高考復(fù)習(xí)中較為復(fù)雜的原電池電極反應(yīng)式的書寫探討

張進(jìn)文

摘要：電極反應(yīng)式應(yīng)該遵循以下三點(diǎn)：1.質(zhì)量守恒;2.電荷守恒;3.符合客觀事實(shí)。不同類型原電池電極反應(yīng)的一些方法：知道電池總反應(yīng)：氧化劑+還原劑+（某介質(zhì)）==還原產(chǎn)物+氧化產(chǎn)物+（另一介質(zhì)）。根據(jù)總反應(yīng)找出氧化劑和氧化產(chǎn)物、還原劑和還原產(chǎn)物，電極反應(yīng)的總模式是：

負(fù)極：還原劑-ne—=氧化產(chǎn)物

正極：氧化劑+ne—=還原產(chǎn)物

其他參與反應(yīng)的介質(zhì)分子或離子，根據(jù)配平需要，添加在半反應(yīng)的反應(yīng)物或生成物中。水溶液中燃料電池電極反應(yīng)式的書寫方法，非水溶液中燃料電池電極反應(yīng)式的書寫。

若電極反應(yīng)產(chǎn)物是難溶性堿或鹽時(shí)，負(fù)極上一般有陰離子參與反應(yīng)，若為可逆電池，則正極上有同樣的陰離子生成，電解液的濃度基本不變。

關(guān)鍵詞：原電池電極反應(yīng)式 質(zhì)量守恒 電荷守恒

原電池反應(yīng)是在兩極上分別發(fā)生氧化反應(yīng)和還原反應(yīng)，負(fù)極上的反應(yīng)是活動(dòng)性較強(qiáng)的金屬電極被氧化或還原性較強(qiáng)的物質(zhì)失去電子而發(fā)生氧化反應(yīng)，正極上的反應(yīng)是氧化性較強(qiáng)的物質(zhì)發(fā)生得到電子的還原反應(yīng)。我們?cè)趯W(xué)習(xí)這一部分內(nèi)容時(shí)，總感到其電極反應(yīng)很難寫，原電池電極反應(yīng)與一般的氧化還原反應(yīng)的書寫不一樣，有它自身的書寫方法和技巧。但只要掌握規(guī)律，加強(qiáng)練習(xí)，還是可以寫會(huì)的。

首先，書寫的電極反應(yīng)式應(yīng)該遵循以下三點(diǎn)：1.質(zhì)量守恒：電極反應(yīng)式兩端各原子的個(gè)數(shù)必須相等。2.電荷守恒：電荷的計(jì)算方法是：電子帶負(fù)電，一個(gè)電子相當(dāng)一個(gè)單位負(fù)電荷，得一個(gè)電子相當(dāng)于加一個(gè)負(fù)電荷，失去一個(gè)電子相當(dāng)于加一個(gè)正電荷。若離子、電子分布在同一邊，則電荷的代數(shù)和為零;若離子、電子分布在等號(hào)的兩邊，則兩邊電荷的差為零。3.符合客觀事實(shí)：生成的離子必須能穩(wěn)定地存在于介質(zhì)中。比如在堿性介質(zhì)中，H2失去2個(gè)電子后轉(zhuǎn)化為2H+ ，我們就不能寫成H2-2e=2H+，因?yàn)镠+與OH-要反應(yīng)生成水，只能寫成H2-2e+2OH-=2H2O。

下面談?wù)勎視鴮懜鞣N不同類型原電池電極反應(yīng)的一些方法。

一、一般電極反應(yīng)

若知道電池總反應(yīng)：氧化劑+還原劑+（某介質(zhì)）==還原產(chǎn)物+氧化產(chǎn)物+（另一介質(zhì)）根據(jù)總反應(yīng)找出氧化劑和氧化產(chǎn)物、還原劑和還原產(chǎn)物，電極反應(yīng)的總模式是：

負(fù)極：還原劑-ne—=氧化產(chǎn)物

正極：氧化劑+ne—=還原產(chǎn)物

其他參與反應(yīng)的介質(zhì)分子或離子，根據(jù)配平需要，添加在半反應(yīng)的反應(yīng)物或生成物中。

例如，鉛蓄電池的總反應(yīng)為：Pb+PbO2+2H2SO4=2PbSO4+2H2O，已知負(fù)極反應(yīng)為：Pb+ SO42—-2e—=PbSO4，則正極反應(yīng)為： ? ? ? ? ? ? ?。

[分析] 由于電極反應(yīng)一般寫離子方程式，先將電池的總反應(yīng)改寫成離子方程式：Pb+PbO2+4H++2SO42—=2PbSO4+2H2O，由總反應(yīng)減負(fù)極半反應(yīng)可得：Pb+PbO2+4H++2SO42—-（Pb+ SO42—-2e—）=2PbSO4+2H2O-PbSO4，整理可得正極半反應(yīng)為： PbO2+4H++SO42—+2e—=PbSO4+2H2O。

二、水溶液中燃料電池電極反應(yīng)式的書寫方法

例如：堿性乙醇燃料電池電極反應(yīng)式的書寫步驟：

1.確定正負(fù)電極以及得失電子物質(zhì)以及數(shù)目及其產(chǎn)物，并配平除氫氧元素以外的其他元素

負(fù)極：CH3CH2OH —12e-—— 2CO32-

正極：O2+4e- —— ? ?（產(chǎn)物不確定，暫時(shí)不寫）

2.用H+或OH-配平電荷

如果電池為堿性電池用OH-平衡電荷 ，如果電池為酸性電池 用H+ 平衡電荷，該題目中電解質(zhì)為堿性的，所以用OH-來平衡電荷。

負(fù)極：CH3CH2OH—12e-+16OH-—— 2CO32-

正極：O2+4e- —— 4OH-

3.補(bǔ)H2O配平氫元素，最后檢查等式兩邊O原子個(gè)數(shù)是否相等，將橫線變?yōu)榈忍?hào)

負(fù)極：CH3CH2OH—12e-+16OH-=2CO32-+11H2O

正極：O2+4e-+2H2O=4OH-

如果是乙醇酸性燃料電池，則正負(fù)極上的電極反應(yīng)分別為：

負(fù)極：CH3CH2OH—12e-+5H2O=2CO32-+16H+

正極：O2+4e-+4H+=2H2O

又如，氫-氧燃料電池，總反應(yīng)為：2H2+O2=2H2O

若電解液為酸，則兩極反應(yīng)分別為：

負(fù)極：2H2-4e—=4H+，正極：O2+4H++4e—=2H2O

若電解液為堿，則兩極反應(yīng)分別為：

負(fù)極：2H2+4OH—-4e—=4H2O，正極：O2+2H2O+4e—=4OH—

4.非水溶液中燃料電池電極反應(yīng)式的書寫

書寫步驟與水溶液中電極反應(yīng)式書寫步驟相似，只是平衡電荷時(shí)要用題目中所給的陰陽離子。

例如，丁烷-空氣- K2CO3（其中不含O2—和HCO3—）燃料電池，電池的總反應(yīng)為：2C4H10+13O2=8CO2+10H2O，電池的兩極反應(yīng)分別為：

正極：13O2+26CO2+52e—=26CO32—

負(fù)極：2 C4H10+26CO32—-52e—=34CO2+10H2O

5.若電極反應(yīng)產(chǎn)物是難溶性堿或鹽時(shí)，負(fù)極上一般有陰離子參與反應(yīng)，若為可逆電池，則正極上有同樣的陰離子生成，電解液的濃度基本不變。陽離子一般參與正極反應(yīng)。參加電極非氧化還原反應(yīng)的陰、陽離子可依據(jù)電解液類型或反應(yīng)產(chǎn)物確定。

例如，鎳-鎘蓄電池的總反應(yīng)為：Cd+2NiO（OH）+2H2O=Cd（OH）2+2Ni（OH）2，要書寫電極反應(yīng)式，首先，應(yīng)判斷電解液類型，由產(chǎn)物可知，電解液一定為堿液，鎘被氧化成Cd（OH）2，所以，負(fù)極有OH-參加反應(yīng)。則負(fù)極反應(yīng)為：Cd+2OH—-2e—=Cd（OH）2，正極反應(yīng)為：2NiO

（OH）+2H2O+2e—=2Ni（OH）2+2OH—。由于負(fù)極上有2OH—參與反應(yīng)，正極上同樣有2OH—生成，電解液的濃度基本不變。

以上是我在書寫電極反應(yīng)時(shí)總結(jié)的一些方法和規(guī)律，這些方法和技巧也適用于電解池中電極反應(yīng)式的書寫，希望學(xué)生在具體的題目中靈活運(yùn)用，做到熟能生巧。

（責(zé)編 趙建榮）