新情境下电化学中电极反应式的书写

史永鑫

(安徽师范大学附属中学 241001)

电化学是化学反应原理的重要组成部分，电化学知识也一直是高考中的高频考点，其解题的关键是电极反应式的书写.经过多轮次高中教学的积累和总结，以下就新情境下电化学装置中电极反应式的书写方法与读者进行交流，以期供教学参考备用.

一、给定总反应型

1.解题核心

已知电化学总反应方程式，根据电极反应类型，负极(或者阳极)——氧化反应；正极(或者阴极)——还原反应，同时注意整个反应体系所处的酸碱性等环境.

2.具体方法

找物质(反应物、生成物)→标得失(电子转移)→配平(完善，注意介质可能参与反应).

B. 放电时，交换膜右侧溶液中有大量白色沉淀生成

C. 若用NaCl溶液代替盐酸，则电池总反应随之改变

D. 当电路中转移0.01 mol e-时，交换膜左侧溶液中约减少0.02 mol离子

A.电池的电解液为碱性溶液，正极为Ni2O3、负极为Fe

B.电池放电时，负极反应为

C.电池充电过程中，阴极附近溶液的pH降低

D.电池充电时，阳极反应为

二、吸氧腐蚀型

1.解题核心

首先确定为原电池装置，然后弄清电解质溶液的酸碱性环境，吸氧腐蚀中正极的溶解氧作氧化剂参与反应.

2.具体方法

明确非酸性环境，找准正负极.负极——氧化反应；正极——溶解氧得电子发生还原反应.

例3 (2015·上海卷)研究电化学腐蚀及防护的装置如右图所示，下列有关说法错误的是( ).

A.d为石墨，铁片腐蚀加快

C.d为锌块，铁片不易被腐蚀

三、燃料电池型

1.解题核心

燃料电池的总反应相当于燃料的燃烧反应.负极区进燃料，正极区进氧化剂.

2.具体方法

负极——燃料失电子被氧化；正极——氧化剂得电子被还原，同时注意整个反应体系所处的环境(介质)可能参与反应.

例4 (高考模拟题)近几年开发的甲醇燃料电池是采用铂作电极，电池中的质子交换膜只允许质子和水分子通过.其工作原理的如图所示.

请回答下列问题：

(1)Pt(a)电极是电池的____极，电极反应式为____；Pt(b)电极发生____(填“氧化”或“还原”)反应，电极反应式为____.

(2)电池的总反应式为____.

(3)如果该电池工作时电路中通过2 mol电子，则消耗的CH3OH有____mol.

四、熔融盐电解质型燃料电池

1.解题核心

熔融盐电解质型燃料电池的总反应依然相当于燃料的燃烧反应.负极区进燃料，正极区进氧化剂和辅助性气体.

2.具体方法

负极——燃料失电子被氧化；正极——氧化剂得电子被还原，注意辅助性气体往往参与反应.

例5 (2015·江苏卷)一种熔融碳酸盐燃料电池原理示意如下图所示.下列有关该电池的说法正确的是( ).

五、固体氧化物电解质型原电池

解题核心及具体方法：依据电极反应类型，负极——氧化反应；正极——还原反应.同时介质O2-可能参与反应.

例6 (高考模拟题)以氨作为燃料的固体氧化物(含有O2-)燃料电池，具有全固态结构、能量效率高的特点，另外氨气含氢量高，不含碳，易液化，方便运输和贮存，是很好的氢源载体.其工作原理如下图所示，下列关于直接氨固体氧化物燃料电池的说法正确的是( ).

A. 电极a为电源的阴极

B. 固体氧化物作为电池工作的电解质，其作用是让电子在电池内移动

D. 外电路的电流方向为从电极a流向电极b

答案：C

六、其他类型：未给总反应，直接分析型

原电池或电解池中的总反应方程式相当于两个电极反应式的“和”，所以利用总反应推导电极反应式是最常用的重要方法之一.但有些新情境下总反应方程式未知而且也不太容易书写，这种情况下可以依据题意直接分析推导.

解题核心及具体方法：根据电极反应类型，负极(或者阳极)被氧化，正极(或者阴极)被还原.找物质(反应物、生成物)→标得失(电子转移)→配平(完善，注意介质可能参与反应).

例7 (高考模拟题)传感器可以检测空气中SO2的含量，传感器工作原理如下图所示.下列叙述正确的是( ).

A.b为电源的正极

C. 当电路中转移5×10-5mol电子时，进入传感器的SO2为1.12 mL

D. 阴极的电极反应式：

综上所述，电化学总反应一定是氧化还原反应，电化学装置是将氧化反应和还原反应分在两个不同的区域进行，负极(或者阳极)发生氧化反应，正极(或者阴极)发生还原反应.所以，无论试题中出现什么样的新情境，电极反应类型依然是书写电极反应式的核心和关键所在，同时也一定要注意整个反应体系所处的酸碱性等环境，因为介质往往参与反应.