電化學(xué)中電極反應(yīng)式的書寫方法和技巧

　　電化學(xué)中的電極反應(yīng)式的書寫不僅與電極材料有關(guān)，而且與電解質(zhì)溶液有關(guān)即與溶液的酸堿性有關(guān)，是中學(xué)化學(xué)中的一個(gè)比較復(fù)雜的問題，學(xué)生總是望而止步。因此，如何確定電極反應(yīng)及怎樣書寫電極反應(yīng)方程式也就成了教學(xué)中的一個(gè)難點(diǎn)。我結(jié)合自己多年的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)談?wù)勲姌O反應(yīng)方程式的書寫方面的一些方法和技巧，供大家參考。
　　一、原電池和電解池的兩極的變化
　　1.在原電池中，要弄清“誰”在負(fù)極失（失電子）、升（化合價(jià)升高）、氧（被氧化，發(fā)生氧化反應(yīng)，生成氧化產(chǎn)物），“誰”在正極得（得電子）、降（化合價(jià)降低）、還（被還原，發(fā)生還原反應(yīng)，生成還原產(chǎn)物）。在原電池中根據(jù)自發(fā)的氧化還原反應(yīng)判斷：還原劑在負(fù)極失、升、氧；氧化劑在正極得、降、還。
　　2.在電解池中，要弄清“誰”在陽極失、升、氧，“誰”在陰極得、降、還。根據(jù)陰極和陽極的放電順序判斷：金屬陽極或陰離子在陽極失、升、氧：陽離子在陰極得、降、還。
　　即：陽極：金屬陽極（Pt、Au除外)＞S＞I＞Cl＞OH＞含氧酸根>F。
　　陰極：Ag＞Fe>Cu＞H（濃）>Pb>Sn＞Fe＞Zn＞H>Al＞Mg>Na>Ca>K。
　　二、書寫電極反應(yīng)式的三個(gè)關(guān)鍵問題
　　1.原電池根據(jù)自發(fā)氧化還原反應(yīng)找出在負(fù)極和正極發(fā)生氧化反應(yīng)和還原反應(yīng)的物質(zhì)。電解池根據(jù)陰極和陽極的放電情況，找出在陰極和陽極發(fā)生還原反應(yīng)和氧化反應(yīng)的物質(zhì)或離子。
　　2.考慮對(duì)應(yīng)的氧化產(chǎn)物或還原產(chǎn)物能否和介質(zhì)反應(yīng)，如果反應(yīng)要寫反應(yīng)以后的產(chǎn)物。
　　3.通過比較電極反應(yīng)的左邊和右邊氧原子數(shù)目的多少，根據(jù)溶液的酸堿性，按結(jié)合氧、提供氧的方法，調(diào)平兩邊的氧原子和氫原子。
　　（1）結(jié)合氧的物質(zhì)是：HO或H
　　中性或堿性環(huán)境：1 mol HO結(jié)合1mol O轉(zhuǎn)化成2mol OH
　　酸性環(huán)境：2 mol H結(jié)合1mol O轉(zhuǎn)化成1mol HO
　　（2）提供氧的物質(zhì)是：HO或OH
　　中性或堿性環(huán)境：2mol OH提供1molO轉(zhuǎn)化成1 mol HO
　　酸性環(huán)境： 1 mol HO提供1mol O轉(zhuǎn)化成2mol H
　　4.通過原子守恒、電荷守恒配平電極反應(yīng)式。
　　三、常見電化學(xué)中電極反應(yīng)式的書寫
　　（一）原電池中電極反應(yīng)式的書寫
　　1.負(fù)極參與反應(yīng)，正極不參與反應(yīng)：在這類原電池中，負(fù)極的電極材料：失、升、氧，一般為金屬；正極本身不參與反應(yīng)，只起導(dǎo)體的作用，正極周圍的離子或分子（如：H、Cu、O、Cl，等等）得、降、還。
　　例1.寫出以Al、空氣，海水為能源的海水電池的電極反應(yīng)式。
　　解：還原劑：Al作負(fù)極：失、升、氧，對(duì)應(yīng)的氧化產(chǎn)物為：Al與介質(zhì)海水不反應(yīng)。
　　負(fù)極：4Al-12e=4Al
　　氧化劑：O在正極：得、降、還，對(duì)應(yīng)的還原產(chǎn)物為O，需要考慮結(jié)合氧的問題，由于反應(yīng)環(huán)境呈弱堿性，所以用6 mol HO結(jié)合6mol O生成12mol OH。
　　正極：3O+12e+6HO=12OH。
　　2.正極和負(fù)極都參與反應(yīng)：這類電池的兩電極材料分別由金屬和金屬的化合物組成。金屬作為負(fù)極：失、升、氧。金屬的化合物作為正極：得、降、還。
　　例2.鉛蓄電池（放電），負(fù)極是Pb，正極是PbO、HSO是電解質(zhì)，寫出該電池的電極反應(yīng)。
　　解：還原劑：Pb作負(fù)極：失、升、氧，對(duì)應(yīng)的氧化產(chǎn)物為：Pb，與介質(zhì)中的SO反應(yīng)結(jié)合成：PbSO沉淀。負(fù)極：Pb-2e+SO=PbSO。
　　氧化劑：PbO在正極：得、降、還，對(duì)應(yīng)的還原產(chǎn)物為：Pb，與介質(zhì)中的SO反應(yīng)結(jié)合成：PbSO沉淀。且反應(yīng)環(huán)境呈酸性，所以用4mol H結(jié)合2mol O生成2molHO。
　　正極：PbO+2e+4H+ SO=PbSO+2HO
　　3.正極和負(fù)極都不參與反應(yīng)：電池的電極材料均為惰性材料，且為同一材料，但在兩極周圍的物質(zhì)有差別。負(fù)極周圍的物質(zhì)有還原性：失、升、氧，正極周圍的物質(zhì)有氧化性：得、降、還。
　　例3.氫氧燃料電池，分別以KOH和HSO作電解質(zhì)溶液。
　　解：（1）KOH作電解質(zhì)溶液
　　還原劑：H在負(fù)極；失、升、氧，對(duì)應(yīng)的氧化產(chǎn)物為：H，與反應(yīng)環(huán)境中的OH不能共存，要反應(yīng)生成HO。負(fù)極：2H-4e+4OH=4HO。
　　氧化劑：O在正極；得、降、還，由于反應(yīng)環(huán)境呈堿性，所以用2mol HO結(jié)合2mol O生成4mol OH。正極：O+4e+2HO=4OH。
　　（2）HSO作電解質(zhì)溶液
　　還原劑：H在負(fù)極；失、升、氧，對(duì)應(yīng)的氧化產(chǎn)物為；H負(fù)極：2H-4e=4H。
　　氧化劑：O在正極；得、降、還，由于反應(yīng)環(huán)境呈酸性，所以用4mol H結(jié)合2mol O生成2mol HO。正極：O+4e+4H=2HO。
　　練習(xí)：甲烷、空氣、燃料電池，寫出分別以KOH和HSO作電解質(zhì)溶液的電極反應(yīng)式。
　　（二）電解池中電極反應(yīng)式的書寫
　　1.陰極和陽極都不參與反應(yīng)。即為惰性電極，還原性強(qiáng)的離子或者分子在陽極上失、升、氧，發(fā)生氧化反應(yīng)；氧化性強(qiáng)的離子或者分子在陰極上得、降、還，發(fā)生還原反應(yīng)。
　　例4.分別用惰性電極電解硫酸溶液、氫氧化鈉溶液，寫出電極反應(yīng)式。
　　解：（1）硫酸溶液
　　根據(jù)陰離子的放電順序判斷：水電離出的OH在陽極：失、升、氧，對(duì)應(yīng)的氧化產(chǎn)物為：氧氣。陽極：2HO-4e= O↑+4H
　　根據(jù)陽離子的放電順序判斷。硫酸提供的H在陰極：得、降、還，對(duì)應(yīng)的還原產(chǎn)物為：氫氣。陰極：4H+4e= 2H↑
　　（2）氫氧化鈉溶液
　　根據(jù)陰離子的放電順序判斷：氫氧化鈉提供的OH在陽極：失、升、氧，對(duì)應(yīng)的氧化產(chǎn)物為：氧氣。陽極：4OH-4e= 2HO+ O↑。
　　根據(jù)陽離子的放電順序判斷：水電離出的H在陰極：得、降、還，對(duì)應(yīng)的還原產(chǎn)物為：氫氣。陰極：4HO +4e= H↑+4OH。
　　2.陽極參與反應(yīng)，陰極不參與反應(yīng)。此時(shí)陽極為金屬，金屬陽極失、升、氧，生成對(duì)應(yīng)的金屬陽離子；陰極按陽離子的放電順序判斷。如：電解法精煉銅的電極反應(yīng)式。
　　（三）研究原電池和電解池的電極反應(yīng)可以發(fā)現(xiàn)以下規(guī)律
　　1.正極反應(yīng)還可由原電池反應(yīng)減去負(fù)極反應(yīng)直接、迅速獲得。
　　陰極反應(yīng)還可由電解池反應(yīng)減去陽極反應(yīng)直接、迅速獲得。
　　2.充電時(shí)相當(dāng)于電解池，由于電解反應(yīng)就是該原電池反應(yīng)的逆反應(yīng)，因此電解（充電）時(shí)的電極反應(yīng)也必定就是該原電池電極反應(yīng)的逆反應(yīng)，故又可迅速寫出電解池的陰極反應(yīng)與原電池負(fù)極的電極反應(yīng)推得。
　　總之，就電化學(xué)中電極反應(yīng)式的書寫來說，我們一要分清是原電池還是電解池，二弄清書寫電極反應(yīng)式的三個(gè)問題，電極反應(yīng)方程式的書寫就可以迎刃而解。