介质对原电池电极反应方程式书写的影响

万旭峰

【摘 要】 原电池是由两根电极和电解质溶液（即介质）组成。其电极反应除了与电极材料本身的性质有关外，还与电解质溶液的性质有关。

【关 键 词】 介质；电解质溶液；电极反应式

原电池是由两根电极和电解质溶液（即介质）组成。其电极反应除了与电极材料本身的性质有关外，还与电解质溶液的性质有关。有的原电池放电时的总反应方程式相同，但电池中的电解质不同，其电极反应就不同。学生对不同电解质时，电极方程式的书写容易出错，尤其遇到陌生电解质类题目时往往无从下手。因此在原电池原理及应用的教学过程中应特别予以注意。下面就介质对电极反应方程式书写的影响进行小结。

一、影响电极反应方程式的书写

例1 甲烷燃料电池中，如分别以下列四种电解质中构成原电池，书写电极反应方程式与总反应方程式。

（1）H2SO4溶液

（2）NaOH溶液

（3）ZrO2、Y2O3固体（高温下能传导O2-）

（4）熔融的K2CO3（正极通入的O2中混有CO2）。

解：（1）酸性条件：加H+使进行电荷守恒。

正极：2O2+8H++8e-=4H2O

负极：CH4-8e-+2H2O=CO2+8H+

总反应式：CH4+2O2=CO2+2H2O

（2）碱性条件：加OH-使进行电荷守恒。

正极：2O2+4H2O+8e-=8OH-

负极：CH4-8e-+10OH-=CO32-+7H2O

总反应式：CH4+2O2+2NaOH=Na2CO3+3H2O

（3）固体电解质：加CO32-使进行电荷守恒。

正极：2O2+8e-=4O2-

负极：CH4-8e-+4O2-=CO2+2H2O

总反应式：CH4+2O2=CO2+2H2O

（4）熔融碳酸盐：加O2-使进行电荷守恒。

正极：2O2+4CO2+8e-=4CO32-

负极：CH4-8e-+4CO32-=5CO2+2H2O

总反应式：CH4+2O2=CO2+2H2O

注意点：

1. 碳元素在酸性、中性环境中生成CO2，而在碱性环境中生成CO32-。

2. 主要是三步法书时电荷守恒中，不同的介质要加不同的离子。

二、影响电池的正负极

例2 以镁和铝为两极，分别在稀硫酸和氢氧化钠溶液中构成原电池，书写电极反应方程式与总反应方程式。

解：（1）酸性条件

负极：Mg-2e-=Mg2+

正极：6H2O+6e-=3H2↑+6OH-

总反应式：Mg+H2SO4=MgSO4+H2↑

（2）碱性条件

正极：2H++2e-=H2↑

负极：2Al-6e-+8OH-=2AlO2-+4H2O

总反应式：2Al+2NaOH+2H2O=2NaAlO2+3O2↑

三、影响电池反应的方向

例3 根据可逆反应：

AsO43-+2I-+2H+？葑AsO33-+I2+H2O，设计如图所示实验装置。B烧杯中装有Na3AsO3和Na3AsO4溶液，A烧杯中装有I2和KI溶液。两烧杯中用盐桥相连，两电极均为惰性电极。进行如下操作：

①向A溶液中逐滴加入浓HCl，发现电流计指针发生偏转；

②若改向B溶液中滴加40%的NaOH溶液，发现电流计指针向相反方向偏转。

写出两操作中电极反应方程式。

解析：对于平衡：AsO43-+2I-+2H+？葑AsO33-+I2+H2O，操作①中加入HCl，使平衡正向移动，I-失电子，故C1作负极，C2作正极；操作②滴加NaOH溶液使平衡逆向移动，I2得电子，故C1作正极，C2作负极。

操作①：向A溶液中逐滴加入浓HCl：

正极：AsO43-+2e-+2H+=AsO33-+H2O

负极：2I--2e-=I2

总反应式：AsO43-+2I-+2H+？葑AsO33-+I2+H2O

操作②：向B溶液中逐滴加40%的NaOH溶液：

正极：I2+2e-=2I-

负极：AsO33--2e-+2OH-=AsO43-+H2O

总反应式：AsO33-+I2+2OH-？葑AsO43-+2I-+H2O

从化学平衡移动的角度分析，明确电解质的不同发生的电池反应不同是解答本题的关键。

总之，在书写原电池电极反应式时，要注意不同介质对原电池电极反应的影响，应用氧化还原、化学平衡原理进行分析，再用不同的离子来进行电荷守恒，就能正确地解决这类问题。

【参考文献】

[1] 管爱国. 例谈介质对原电池电极反应的影响[J]. 中学理科，2002（8）.

[2] 高小霞. 电分析化学导论[M]. 北京：科学出版社，2010.