電化學中電極反應式書寫方法探討

摘 要：電化學是高中化學知識的重點和難點，在全國各省市每年高考的化學試題中都有出現。而電極反應式的書寫則是學生掌握電化學知識的“絆腳石”。學會正確書寫電極反應式，有助于學生深刻理解電化學原理。

關鍵詞：氧化還原反應；原電池；電解池；電極反應式書寫；電荷守恒；原子守恒；配平

在高中化學的教學和高考試題中，電化學占有很重要的地位。新課程改革以來的四年高考中，電化學試題均有出現。內容也都有電極反應式的書寫，?？疾榈娜纾涸姵兀ǜ鞣N新型電池、燃料電池的電極反應）、電解池、電解精煉銅、電鍍池、氯堿工業；電極材料和電解質溶液判斷；有關電解產物的判斷和計算等。要做好上述題型，必須掌握好電化學的原理。許多同學只是死記原理，硬背常見電極反應式，并不知其本質，更不能靈活應用。只要試題適當改變，或稍微綜合，學生就思維混亂，最終在高考時造成了較大的失分。筆者從事高中化學教學工作多年，對電化學中電極反應式的書寫方法和規律進行一些探討。不足之處，請批評指證。

一、書寫電極反應式必須具備的知識

1. 氧化還原反應的配平方法和原則

要熟練書寫電極反應式，必須先掌握氧化還原反應的配平方法。即根據電子得失守恒原則，采用“化合價升降法”配平。包括氧化還原的化學方程式配平、離子方程式配平、缺項配平等。“化合價升降法”配平一般分為三步：先配電子得失守恒，即氧化劑中得電子元素化合價降低總數等于還原劑中失電子元素化合價升高總數；再配電荷守恒，即方程式左右兩邊陰陽離子所帶的正負電荷要相等（注：此步驟是針對離子方程式而言，若是化學方程式則可以跳過此步驟）；最后配質量守恒，即反應前后各元素原子個數相等。

2. 原電池工作原理

負極：失去電子，發生氧化反應；正極：得到電子，發生還原反應；總反應式（電池反應）= 正極反應式 + 負極反應式。

3. 電解池工作原理

陽極：失去電子，發生氧化反應；陰極：得到電子，發生還原反應。

掌握陰、陽極放電順序：

陽極放電順序：若陽極用活潑金屬（除了Pt、Au、石墨）作電極，則陽極被氧化，逐漸溶解；若陽極是惰性電極（以Pt、Au、石墨為陽極），則考慮電解質溶液中的離子失電子，按還原性順序（S2->SO32->I->Br->Cl->OH->含氧酸根離子>F-）進行書寫電極反應式。

陰極放電順序：Ag+>Hg2+>Fe3+>Cu2+>（酸電離出的H+）>Pb2+>Sn2+>Fe2+>Zn2+>（水電離出的H+）>Al3+>Mg2+>Na+>Ca2+>K+。

4. 常見離子共存知識

掌握常見離子因發生氧化還原反應、復分解反應、絡合反應而不能共存的知識。

二、書寫電極反應式的一般步驟

1. 列物質：根據電化學原理，在電極反應式左邊寫出反應物，右邊寫出生成物。

2. 標得失：根據反應前后物質價態變化標出得失電子數目。

3. 看介質：分析右式的生成物與電解質溶液中的離子能否反應。若能反應，要在左式加上這種離子，將二者反應的產物替換第1步中的生成物寫在右式；若不會反應，就直接配下一步。

4. 配電荷：配平前后正負電荷守恒。

5. 配個數：通過觀察法配平前后質量守恒（即原子守恒）。

三、原電池中電極反應式的書寫

例1 鉛蓄電池反應為：Pb+PbO2+2H2SO4 ■2PbSO4+2H2O。試寫出鉛蓄電池放電時的電極反應式。

解析 1. 負極反應式書寫方法

（1）列物質：Pb →PbSO4。

說明：因為放電為原電池反應，Pb在負極反應，根據題目，對應產物是PbSO4。

（2）標得失：Pb -2e- →PbSO4。

說明：單質鉛中鉛元素為0價，PbSO4中鉛元素為+2價，前后變化為失去2e-。

（3）看介質：Pb-2e- + SO42- = PbSO4。

說明：Pb失電子，產生的Pb2+在H2SO4溶液中結合SO42-生成難溶于水的PbSO4。

最后觀察反應兩邊是否電荷守恒，原子守恒。故其負極反應式為：Pb-2e- + SO42- = PbSO4。

2. 正極反應式書寫方法

（1）列物質：PbO2 →PbSO4。

說明：PbO2在正極反應，對應產物是PbSO4。

（2）標得失：PbO2 + 2e- →PbSO4。

說明：PbO2中鉛元素為+4價，PbSO4中鉛元素為+2價，前后變化為得到2e-。

（3）看介質：PbO2 + 2e- + SO42- → PbSO4。

說明：PbO2得到電子，產生的Pb2+在H2SO4溶液中結合SO42-生成難溶于水的PbSO4。

（4）配電荷：PbO2 + 2e- + SO42-+ 4H+ →PbSO4。

說明：由（3）可知左式有4個負電荷，右式為電中性，分析電解質為H2SO4，溶液中有H+和SO42-。要符合正負電荷守恒，必須在左式加4個H+。

（5）配個數：觀察（4）反應式兩邊，要符合原子守恒，必須在右式加上2H2O。

故其正極反應式為：PbO2 + 2e- + SO42-+ 4H+ = PbSO4

+2H2O。

四、電解中電極反應式的書寫

例2 以石墨為電極，寫出電解氯化鈉溶液的陰極反應式。

解析 陰極反應式

（1）列物質：H+ → H2↑。

說明：石墨是惰性電極，要比較電解質溶液中離子的氧化性。氯化鈉溶液中的離子有：Cl-、OH-、Na+、H+，陰極發生還原反應，氧化性：H+ > Na+，H+ 在陰極放電，還原產物為H2。

（2）標得失：2H+ + 2e- = H2↑。

說明：H+ 中氫元素為+1價，H2中氫元素為0價，前后變化為得到2e-。

（3）看介質：產物不與溶液中的離子反應。

觀察電荷守恒、原子守恒，故其陰極反應式為：2H+ + 2e- = H2↑。

注意：由于H+是由水電離出來的，所以，本質上，陰極反應分析如下：

（1）列物質：H2O → H2↑+OH-。

說明：水電離出的H+在陰極放電，還原產物為H2，余下OH-。

（2）標得失：H2O+2e-→ H2↑+OH-。

說明：水中氫元素為+1價，H2中氫元素為0價，前后變化為得到2e-。

（3）看介質：產物不與溶液中的離子反應。

（4）配電荷：H2O+ 2e- → H2↑+2OH-。

說明：要符合電荷守恒，OH-的系數配上2。

（5）配個數：觀察（4）反應式兩邊，要使H原子和O原子守恒，左式H2O的系數為2。

故陰極反應式要為：2H2O+2e-= H2↑+2OH-。

例3 以Pb作電極，電解質為醋酸濃溶液，電解過程中，電解效率逐漸減弱，c（H+ ）也逐漸減小，但無沉淀產生，最后溶液不再導電。請寫陽極反應式。

解析 陽極反應式

（1）列物質：Pb → Pb2+。

說明：鉛做陽極，則鉛被氧化而溶解。

（2）標得失：Pb-2e- → Pb2+。

說明：根據前后化合價變化，失去2e-。

（3）看介質：Pb + 2CH3COOH-2e- → （CH3COO）2Pb。

說明：電解過程中，電解效率減弱且無沉淀產生。分析可知：Pb2+與CH3COOH 電離出的CH3COO-結合生成難電離的（CH3COO）2Pb。

（4）配電荷、配個數：根據電荷守恒、原子守恒，觀察前后，右式配上H+，且系數為2。

故陽極反應式為：Pb+2CH3COOH-2e-= （CH3COO）2Pb

+ 2H+。

通過實例，筆者探討了電化學中電極反應式的書寫規律和方法。在教學中，我們要精選題型進行針對性訓練，引導學生通過思考、總結，逐漸掌握電化學電極反應式書寫的方法。不斷提高教學效率。

參考文獻：

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