例析原電池電極反應式的書寫策略

近幾年新課標高考試題中，有關原電池原理知識的考查比較常見，而考查的一個重要方面就是原電池電極反應式的書寫，題目靈活多變，既源于課本又高于課本，體現了對學生基礎知識掌握情況和綜合分析能力的考查，很多學生由于對原電池原理掌握不夠透徹、綜合分析能力較弱，看到題目似曾相識，做起來卻無法下手。如何才能正確書寫原電池電極反應式呢？筆者結合自身教學實際，歸納出原電池電極反應式書寫的一些簡單策略。

氧化還原反應的本質是電子轉移，反應中還原劑失去電子發生氧化反應，轉變為氧化產物；氧化劑得到電子發生還原反應，轉變為還原產物，電子由還原劑向氧化劑轉移，一個完整的氧化還原反應可看作由失電子氧化反應和得電子還原反應兩個半反應組成。而原電池就是依據自發氧化還原反應，將化學能轉變為電能的裝置，裝置中利用導線將兩個電極和電解質溶液（或熔融電解質）相連形成閉合回路，使氧化還原反應的兩個半反應分別在正負兩極上發生，從而形成電子定向移動而產生電流。在原電池的負極上發生失電子氧化反應，正極上發生得電子還原反應，而原電池電極反應式其實就是氧化還原反應的兩個半反應，因此，分析氧化還原反應中物質氧化還原與電子轉移的關系是正確書寫電極反應式的基礎。

當給出原電池總反應時，可通過對氧化還原反應的基本分析確定物質氧化還原與電子轉移的關系，如未給出總反應時，也可依據題意分析確定被氧化、還原的物質及其氧化還原產物，從而寫出兩極反應式的基本形式為：

負極：還原劑-xe-→氧化產物

正極：氧化劑+xe-→還原產物

然后，要根據電解質溶液的性質，分析電極產物能否與電解質溶液繼續反應，從而確定電極產物在電解質溶液中的穩定存在形式。如，氫氧燃料電池中，H2在負極被氧化為H+，O2在正極被還原為H2O或OH-，如，在酸性環境中，H+可穩定存在，而O2的還原產物只能為H2O，此時兩極電極反應式分別為：負極：H2-2e-→2H+，正極：O2+4e-+4H+→2H2O；如，在堿性環境中，H2的氧化產物H+必須和OH-結合生成H2O才能穩定存在，此時兩極電極反應式應寫為：負極：H2-2e-+2OH-→2H2O，正極：02+4e-+2H2O→4OH-。再如，甲烷燃料電池中，CH4在負極被氧化為CO2，如，在酸性介質中，CO2可穩定存在，電極反應式為：CH4-8e-+2H2O→CO2+8H+；如，在堿性介質中，CO2要和OH-反應生成CO32-才能穩定存在，此時電極反應式應為：CH4-8e-+10OH-→CO32-+7H2O。

最后，根據元素守恒和電荷守恒，將電極反應式補充完整。因為負極發生失電子氧化反應，負極反應式可在左面補充陰離子或在右面補充陽離子使電荷守恒（同時使元素守恒），同樣，正極反應式可在左面補充陽離子或在右面補充陰離子使電荷守恒（同時使元素守恒），從而將電極反應式補充完整。

例1（2013年新課標全國卷Ⅱ36題節選）：鋅錳電池（俗稱干電池）在生活中的用量很大?；卮鹣铝袉栴}：（1）普通鋅錳電池放電時發生的主要反應為：Zn+2NH4Cl+2MnO2=Zn（NH3）2Cl2+2MnOOH，該電池中，負極材料是 ，電解質的主要成分是 ，正極發生的主要反應是 。

解析：結合題意可知電解質的主要成分為NH4Cl，對上述總反應進行氧化還原分析，反應中Zn失電子被氧化為Zn（NH3）2Cl2，MnO2得電子被還原為MnOOH，因此可確定負極主要材料為Zn，正極反應式的基本形式為：MnO2+e-+→MnOOH，再通過觀察在反應式左面補充1個NH4+使電荷守恒，右面補充1個NH3使元素守恒，最后得正極反應式為：MnO2+e-+NH4→MnOOH+NH3。

例2（2011年新課標全國卷27題節選）在直接以甲醇為燃料的燃料電池中，電解質溶液為酸性，負極的反應式為 ，正極的反應式為 。

解析：燃料電池是以燃料的燃燒反應為原理設計成的原電池，其總反應也就是燃燒反應（介質不同時略有變化），已知甲醇的燃燒反應為：2CH3OH+3O2=2CO2+4H2O，由于介質為酸性，則甲醇在負極被氧化為CO2和H2O，02在正極被還原為H2O，因此，可先寫出正極反應式為：02+4e-+4H+→2H2O，再用總反應減去正極反應即可得到負極反應式為：CH3OH-6e-+H2O→CO2+6H+。

|編輯 郭曉云