+>Na+>Ca2+>K+。

陰離子放電其本質上就是陰離子失電子，而陰離子失電子的能力又與它們的還原性是一致的。陰離子的還原性越強，其失電子能力就越強，放電能力也就越強。陰離子放電次序為：S2->I->Br->Cl->OH->含氧酸根>F-。

二、電解池中電極反應式的書寫

1.電解反應中幾個常規的電極反應式

（1）H+在陰極放電（得電子）：2H++2e-=H2↑

弱酸性（或中性）溶液中H2O在陰極放電（實質是水電離出的H+得電子）也可寫作

2H2O+2e-=H2↑+2OH-

（2）OH-在陽極放電（失電子）：4OH--4e-=2H2O+O2↑

弱堿性（或中性）溶液中H2O在陰極放電（實質是水電離出的OH-失電子）也可寫作

2H2O-4e-=O2↑+4H+

2.陽極為惰性電極

例1.用惰性電極電解強酸（含氧酸）、強堿溶液

分析陰陽離子的放電順序可知，電解強酸（含氧酸）、強堿時，本質上是電解H2O。

例2.電解飽和食鹽水制燒堿、氯氣和氫氣的電極反應式書寫

石墨為惰性電極，本身不會失電子被氧化。在電場作用下溶液中的陰離子Cl-和OH- 移動到陽極，由于Cl-還原性比OH-強，其先失電子（放電）被氧化為Cl2；溶液中的陽離子Na+和H+移動到陰極，由于H+氧化性強于Na+，其先得電子（放電）被還原為H2。

參考文獻：

[1]朱中衡.高中化學教學中關于原電池與電解池的分析[J].考試周刊，2013（17）.

[2]馮雁.原電池及電解池電極方程式的書寫技巧[J].電大理工，2008（1）.

注：本文系甘肅省教育科學2018年度“十三五”規劃課題《基于核心素養的化學實驗教學研究》（課題編號：GS[2018]GHB0658）階段性研究成果。

編輯 高 瓊