“四步法”书写原电池中的电极反应方程式

李传雄

摘 要：现有的高中化学教材，人教版、鲁科版、苏教版均未对原电池电极反应方程式书写作详细讲解，本文依据电极反应的规律，设计四步书写电极反应方程式，充实“原电池”的教学内容，为一线教师教学提供帮助.

关键词：原电池;电极反应方程式;守恒原理;高中化学

中图分类号：G632文献标识码：A文章编号：1008-0333（2020）22-0097-02

电极反应方程式的书写是学生学习“原电池”过程中的重点，与氧化还原反应方程式、离子方程式书写同等重要.氧化还原反应方程式配平、离子方程式书写都有比较成熟的方法，教师讲起来得心应手，学生学起来轻松，而现有高中化学教材对原电池里电极反应方程式书写没有详细讲解，其它资料也没有提供现存方案，为此，笔者设计四个步骤完成原电池中电极方程式的书写，并称之为“四步法”.电极反应方程式是化学专业语言，“四步法”书写的优点，是牢牢抓住化学变化过程中电子守恒、电荷守恒、原子守恒原理，分步进行，降低难度，学生能快速准确掌握.

第一步，找“对子”.书写电极反应方程式首先要理解原电池原理.原电池是将氧化还原反应的化学能转化为电能的装置，没有自发进行的氧化还原反应发生，就不能形成原电池.原电池总反应方程式如图1所示.

因为反应中失电子的反应物是还原剂，也就是，原电池中流出电子的一极是还原剂，还原剂是原电池的负极.还原剂失电子，发生氧化反应，转化为氧化产物，所以，在原电池负极上反应的一对物质为：还原剂——氧化产物.反之，因为反应中得电子的反应物是氧化剂，也就是，原电池中电子流入的一极是氧化剂，氧化剂是原电池的正极.氧化剂发生还原反应，转化为还原产物，所以，在原电池正极上反应的一对物质为：氧化剂——还原产物.

第二步，配电子.电极反应是氧化反应、还原反应，有元素的化合价发生变化，而化合价升降的实质是电子得失，书写时要遵守电子得失守恒，根据化合价升降，在电极反应方程式左边标明电子得、失及数目，电子符号用“e-”表示.

第三步，配电荷.电极反应方程式属于离子方程式，书写时，应满足离子方程式书写的要求，遵守电荷守恒，且用实际参加反应离子的离子符号表示化学反应，易溶的强电解质改写为离子，气体用“↑”表示，沉淀用“↓”表示，把电子 “e-”看作是带一个单位负电荷的阴离子，写在电极反应方程式左边，用电解质溶液中的离子符号配平电极反应方程式两边离子所带电荷.

第四步，配原子.電极反应是化学反应，在发生化学变化时原子种类和数目不变，即原子守恒，用观察法配平电极反应方程式两边原子种类及数目.

在用“四步法”完成了正或负极反应方程式书写后，利用“正极反应方程式+负极反应方程式=总反应方程式”规律，用“总反应方程式-负或正极反应方程式”得到正或负极反应方程式.下面以铅蓄电池和锂离子电池为例，展示“四步法”书写的具体过程.

例1 铅蓄电池是最常见的二次电池，原电池反应为Pb+PbO2+2H2SO42PbSO4+2H2O.将总反应方程式改写为离子方程式Pb+PbO2+4H++2SO42-2PbSO4+2H2O，利用“四步法”写其负极反应方程式.

由上述方法写出负极反应方程式为：Pb+SO2-4-2e-PbSO4，用总反应方程式减负极反应方程式，即得正极反应方程式：PbO2+4H++SO2-4+2e-

PbSO4+2H2O.当然也可以用“四步法”直接写出正极反应方程式，见表1.

例2 锂离子电池放电分析.常见的锂离子电极材料，正极材料常用的氧化剂为LiMO2（M：Co、Ni、Mn等）、LiM2O4（M：Co、Ni、Mn等）或LiMPO4（M：Fe等），负极材料均为石墨（能吸附锂原子）.现以第一种情况为例进行说明，原电池反应为：Li1-xMO2+LixCnnC+LiMO2，用“四步法”写正极反应方程式.

由上述方法写出的正极反应方程式：Li1-xMO2+xLi++xe-LiMO2，用总反应方程式减去正极反应方程式，得负极反应方程式：LixCn-xe-xLi++nC，也可以用“四步法”直接书写负极反应方程式，见表2.

准确书写出电极方程式是解决原电池相关问题的前提.有了正确的电极反应方程式，诸如分析原电池反应实验现象、计算电解质溶液离子浓度、判断电流方向等，一切问题迎刃而解.

参考文献：

[1]人民教育出版社化学室，课程教材研究所，化学课程教材研究开发中心.普通高中课程标准实验教科书 化学 选修4 化学反应原理[M].北京：人民教育出版社，2007.

[2]北京师范大学国家基础教育，课程教材实验教材总编委员会组.普通高中课程标准实验教科书 化学 化学反应原理（选修）[M].济南：山东科学技术出版社，2008.

[3]王祖浩.化学反应原理 选修[M].南京：江苏教育出版社，2005：12-20.

[责任编辑：季春阳]