原电池电极反应式的书写方法

郭小明

摘要：原电池电极反应式的书写历来是高考中的热点话题，对于学生来说，电极反应式的书写一直是一大难点，如何较轻松的解决这一难点，关键是掌握电极反应式的书写方法。

关键词：原电池电极反应式；书写方法

原电池的构成条件之一就是自发进行的氧化还原反应，根据原电池原理可知，原电池的电极反应就是自发的氧化还原反应分别在两极进行，负极失电子、化合价升高、发生氧化反应；正极得电子、化合价降低、发生还原反应。据此判断正、负极，再结合反应环境，便可得到两极反应。就原电池的电极反应式书写做以下几方面总结：

一、有金属电极参与反应的原电池

此类电池分为三种情况，分别为两电极均与电解质溶液反应、某一电极与电解质溶液反应、两电极均不与电解质溶液反应。

（1）两电极均与电解质溶液反应：相对较活泼的金属做负极，失电子，发生氧化反应；相对较不活泼的金属做正极，电解质溶液中的阳离子得电子，发生还原反应。

如：Mg、Al、稀硫酸构成的原电池，Mg、Al均与稀硫酸反应，但在酸性环境中Mg 比 Al活泼，所以Mg做负极，Al做正极，电极反应式分别为：

负极：Mg2e = Mg2+；

正极：2H+ + 2e = H2↑；

总反应式：Mg + 2H+ = Mg2+ + H2↑ 。

（2）某一电极与电解质溶液反应：谁反应谁做负极，失电子，发生氧化反应；不反应的做正极，电解质溶液中的阳离子得电子，发生还原反应。

如：Mg、Al、NaOH溶液构成的原电池，Al与NaOH溶液反应，在碱性环境中Al 比 Mg活泼，所以Al做负极，Mg做正极，电极反应式分别为：

负极：2Al6e-+ 8OH= 2AlO2 + 4H2O

正极：6H2O + 6e- = 3H2↑+ 6OH

总反应式：2Al + 6H2O + 2OH = 2AlO2 + 4H2O + 3H2↑

再如：常温下Fe、Cu、浓HNO3溶液构成的原电池也是如此。

（3）两电极均不与电解质溶液反应：相对较活泼的金属做负极，失电子，发生氧化反应；相对较不活泼的金属（或非金属）做正极，氧气得电子，发生还原反应（即正极发生吸氧腐蚀）。

如：Fe、C、NaCl溶液构成的原电池：Fe、C与NaCl溶液均不反应，Fe比C活泼，Fe做负极，C做正极，电极反应式分别为：

负极：2Fe4e-= 2Fe2+

正极：O2 + 4e + 2H2O = 4OH

总反应式：2Fe + O2 + 2H2O = 2Fe（OH）2

再如：Cu、Ag、稀硫酸构成的原电池：Cu、Ag均不与稀硫酸反应，Cu比Ag活泼，Cu做负极，Ag做正极，电极反应式分别为：

负极：2Cu4e-= 2Cu2+

正极：O2 + 4e + 4H+ = 2H2O

总反应式：2Cu + O2 + 4H+ = 2Cu2+ + 2H2O

注意：吸氧腐蚀的正极反应式，在碱性或中性条件下生成OH，在酸性条件下生成水。

二、燃料电池

燃料电池一般是可燃性物质与氧气及电解质溶液共同组成的原电池，虽然可燃性物质与氧气在不同的电极参与反应，但其总反应方程式相当于可燃物在氧气中燃烧。但由于涉及电解质溶液，因此燃烧产物可能还要与电解质溶液反应，再写出燃烧产物与电解质溶液反应的方程式，从而得到总反应方程式。正极反应式的书写比较容易，学生书写困难的是负极反应式，可用下列方法得到。

如：甲烷燃料电池的总反应为：

酸性条件下：CH4 + 2O2 = CO2 + 2H2O

碱性条件下：CH4 + 2O2 + 2OH = CO32 + 3H2O

O2做正极，正极的电极反应式为：

酸性条件下：O2 + 4e + 4H+ = 2H2O

碱性条件下：O2 + 4e + 2H2O = 4OH_

此时负极的反应式就可以由总反应方程式减去正极的电极反应式得到（注意：要将方程式中的氧气抵消掉）。即：

酸性条件下：负极：（CH4 + 2O2）（2O2 + 8e + 8H+）=（CO2 + 2H2O）4H2O

可得：CH48e + 2H2O = CO2 + 8H+

碱性条件下：负极：（CH4 + 2O2 + 2OH）（2O2 + 8e + 4H2O）=（CO32 + 3H2O）8OH_

可得：CH48e + 10OH = CO32 + 7H2O

此外，我们还可以根据氧化还原反应中元素的化合价变化，再依据电荷守恒和元素守恒直接书写负极电极反应式。

如：在酸性条件下，甲烷燃料电池的负极产物是CO2和H+，CH4中C元素的化合价为4价，H元素的化合价为+1价，反应前后H元素的化合价没有变化，C元素的化合价从4价升高到+4价，化合价升高8，从而可得：CH48e = CO2 + H+，再根据电荷守恒，反应式左边带8个单位的正电荷，右边应生成8H+，再依据元素守恒，左边再加2个H2O，从而可得负极反应式：CH48e + 2H2O = CO2 + 8H+。

在碱性条件下，甲烷燃料电池的负极产物是CO32和H2O，元素化合价变化与酸性条件相同，从而可得：CH48e = CO32 + H2O，再根据电荷守恒，反应式左边带8个单位的正电荷，右边应生成物带2个单位的负电荷，左边再加10OH，再依据元素守恒，右边H2O的计量数为7，从而可得负极反应式：CH48e + 10OH = CO32 + 7H2O。

根据以上两种方法同样可以书写熔融盐和熔融氧化物作为电解质的电极反应式。

三、已知总反应的电极反应式书写

根据原电池的原理，负极失电子、价升高、发生氧化反应，正极得电子、价降低、发生还原反应，据此首先判断正、负极，再结合反应环境的酸碱性，利用电荷守恒和元素守恒，便可得到两极反应。

如：银锌纽扣电池的总反应为：Ag2O + Zn = ZnO + 2Ag，化合价发生变化的元素分别为Ag和Zn，Ag元素的化合价由+1价降低为0价，Ag2O为正极，Zn元素的化合价由0价升高为+2价，Zn为负极，通过总反应可以判断此电池为碱性电池，正极反应首先写出：Ag2O + 2e = 2Ag，根据电荷守恒，左边带两个单位的负电荷，右边不带电，碱性条件下，右边应该添加2OH，再根据元素守恒，左边添加H2O，可得反应式为：Ag2O + 2e + H2O = 2Ag + 2OH，同理可书写负极反应式为：Zn – 2e + 2OH = ZnO + H2O

铅蓄电池的总反应式为：Pb + PbO2 + 2H2SO4 = 2PbSO4 + 2H2O，首先找出化合价发生变化的元素只有Pb，分别为0 → +2，+4 → +2，然后确定Pb为原电池的负极，PbO2为原电池的正极，最后根據反应环境、电荷守恒、元素守恒可书写电极反应式。

负极：Pb2e + SO42 = PbSO4

正极：PbO2 + 2e + SO42 + 4H+ = PbSO4 + 2H2O

此外，还可以利用总反应式减去某一极反应式的方法写出另一极反应式。

总之，原电池电极反应式的书写要重方法勤练习，难点就会变成得分点。