原电池电极反应方程式的书写技巧

原电池电极反应方程式的书写技巧

作者：杨政芳

来源：《新课程·中学》2017年第06期

原电池知识一直是高考考纲的重点内容，电极反应式的书写是难点不易掌握。为防止考试失分，要注意以下几点：找出电池内自发的氧化还原反应，关注电解质溶液是否参与反应。标电子的得失，用好元素守恒、电荷守恒和电子守恒。 原电池电极反应式书写的总原则是：

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（一般溶液中阳离子在正极上得电子，但也可O2在正极上得电子（吸氧腐蚀），或正极本身得电子）

两极电极反应方程式中的电子得失数目（一般）保持相等 总反应式（电池反应）=正极反应式+负极反应式 具体分成几种情况：

1.两个电极上产生的物质能否与电解质溶液中的物质继续发生反应，如不反应，则根据氧化剂、还原剂得失电子的一般规律直接写。如Cu—Zn—H2SO4原电池（负极Zn、正极Cu、电解液H2SO4）负极Zn-2e-=Zn2+正极2H++2e-=H2↑总反应离子方程式Zn+2H+=H2↑+Zn2+。 2.注意用金属活泼性强弱判断正负极并不都是正确的。如，在Mg—Al—NaOH溶液构成的原电池，负极为Al，因为Al能自发跟NaOH溶液发生氧化还原反应（但Al活泼性比Mg弱），在Al—Cu—浓HNO3溶液构成的原电池中，负极为Cu，因Al与浓HNO溶液发生钝化后不反应，Cu能与浓HNO3溶液进行氧化还原反应（但Cu活泼性比Al弱）。例如，写出Mg、Al电极以NaOH为电解质溶液的原电池的电极反应式（负极Al、正极Mg、电解液KOH）负（Al）2Al+8OH--6e-=2AlO-2+4H2O正（Mg）6H2O+6e-=3H2↑+6OH-化学方程式2Al+2OH-+2H2O=2AlO2-+3H2↑

3.如电极上产生的物质与电解质溶液发生反应，要把电解质溶液中参加反应的物质写入电极反应方程式中。如电解液呈碱性，电极反应中CO2不能存在，会与溶液中OH-反应为CO32-，也不会有H+参加反应或生成；同样酸性溶液，电极反应中CO32-不存在，应为CO2，不会有OH-参加反应或生成。据此，物质得失电子后在不同电解质溶液中存在形式不同。以氢氧燃料电池为例，氢氧燃料电池一般是以惰性金属铂（Pt）或石墨做电极材料，负极通入H2，正极通入O2，总反应为2H2+O2=2H2O，电极反应要注意电解质溶液，有下列三种情况：

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（1）电解质是KOH溶液（碱性）负极H2-2e-+2OH-=2H2O（因为H+与OH-能反应生成水），正极O2+2H2O+4e-=4OH-

（2）电解质H2SO4溶液（酸性）负极H2-2e-=2H+，正极O2+4H++4e-=2H2O （3）电解质是NaCl溶液（中性）负H2-2e-=2H+，正O2+H2O+4e-=4OH-

说明：①碱性溶液反应物、生成物中均无H+；②水溶液中不能出现O2-；③中性溶液反应物中无H+和OH-；④酸性溶液反应物、生成物中均无OH-。其他的有机物如甲醇、乙醇燃料电池等的电极反应式写法与甲烷类似。例如，甲烷燃料电池电解质溶液为KOH溶液，写出其电极反应方程式。分析（1）电池内氧化还原反应为CH4+2O2=CO2+2H2O，再考虑产物和电解质之间是否反应，这里CO2和KOH会反应，即CO2+2OH-=CO32-+H2O，所以，此电池的电池反应为CH4+2O2+2OH-=CO32-+3H2O。分析（2）据总方程式找正负极得失电子的物质及对应产物，负极失去电子的物质是CH4，产物是CO32-和H2O，即负极（CH4）按方程式中的计量数写CH4-e-→CO32-+H2O，分析（3）根据元素守恒、电荷守恒配平单个电极反应式，CH4变为CO32-中C元素化合价从-4到+4，升高8价，故失8e-。CH4-8e-→CO32-+H2O从元素角度，反应前要补O元素，故加OH-，CH4-8e-+OH-→CO32-+H2O，根据电荷守恒完成配平CH4-8e-+10OH-=CO32-+7H2O，根据电池反应，正极获得电子的物质是O2，从电池反应式看1molCH4消耗2molOH-，但负极1molCH4已经消耗10molOH-，所以正极要生成OH-。正极（O2）也按照方程式中的计量数写2O2+e-→OH-，O元素从0价变到-2价，2molO2故得8e-，2O2+8e-→OH-，反应前要补H元素，所以反应前加H2O：2O2+8e-+H2O→OH-，根据电荷守恒配平2O2+8e-+4H2O=8OH-。如能写出电池反应方程式，按方程式计量数根据化合价的变化，写出的负极失电子数和正极得电子数是直接相等的，更方便，所以最后负极CH4-8e-+10OH-=CO32-+7H2O，正极2O2+8e-+4H2O=8OH-，两式相加即总反应（电池反应）总反应式：CH4+2O2+2OH-=CO32-+3H2O。

4.可用原电池总反应方程式减去已知一极电极反应式得到另一极电极反应式。例如，铅蓄电池其电极分别是Pb、PbO2，电解质是硫酸，总反应式为Pb+PbO2+2H2SO4=2PbSO4+2H2O写出电极反应式。分析：根据原电池原理，负极失去电子，Pb-2e-=Pb2+，电解质溶液为硫酸溶液，生成的Pb2+进入电解液，Pb2+与SO42-不共存，继续生成PbSO4，所以负极Pb2+-2e-+SO42-=PbSO4；正极反应方程式可以用原电池总的反应离子方程式减去负极的电极反应式得出，总反应离子方程式：Pb+PbO2+4H++2SO42-=2PbSO4+2H2O①，负极反应式Pb2+-2e-+SO42-=PbSO4②，①-②得出正极反应式PbO2+2e-+SO42-+4H+=PbSO4+2H2O。（两电极反应方程式中得失电子数应相等且与总反应方程式也相等，才能相加减）

可见，当掌握书写电极反应方程式的方法和技巧后，只要抓住原电池原理进行细心的分析，多加练习，多加熟悉，失分问题就会解决。 编辑 张珍珍

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