谈电解池电极反应式和总反应方程式的书写

杨立根

（江苏省泰州中学江苏泰州225300）

谈电解池电极反应式和总反应方程式的书写

杨立根

（江苏省泰州中学江苏泰州225300）

文章力图通过对电解池中H+和OH-电极反应式的书写要求的说明以及电解反应方程式书写方法的阐述，说明电解与氧化还原反应之间的内在联系以及电解内容在教学过程中的准确定位。

电解池；电极反应式；电解反应方程式

人教版在讲述电解原理的应用——“电解饱和食盐水制烧碱、氯气和氢气”的内容时，关于电解NaCl溶液的阴极反应式表述为：2H++2e-=H2↑……①。很多人认为人教版的这种写法欠妥当，认为正确的电极反应式应为：2H2O+2e-=H2↑+2OH-……②。持这种观点的人主要理由有两点：1.电极反应式是氧化还原反应的半反应，阴阳两极反应式叠加应得到总反应的离子方程式，上述①式叠加得不到总反应的离子方程式；2.电极反应式书写应遵循离子方程式的一般规律，根据离子方程式书写原则，弱电解质在电极反应式中应写化学式，上述阴极放电的H+来自于水的电离，因此应按②式书写。

应该说，上述观点是有一定的道理的，不过，人教版新教材自新课改实施以来多次再版，教材在再版时在很多地方都采纳了广大读者的意见，作了修改，但是，关于电解食盐水阴极电极反应式一直采用的是①式。笔者认为人教版在此处坚持使用①式是恰当的，是基于对电解内容的要求的准确定位和电解反应的深刻认识。下面通过有关电极反应式和电解反应的书写来具体说明这一点。

一、电解时关于H+和OH-放电的电极反应式书写

笔者经过多年的教学实践发现在关于电解池电极反应式书写时凡是涉及到溶液中H+和OH-放电，不论是来自水的电离还是强酸、强碱的电离，按人教版处理方法，不仅可以极大降低书写难度，减轻学生学习的负担，同时也不会影响学生对电解本质的认识。例如，以石墨为电极电解CuSO4溶液（以下所举电解事例不作说明都以石墨为电极）或者电解NaOH溶液，阳极电极反应式都可直接写作：4OH—-4e-=O2↑+2H2O；电解NaCl溶液、MgCl2溶液、H2SO4溶液阴极电极反应式都可直接写作上述①式。如果不进行简化，在书写电解NaCl溶液、MgCl2溶液、H2SO4溶液三种溶液阴极电极反应式分别为2H2O+2e-=H2↑+2OH-……②式、2H2O+ 2e-+Mg2+=H2↑+Mg（OH）2↓、2H++2e-=H2↑……①式。其实电解上述三种溶液在阴极本质上都是H+放电，因此，电极反应式①完全可以说明上述电解的本质。

二、阳极为惰性电极的电解方程式的书写

如果按上述方法书写H+和OH-放电时电极反应式，通过阴阳两极电极反应式叠加有时就得不到总反应方程式，是否说明上述写法欠妥呢？这其实也是一种认识误区，因为总反应式书写和电极反应式书写完全可以独立开来，总反应方程式的书写并不必须要通过电极反应式叠加得到。

关于电解总反应方程式的书写，可按如下步骤进行书写（以石墨电极为例，下同）：

第一步，根据阴阳两极放电的离子确定反应物。

1.如果阴极是H+放电，阳极是OH-放电，不论H+和OH-离子来源于H2O的电离还是强电解质的电离，电解的实质一定是电解水。电解的方程式就是水的分解反应：这样的溶液常见的有：含氧酸溶液如H2SO4溶液、强碱溶液如NaOH溶液、活泼金属的含氧酸盐溶液如Na2SO4溶液等。

2.如果阴阳两极放电的离子同时来自于电解质的电离，则电解的实质就是电解电解质，电解的方程式是电解质的分解反应。这样的溶液常见的有：无氧酸溶液，如盐酸溶液电解的化学方程式为+Cl2↑、不活泼金属的无氧酸盐溶液，如CuCl2溶液电解的化学方程式为

3.如果阴阳两极放电的离子分别来自于电解质和水的电离，则电解的实质是电解水和电解质，电解的反应物是水和电解质。以电解NaCl溶液为例，阳极放电的Cl-来自于NaCl，阴极放电的H+来自于H2O，对于电解质和水都参与的反应，电解方程式的书写相对于仅仅水或者仅仅电解质参加的反应要复杂，需要进入第二步。

第二步，根据阴阳两极放电离子确定产物。产物包括氧化产物、还原产物以及非氧化还原产物。上述电解食盐水阳极Cl-放电，氧化产物为Cl2，阴极H+放电，还原产物为H2，在阴极水电离的H+放电，促进了水的电离，生成的OH-与Na+结合生成NaOH。

第三步，写出反应物和产物。

表示上述电解NaCl溶液反应物和产物的式子为：NaCl+H2O—NaOH+Cl2↑+H2↑。

第四步，进行氧化还原反应方程式的配平。

电解发生的化学反应通常都是非自发进行的氧化还原反应，因此，配平之前一定要注明反应条件“电解”或“通电”。对于电解反应，根据生成的氧化产物和还原产物转移电子守恒，进行逆向配平更快速。如上述电解食盐水反应，Cl2是氧化产物，H2是还原产物，根据电子守恒可迅速确定Cl2和H2前面的系数均为1，再由原子守恒可快速配平反应方程式：2NaCl+2H2O =电解2NaOH+Cl2↑+H2↑。

三、电解离子方程式的书写

电解离子方程式可由电解总反应方程式改写，改写的要求要遵循离子方程式的一般要求。上述电解NaCl溶液的离子方程式为：2Cl-+2H2O=电解2OH-+Cl2↑+H2↑。

电解的离子方程式也可以直接写，其书写步骤和电解化学方程式书写步骤一致。下面以电解CuSO4溶液的离子方程式书写为例说明。

1.确定反应物。根据阴阳两极离子放电顺序可知，电解CuSO4溶液阴极放电的是Cu2+，Cu2+来自于强电解质CuSO4，因此，离子方程式中直接写Cu2+，阳极是OH-放电，OH-来自于弱电解质H2O，因此，离子方程式中应写H2O。

2.确定产物。阴极Cu2+还原产物为单质Cu，阳极OH-的氧化产物为O2，在阳极水电离的OH-放电，促进了水的电离生成了H+。

4.注明反应条件，并进行氧化还原反应配平，根据Cu和O2转移电子守恒可知Cu前面的系数为2，O2前面的系数为1，再根据原子守恒和电荷守恒可快速配平方程式为：2Cu2++2H2O=电解2Cu+O2↑+4H+。

四、阳极为活性电极时电极反应和总反应的书写

分析电解反应时，首先要分析阳极材料，如果阳极材料是活性电极（如Cu、Ag等），在阳极发生氧化反应的是阳极材料自身，溶液中的阴离子不放电。此时，阳极电极反应就是阳极材料自身氧化的电极反应，电解的总反应、离子反应书写步骤与阳极为惰性电极电解书写相同。请看下面两例：

例1.以Cu为电极电解H2SO4溶液

阳极参加反应的物质为Cu，阳极电极反应：Cu-2e-=Cu2+，阴极放电的H+来自于H2SO4，，还原产物为H2，因此，参加反应的物质为Cu和H2SO4，生成物为CuSO4和H2，电解的总反应为：

Cu+H2SO4=电解CuSO4+H2↑

例2.以Cu为电极电解NaCl溶液

阳极Cu放电，阴极放电的H+来自于H2O，因此，参加反应的物质是Cu和H2O，阴极产物除了有H2还有OH-，OH-在化学方程式中与Cu2+结合以Cu（OH）2形式存在，电解的总反应方程式为：Cu+2H2O=电解Cu（OH）2+H2↑。

结论：电解的内容是氧化还原反应在生成和生活中的具体应用，电极反应和电解总反应的书写都与氧化还原反应原理紧密联系。通过上述分析可以发现，人教版关于电解时H+电极反应的书写，目的是要求学生从本质上理解电解的实质，并引导学生从氧化还原反应的角度去理解和掌握常见电解总反应，避免通过电极反应简单叠加这种机械的、形而上学的教学，人为增加学习难度，增加学生负担。

1008-0546（2013）06-0054-02

G633.8

B

10.3969/j.issn.1008-0546.2013.06.023