例析高考化學新情景下電極反應式的書寫

林明勇

電化學基礎專題是高中化學基本理論中的重要內容，是每年高考化學中的必考點，電極反應式書寫是電化學的核心，更是教學的重點和難點。因此采用行之有效的方法突破電極反應式書寫這一難點在實際教學過程中顯得尤為重要。本文通過對電池類型進行分類，總結不同類型電池電極反應式的書寫，建立其書寫模式，為教學實踐提供參考，對學生正確、快速解題具有指導意義。

一、新情景下化學電源電極反應式書寫

1.二次電池電極反應式書寫

試題往往會給出電池總反應方程式，在此情況下其電極反應式書寫的第一步是標出電池總反應方程式電子轉移的方向和數目，確定氧化劑和還原產物以及得電子數目或還原劑和氧化產物及失電子數目。第二步通過氧化劑與還原產物（或還原劑與氧化產物）二者比較找出該電極反應的其他反應物和生成物。第三步寫出并配平該電極反應式。第四步用電池總反應方程式減去該電極反應式即可得到另一電極反應式（當然也可按，上述步驟直接書寫）。如果是二次電池則充電的電極反應與放電的電極反應過程相反，充電的陽極反應為放電的正極反應的逆向過程，充電的陰極反應為放電的負極反應的逆向過程。

例如：鐵鎳蓄電池又稱愛迪生電池，放電時的總反應為：

請寫出該電池放電時負極、正極反應式_______;充電時，陰極反應式為_______

第一步：

負極：還原劑Fe，氧化產物Fe（OH），失2e-正極：氧化劑Ni2O3，還原產物Ni（OH）2，得2e。

第二步 負極：Fe-2e-→Fe（OH）2，還原劑與氧化產物二者比較可知有OH-參加反應。

第三步 負極反應式為：

第四步 總反應：

又如：熔融狀態下，Na的單質和FeCl，能組成可充電電池（裝置示意圖如圖1），反應原理為：

放電時，電池的正極反應式為_______，負極反應式為

負極：還原劑Na，氧化產物Na（為什么不是NaCl？），失2e-。

正極：氧化劑Fe+（為什么不是FeCl2？），還原產物Fe，得2e-。

第二步 負極：

Na-e-=Na→2Na-2e=2Na

正極：Fe2++2e=Fe

2.燃料電池的電極反應式書寫

燃料電池是一種連續地將燃料和氧化劑的化學能直接轉化成電能的化學電池。燃料電池電極反應式書寫的難點在于負極反應式的書寫，其書寫的第一步是明確燃料及燃燒的產物，判斷燃燒產物能否與介質（電解質溶液）反應確定電極產物，根據前后化合價的變化確定失電子數目。第二步通過燃料-ne-+（介質）→電極產物，對二者進行比較找出參與該電極反應的其它反應物和生成物。第三步寫出并根據電荷守恒、質量守恒配平該電極反應式。如果燃料為含炭燃料或氫氣的燃料電池其負極反應式一般為：堿性燃料電池：CHO+mOH--ne：→xCO3-2+pH2O（其中根據電荷守恒m+n=2x）酸性燃料電池：CHO+mH2O-ne-+>xCO2+pH（其中根據電荷守恒n=p）（注意：書寫時要準確分析反應中的待定系數m、n和p），比如對于

C.H2O.而言，當x=z=0時，燃料為H2;當x=z=1，y=4時，燃料為CH2OH。而熔融電解質燃料電池的電極反應式的書寫步驟與上述步驟基本相同，唯一差別在于熔融電解質燃料電池是一個無水環境.是通過陰陽離子導電，其參與電極反應的一般為熔融電解質電離的陰陽離子，而非OH-或H。

對于燃料電池其正極反應式而言一般為：

堿性燃料電池：O2+2H2O+4e==4OH

酸性燃料電池：O2+4H+4e==2H2O

例如：化學家正在研究尿素（H2NCONH2）動力燃料電池，尿液也能發電！用這種電池直接去除城市廢水中的尿素，既能產生凈化的水又能發電。尿素燃料電池結構如圖2所示，工作時負極的電極反應式為_______;正極的電極反應式為：_______

第一步：根據試題明確燃料（H，NCONH2）-，電極產物（CO2.N2）→根據前后化合價的變化確定失電子為6e-。

第二步：通過H2NCONH2-6e-+（介質）-+CO2+N2，通過二者比較得出參與該電極反應的其它反應物為H2O，生成物為H+。

第三步：根據電荷守恒、質量守恒配平該反應式為：

H.NCONH，-6e-+H2O=CO+N+6H+

該電池為酸性燃料電池正極的電極反應式為：

O2+4H+4e=2H2O

3.普通金屬電池（一般為金屬電池或金屬的腐蝕）

對于普通電池不知道電池總反應方程式的這類題目，其電極反應式的書瀉的第一步是找出負極，負極反應一般是金屬失電子：M-ne-→M°+或M-ne-+（介質）→電極產物，即負極：還原劑-ne-+（介質）-+氧化產物+（其他）。第二步對于正極而言，若負極材料不與電解質溶液直接反應，則正極反應式一般為：O2+4e-+2H2O=4OH。若負極材料能與電解質溶液直接反應，則正極反應物一般為正極材料或電解質溶液中的陽離子得電子，即：正極材料（或電解質溶液中的陽離子）+ne-+（介質）→電極產物，即正極：氧化劑+ne-+（介質）-+還原產物+（其他）。第三步是根據負極反應與正極反應相加即可得到電池總反應方程式（注意：在將正負兩極反應式相加時，兩式中電子數ne-一定要相等，否則是錯誤的）。

例如：鋁電池性能優越，Al-AgO電池可用作水下動力電源，其原理如圖3所示。該電池的正極反應式為：_______，該電池反應的化學方程式為：_____。

第一步：根據試題信息負極為Al，考慮介質的影響負極反應為：

Al-3e-+4OH==AlO+H2O

第二步：對于負極而言，由于負極材料Al能與電解質溶液直接反應可知則正極反應物為正極材料AgO得電子，即：AgO+2e→Ag，進一步可知H20參與反應，即AgO+2e-+H20→Ag+OH-，進一步配平為：AgO+2e-+H20=Ag+2OH-。

第三步：電池總反應離子方程式：

負極：

2Al-2x3e-+2x4OH=2AlO2+2H，0正極：

3AgO+3x2e-+3H，0=Ag+3x2OH-總反應：

2Al+3AgO+2OH=2AlO2+3Ag+H2O電池總反應方程式：

2Al+3AgO+2NaOH=2NaAlO2+3Ag+H2O

二、新情景下電解池電極反應式的書寫

新情境電解池電極反應式的書寫的第一步是明確試題的已知信息，確定陰陽兩極電極反應物或電解產物。第二步根據陰陽兩極電極反應物判斷電極產物（根據化合價的升降判斷）或電解產物判斷電極反應物（根據元素守恒和化合價的升降判斷）。第三步是結合上述判斷書寫電極反應式。

例如：MnO2的生產方法之一是以石墨為電極，電解酸化的MnSO。溶液。請寫出陰極的電極反應式是_______;陽極的電極反應式是_____。

第一步：試題信息為由MnSO，溶液電解制MnO2。

第二步：石墨為惰性電極，MnSO，轉化為MnO2，錳元素化合價升高，失電子，陽極反應物為Mn2+陽極產物MnO2。

第三步：Mn2-2e-+MnO2，比較二者得：Mn2-2e-+H2O→MnO+H+

進一步得：

Mn2-2e-+2H，0==MnO+4H+

第四步：溶液中陽離子除Mn2外為H，可知陰極電極反應式為：

2H+2e-==H，↑