原电池电极反应式的书写谢增谊

原电池电极反应式的书写谢增谊

谢增谊

谢增谊内蒙古巴彦淖尔市杭锦后旗奋斗中学015400

电化学学习中电极反应式的书写成为学生学习这部分知识的拦路虎，掌握电极反应式的书写规律和技巧是学好电化学的前提。结合多年的教学经验和对近些年高考原题的研究，对电极反应式的书写归纳如下：

一、熟悉原电池反应的原理

能够设计成原电池的反应为：氧化还原反应。

二、准确判断原电池的电极

负极：失电子，发生氧化反应（一般是负极本身失电子）。

正极：得电子，发生还原反应（一般是溶液中阳离子在正极上得电子，但也可能是O2在正极上得电子发生吸氧腐蚀）。

三、掌握书写电极反应式的原则

1.加和性原则

对于复杂的电极反应，在电子转移相等的前提下，可以利用“负极反应式+正极反应式=电池总反应式”来推断未知电极反应式。例如铅蓄电池的电池反应为Pb+PbO2+2H2SO4=

2PbSO4+2H2O，负极反应式为Pb-2e-+SO42-=PbSO4，则正极反应式等于电池反应式减去负极反应式得：PbO2+2e-+4H++SO42-=2PbSO4+2H2O。

2.共存性原则

在电极反应中生成的离子看是否介质共存，不共存就要反应。例如以KOH溶液为电解质的溶液的氢氧燃料电池的负极反应是可以这样书写：第一步，写出介质为参与反应的的反应式：H2-2e-=2H+。第二步，2H++2OH-=2H2O。第三步，将两式加和得出负极反应式：H2-2e-+2OH-=2H2O。

3.守恒性原则

所有的离子反应都遵守三大守恒（电子守恒、电荷守恒、原子守恒）。例如在书写燃料电池的电极反应式时是个难点。甲烷、甲醇、乙醇与空气在KOH溶液中构成的燃料电池，要写负极反应，除可以利用加和性原则外，还可以利用守恒性原则。

以甲醇—空气在KOH溶液中构成的原电池为例，负极上碳由-2价升高到+4价，在KOH溶液中生成碳酸盐，所以，甲醇的氧化产物为CO32-，即CH3OH-e-→CO32-，碳由-2价升高到+4价失去6个电子。由电子守恒得：CH3OH-6e-→CO32-；由电荷守恒知，有8个OH-参与反应，CH3OH-6e-+8OH-→CO32-；由原子守恒知，必有6个水分子生成：CH3OH-6e-+8OH-→CO32-+6H2O。

因此，可将以上书写电极反应方程式的过程归纳如下：

列物质，标得失（列出电极上的物质变化，根据价态变化标明电子得失）。

选离子，配电荷（根据介质选择合适的离子，配平电荷，使符合电荷守恒）。

巧用水，配个数（通常介质为水溶液，可选用水配平质量守恒）。

4.自发性原则

如果电池的正负极判断失误，则电极反应必然写错。一般来说，较活泼的金属失去电子，为原电池的负极，但不是绝对的，关键要看这个反应是否为自发进行的反应。

如镁片和铝片插入氢氧化钠溶液中组成的原电池，虽然镁比铝活泼，但由于铝和氢氧化钠溶液反应失去电子被氧化，因而铝是负极，此时的电极反应为：

负极：2Al-6e-=2Al3+。

正极：6H2O+6e-=6OH-+3H2↑或2Al3++2H2O+6e-+2OH-=2AlO2-+3H2↑。

再如，将铜片和铝片同时插入浓硝酸中组成原电池时，由于铝在浓硝酸中发生了钝化，铜却失去电子是原电池的负极被氧化，此时的电极反应为：

负极：Cu-2e-=Cu2+。

正极：2NO3-+4H++2e-=2NO2↑+2H2O。

跟踪练习：

练习1.据报道，摩托罗拉公司的一种以甲醇为原料、以KOH为电解质的用于手机的可充电的高效燃料电池，充一次电可持续使用一个月。

（1）关于该电池的叙述，错误的是______。

①放电时，正极反应为：

O2+4e-+4H+=2H2O

②放电时，负极反应为：

CH3OH-6e-+8OH-=CO32-+6H2O

③充电时，原电池的负极与电源的正极相连接

④充电时，阴极反应为：

4OH--4e-=2H2O+O2↑

（2）若以熔融的K2CO3为电解质，阳极充入CO2与O2的混合气体，试写出该燃料电池的电极反应式：负极_____；正极_______。

解析：

（1）放电时，正极是O2得电子，但溶液是碱性的，电极反应式是：O2+4e-+2H2O=4OH-。充电时，原电池的负极与电源的负极相连接，让发生了氧化反应的原电池的负极被还原，阴极发生的是得电子的还原反应，即CO32-+6e-+6H2O=CH3OH+8OH-。

（2）熔融的K2CO3为电解质时，电极反应中只有CO32-参与反应或作为产物，没有H+、OH-。

答案：

（1）①③④。

（2）负极：CH3OH-6e-+8OH-=CO32-+6H2O。

正极：O2+4e-+2H2O=4OH-。

练习2.可用于电动汽车的铝－空气燃料电池，通常以NaCl溶液或NaOH溶液为电解液，铝合金为负极，空气电极为正极。下列说法正确的是（）。

A．以NaCl溶液或NaOH溶液为电解液时，正极反应式为：O2+2H2O+4e-=4OH-

B．以NaOH溶液为电解液时，负极反应为：Al+3OH--3e-=Al(OH)3↓

C．以NaOH溶液为电解液时，电池在工作过程中电解液的pH保持不变

D．电池工作时，电子通过外电路从正极流向负极

解析：电解质溶液显碱性或中性，该燃料电极的正极发生反应为：O2+2H2O+4e-=4OH-，A对；铝作负极，负极反应应该是铝失去电子变为铝离子，在氢氧化钠的溶液中铝离子继续与过量的碱反应生成偏铝酸根，因此负极反应为Al+4OH--3e-=AlO2-+2H2O，故B错；该电池在碱性条件下消耗了碱，反应式为4Al+3O2+4OH-=4AlO2-+2H2O，溶液pH降低，因此C错；电池工作时，电子从负极出来经过外电路流到正极，因此D错。

答案：A。