新情境下電極反應(yīng)方程式的書寫

◇ 陜西 文政民

電化學(xué)知識(shí)是中學(xué)化學(xué)理論的重要組成部分，是歷年來高考命題的重點(diǎn)，幾乎每年在各個(gè)省份的化學(xué)試題中都有所涉及.近幾年，高考題都側(cè)重于用新型化學(xué)電源來考查學(xué)生運(yùn)用電化學(xué)理論、氧化還原反應(yīng)、元素化合物等相關(guān)理論知識(shí)解決實(shí)際問題的能力.

1 理論依據(jù)

書寫電極反應(yīng)式要遵循元素守恒和電荷守恒定律，因此，只要能在給定的新情境下判斷出電極參與氧化或還原反應(yīng)的反應(yīng)物和產(chǎn)物，再根據(jù)價(jià)態(tài)變化判斷并寫出得失電子數(shù)，最后根據(jù)溶液的酸堿環(huán)境、氫氧元素守恒、電荷守恒，在電極反應(yīng)方程式的兩邊分別補(bǔ)上H+、OH-、H2O 即可得到某一電極的電極反應(yīng)式.

2 書寫原則及步驟

書寫電極反應(yīng)式時(shí)，無論是原電池還是電解池均可按照以下四步直接寫出.

1）寫：依據(jù)信息及物質(zhì)所含元素價(jià)態(tài)變化寫出氧化劑（還原劑）及還原產(chǎn)物.

2）標(biāo)：依據(jù)物質(zhì)所含原子數(shù)及化合價(jià)升降數(shù)標(biāo)出氧化劑（還原劑）得到（或失去）的電子數(shù).

3）配：依據(jù)反應(yīng)介質(zhì)酸堿環(huán)境及電荷守恒配平離子.

4）補(bǔ)：依據(jù)質(zhì)量守恒及反應(yīng)體系補(bǔ)充物質(zhì).

3 典型示例

3.1 新型化學(xué)電源電極反應(yīng)式的書寫

例1某科研小組用電化學(xué)方法使NH4HS變廢為寶（硫酸銨化肥），設(shè)計(jì)方案如圖1所示，寫出該電池負(fù)極的電極反應(yīng)式.

圖1

解析

該題以新型化學(xué)電源考查原電池電極反應(yīng)式的書寫，根據(jù)題中信息，四步書寫模式如下.

1）寫：原電池負(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng)，物質(zhì)所含元素化合價(jià)升高，據(jù)裝置寫出：

2）標(biāo)：根據(jù)硫元素化合價(jià)變化標(biāo)出失去的電子數(shù)，HS-和中硫元素的化合價(jià)分別為-2和+6，故失去電子數(shù)為8，即

3）配：題中信息出現(xiàn)有質(zhì)子交換膜，間接說明了電解質(zhì)溶液為酸性環(huán)境，故可在方程式右邊補(bǔ)上H+使左右兩邊電荷相等，即

4）補(bǔ)：根據(jù)元素守恒定律，需要補(bǔ)上水，并將箭頭變?yōu)榈忍?hào)，即

3.2 燃料電池電極反應(yīng)式的書寫

例2如圖2所示，裝置Ⅰ為甲烷燃料電池（電解質(zhì)溶液為KOH），通過裝置Ⅱ?qū)崿F(xiàn)在鐵棒上鍍銅.

圖2

解析

該題考查燃料電池電極反應(yīng)式的書寫，根據(jù)題中“通過裝置Ⅱ?qū)崿F(xiàn)在鐵棒上鍍銅”可知，F(xiàn)e電極為電解池的陰極，則a為燃料電池負(fù)極，通入CH4，b為正極，通入O2.a 極電極反應(yīng)式分步書寫如下.

1）寫：負(fù)極CH4發(fā)生氧化反應(yīng)，因?yàn)槭菈A性介質(zhì)，所以氧化產(chǎn)物為，即.

2）標(biāo)：根據(jù)化合價(jià)標(biāo)出失去的電子數(shù)，CH4和中碳元素化合價(jià)分別為-4和+4，故失去電子數(shù)為8，即

3）配：電解質(zhì)溶液為KOH 溶液，說明電解質(zhì)溶液為堿性環(huán)境，故補(bǔ)上OH-使左右兩邊電荷數(shù)相等，即

4）補(bǔ)：根據(jù)元素守恒定律，需要補(bǔ)上水，并將箭頭變?yōu)榈忍?hào)，即

4 結(jié)語

本文通過對(duì)電池電極反應(yīng)式的書寫方法進(jìn)行程序化合理編排，建立和形成了一種行之有效的書寫方法，對(duì)于學(xué)生正確、快速地解題具有一定的指導(dǎo)意義，同時(shí)，也為本模塊的教學(xué)實(shí)踐提供了一種新的思路.