例谈电极反应的书写

王在辉

摘 要：从近几年高考来看，电化学知识稳中有变，其中能写出电极反应和电池反应方程式是我们解决很多电化学问题的基础和关键。不论是原电池，还是电解池中，其本质都是发生氧化还原反应。因此要重视基本电极反应方程式书写的训练。笔者通过例题解析来谈谈电极反应和电池反应方程式的书写。

关键词：原电池；电解池；电极反应式

中图分类号：G622 文献标识码：B 文章编号：1002-7661（2016）06-260-02

一、原电池

原电池的化学反应原理是氧化还原反应，负极失电子发生氧化反应，正极得电子发生还原反应，据此书写电极反应。

例1.燃料电池是用CO、H2、CH4等可燃性气体与氧气或空气起反应，将此反应的化学能转化为电能的装置，电解质溶液为酸性介质，试写出CH4燃料电池的电极反应和电池总反应。

解析：自发进行的氧化还原反应是CH4+2O2=CO2+2H2O…①

电解质溶液为酸性介质，正极反应：O2+4e-+4H+=2H2O…②

CH4在负极失电子发生氧化反应，反应①转移电子为8e-，利用①-②×2可得CH4在负极的电极反应：CH4+2H2O-8e-=CO2+8H+

小结：根据上述例析，书写原电池的电极反应的方法归纳如下：

（1）先写出总反应方程式。

（2）根据电子得失情况，把总反应分解成氧化反应、还原反应。一般先写出较熟悉的某一极反应，再用总反应减去已写出的某一极反应（注意得失电子守恒），从而得出另一极的电极反应。

（3）注意：①较活泼金属未必作负极，如：将铜片和铝片用导线相连，分别插入稀H2SO4和浓HNO3中，在稀H2SO4作电解质溶液的原电池中，较活泼的铝被氧化作负极，铜作正极。其负极电极反应为Al-3e-=Al3+，在浓HNO3作电解质溶液的原电池中，因为Al在浓HNO3中钝化，实质发生的是Cu与HNO3的反应，Cu被氧化，故较不活泼的铜作负极，其负极电极反应为Cu-2e-=Cu2+

②电解质溶液的酸碱性改变会引起电极反应的改变，如上例1，若在碱性介质中，总反应变为CH4+2O2+2OH-==CO32-+3H2O，O2参加的电极反应为2O2+8e-+4H2O=8OH-，相应负极的电极反应则为CH4+10OH--8e-=CO32-+7H2O

二、电解池

使电流通过电解质溶液而在阴阳两极引起氧化还原反应的过程叫电解。在电解过程中，阴离子移向阳极失电子发生氧化反应，阳离子移向阴极得电子发生还原反应，电解质溶液中离子很多，在两极放电的离子是依据其放电能力顺序进行的：

阳极：首先看电极，如果是活性电极，则电极材料失电子，电极被溶解，溶液中的阴离子不能失电子；如果是惰性电极，则是阴离子放电，其放电顺序：S2->I->Cl->OH->含氧酸根离子>F-

阴极：Ag+>Fe3+>Cu2+>H+>Pb2+>Sn2+>Fe2+>Zn2+>Al3+>Mg2+>Na+>K+

例2.如右图是一个电化学过程示意图，其中的电解质溶液

为AgNO3，写出两极的电极反应、电解池总反应。

解析：溶液中阳离子有：Ag+、H+（水电离出的）；

阴离子有：NO3-、OH-（水电离出的），阳极电极为铜，阴极为惰性电极石墨。

根据放电顺序可知：阳极应是金属铜失电子发生氧化反应，阴极是Ag+得

电子发生还原反应。

答案：阳极：Cu=Cu2++2e-

阴极：2Ag++2e-=2Ag

电解池总反应：Cu+2Ag+ Cu2++2Ag

小结：根据上述例析，书写电解池的电极反应的方法归纳如下：

（1）分清电极：与电源正极相连的为阳极，与电源负极相连的为阴极。

（2）分析溶液：溶液中所含的全部阴、阳离子有哪些。

（3）确定放电离子：根据阴、阳离子的放电顺序确定在两极上发生放电的离子。

（注意：在阳极放电的，首先依据电极材料，若为活泼电极，则电极本身失电子被氧化；若为惰性电极（C、Pt、Au），则依据阴离子放电顺序考虑。）

（4）先写电极反应式：正确书写电极反应式，要注意离子来自何种电解质（如非酸、碱溶液中H+、OH-来自于难电离的H2O）及得失电子守恒等 。

（5）再写方程式：将阴阳两极的电极反应式合并，然后把有关离子还原成化学式，整理后即可得电解反应的总化学方程式，且要注明条件。

（6）注意：①溶液中的离子浓度的改变会引起离子放电顺序的改变，如：在给某镀件镀锌时，电镀液是饱和ZnCl2溶液，在饱和ZnCl2溶液中，Zn2+的浓度远大于水电离出来的H+的浓度，所以阴极应是Zn2+放电，而不是H+放电。阴极电极反应为Zn2++2e-=Zn。

②阴离子在阳极放电顺序，不能固守：S2->I->Cl->OH->含氧酸根离子>F-，要注意给予的信息。如：用惰性电极直接电解NaClO2溶液可制取新一代饮用水的消毒剂ClO2，写出电解池中阳极的电极反应式，信息表明是含氧酸根离子ClO2-放电，而不是OH-放电生成O2，故阳极的电极反应式为：ClO2--e-=ClO2

③可充电电池是原电池与电解池的综合运用，放电为原电池反应，充电为电解池反应。原电池的负极反应与电解池的阴极反应互为逆反应，原电池的正极反应与电解池的阳极反应互为逆反应。

三、依据氧化还原反应的原理巧写电极反应式

不论是原电池，还是电解池中，其本质由“形”的直观变为“数”的严密还要都是发生氧化还原反应，只要确定还原剂与还原产物，氧化剂与氧化产物，就可书写出有关半反应。

例3：[2012·海南化学卷13]氮元素的氢化物和氧化物在工业生产和国防建设中都有广泛应用，回答下列问题：（4）肼（N2H4）一空气燃料电池是一种碱性电池，该电池放电时，负极的反应式为 。

解析：初步确立反应物与生成物：N2H4+O2→N2+H2O，N2H4在负极发生氧化反应，所以还原剂及其氧化产物分别是N2H4和N2，根据化合价升降可知N2H4→N2失4个电子可确定：N2H4 -4e-→N2，再根据电荷守恒定律可判断出半反应的右边要有4个H+或左边要有4个OH-，由于已知是一种碱性电池，所以只能在左边写4个OH-，半反应N2H4+4OH--4e-→N2，再根据原子守恒，右边添4个H2O，即负极的反应式为：N2H4+4OH--4e-=N2+4H2O

上述方法不用写总反应方程式，再用总反应减去已写出的某一极反应，从而得出另一极的电极反应，相对来说，更简便一些。

参考文献：

[1]《三维设计》2016新课标高考总复习.化学.光明日报出版社