例谈电化学中电极反应式的书写

杜雪文

摘要：电化学知识是高中化学的重点和难点，其中电极反应式的书写在选考中是一个出现频率达到百分百的考点，而学生对此却是困难多、耗时长、得分低。如何使学生快捷、准确的书写电极反应式？本文从电化学原理出发，通过一些例子来阐述如何快捷、准确的书写电极反应式。

关键词：电极反应式;三步;氧化还原

一、夯实电化学基础知识

写好电极反应式首先要夯实电化学的基础知识，然后再谈书写的方法和技巧。如：区分原电池和电解池，灵活判断电极的名称及电极反应的类型，原电池中，负极发生氧化反应（失电子），正极发生还原反应（得电子）;电解池中，阳极发生氧化反应（失电子），阴极发生还原反应（得电子），明确电化学装置中电子的流向、溶液中离子的迁移方向等。建立原电池和电解池工作原理的基本模型。学生熟练掌握上述电化学基础是学生快捷、准确的书写电极反应式的基础。

其次，在电化学的教学过程中，教师要根据学生认知水平的发展和接受能力的提升做出适应的调整。虽然苏教版《化学·选修·化学反应原理》将电解饱和食盐水阴极电极反应式表达为：2H++2e-=H2↑，但笔者认为溶液中的H+来源于水的电离，遵循离子方程式书写的规则，应该写成水得到电子。教师应该将电解饱和食盐水的阴极的电极反应式改为2H2O+2e-=H2↑+2OH-，这样的表达方式可以帮助学生客观准确、科学合理的表达电极及其附近溶液的变化，更直观的解釋电解后阴极附近溶液呈碱性的事实，也更符合学生认知发展的规律，为后续电极反应式的书写建立了一个共同的标准，也只有这样，学生才能建立起科学、开放的、相互衔接的知识体系。

例 N2O5是绿色硝化试剂，溶于水可得硝酸.右图是以N2O4为原料电解制备N2O5的装置示意图，写出阳极区生成N2O5的电极反应式是_________。

解析：阳极发生氧化反应，根据题意可知，阳极为N2O4被氧化为N2O5，根据电荷守恒，阳极必然要产生H+，但是H+不是来自于水（阳极是一个无水的环境），而是来自于无水硝酸，而硝酸在没有水的情况下是不能发生电离的，因此题中无水硝酸在电极反应式里不能拆，电极反应式应为：2HNO3+N2O4-2e-=2N2O5+2H+。

例 利用如图所示的电解装置，可将大气中的NOx、SO2变废为宝，则物质A的化学式为_______，阴极的电极反应式为_______。

答案：物质A的化学式为NH4HSO4，阴极的电极反应式为：NOx+（2x+3）e-+（2x+4）H+=NH4++xH2O

由图可知，该装置的电解液中不存在强酸性物质，为何阴极的电极反应式中反应物中可以出现H+而不是水呢？不妨可以先写出阳极的电极反应式：SO2-2e-+ 2H2O=SO42-+4H+，可以看出原来是阳极产生的H+迁移到阴极区参与了电极反应。如果将两个电极反应相加，可以得到电解的总反应为：（2x+3）SO2+2NOx+（2x+6）H2O= （2x+3）SO42-+2NH4++ （4x+4）H+，通过电解NH4+、SO42-、H+的浓度都增大了，电解后硫酸铵稀溶液就变成了浓溶液，与之共存的A则为NH4HSO4。

二、学会书写电极反应式的方法、技巧

学生在掌握电化学基本原理及氧化还原反应的基本规律之后，电极反应式的书写需要走好两个“三步”。

第一个“三步”为审题分三步走。第一步，判断装置是原电池还是电解池;第二步，判断电极的名称;第三步，判断电极上发生的反应类型（氧化反应还是还原反应）？为后续电极反应式的书写做好铺垫。

第二个“三步”为书写分三步。原电池和电解池电极发生的都是氧化还原反应，因此电极反应式的书写也要遵循氧化还原反应的书写原则，即电子守恒、电荷守恒和质量守恒。具体来看，第一步，找到是什么微粒失去（或得到）多少电子被氧化（或还原）成什么微粒;第二步，看环境找到用什么微粒来配平电荷守恒;第三步，同样看环境找到用什么微粒来配质量守恒。

例 以熔融Na2CO3 为电解质的乙醇燃料电池具有广泛的应用，写出负极的电极反应式：。

解析：第一个“三步”，根据题意可知，燃料电池为原电池装置，负极发生氧化反应。第二个“三步”，步骤一，找到1molCH3CH2OH失去12mole-被氧化成2molCO2，表达为：CH3CH2OH-12e-=2CO2。步骤二，看环境，以熔融Na2CO3为电解质，则用CO32-来配平电荷守恒并调整质量守恒，表达为：6CO32-+CH3CH2OH-12e-=8CO2。步骤三，看环境，用水配平质量守恒，表达为：6CO32-+CH3CH2OH-12e-=8CO2+3H2O。

假如该题将“熔融Na2CO3为电解质”改为“NaOH溶液为电解质”，则乙醇被氧化成“CO32-”，电荷守恒用“OH-”来配平，则负极的电极反应式为：16OH-+CH3CH2OH-12e-=2CO32-+11H2O。由此可见，在书写的三个步骤中无论哪一步都要注意题给环境，这也是学生答题经常踩到的雷区，教师应对学生多加训练，增强学生答题的敏感度。

面对错综复杂的电极反应，教师只要帮助学生立足基础，走好两个“三步”，才能以不变应万变，提升学生的综合能力。

参考文献：

[1]浙江省基础教育课程改革专业指导委员会制定.浙江省普通高中学科教学指导意见[M].浙江：浙江教育出版社，2012

[2]倪全芬.如何正确书写电极反应式[J].高中数理化，2013 （19）.