如何書寫原電池電極反應式

劉芳　杜曉東

摘 要：高中階段如何書寫原電池電極反應式本就是難點，從電極與電解質溶液反應情況的角度出發，闡述了三種情況下的原電池的電極反應式的書寫。

關鍵詞：高中；原電池構成條件；電極材料；電解質溶液

記得十多年前曾經做過一道選擇題，選出是原電池的裝置，當中有一個選項就是下列裝置：

答案沒有該選項，而我認為該答案應該入選，就此答案和其他老師爭執不下，爭執不下的原因是有老師認為該裝置沒有自發進行的氧化還原反應，而我認為該裝置正極應該是氧氣參與反應。為了驗證該裝置是否是原電池裝置，我專門到實驗室組裝出該裝置，結果產生了電流，證明我的說法是正確的。

眾所周知，構成原電池的條件有四條：

1.有兩個活潑性不同的電極；

2.有電解質溶液；

3.形成閉合回路；

4.有自發進行的氧化還原反應。

但是，高中生往往對“自發進行的氧化還原反應”這句話片面地理解為某個電極可以和電解質溶液反應，但是也有兩個電極都不和電解質溶液反應的原電池，學生就不容易理解，比如鋼鐵生銹的原理、燃料電池的工作原理，學生理解就比較困難，干脆就死記硬背。正是因為理解的片面性，導致學生在書寫某些原電池的電極反應式時出現了問題。經過多年的教學，我認為在高中階段構成原電池的條件只要記住三條就可以了：

1.有兩個活潑性不同的電極；

2.有電解質溶液；

3.形成閉合回路。

至于第四條，沒有必要記，因為如果針對電極和電解質溶液反應的情況進行分類，再來書寫電極反應式，學生根本不需要記住“有自發進行的氧化還原反應”，就能解決比較多的問題，起到事半功倍的效果。下面就電極材料和電解質溶液反應分成三種情況：

一、兩個電極本身都可以和電解質溶液發生反應

此類電池常見的有蓄電池、干電池、紐扣電池等。這類電池的電極材料往往都為金屬或金屬化合物。往往（較活潑）金屬做負極，較不活潑金屬或金屬氧化物作正極。注意電解質溶液對電極反應的影響（如生成難溶物、難電離物等）。如Zn-Fe-H2SO4原電池中，Zn作負極，Fe作正極，再如鉛蓄電池：

Pb作負極：Pb+SO42--2e-=PbSO4

PbO2作正極：PbO2+4H++SO42-+2e-=PbSO4+2H2O

二、只有一個電極材料可與電解質溶液反應

此類電池是負極與電解質溶液反應而正極不參加反應。金屬作為負極失去電子變成金屬陽離子，若生成的金屬陽離子可以和電解質溶液反應，則還可生成其他產物；在正極上是電解質溶液中的某些粒子得到電子變成單質或化合物或離子等。

如Zn-Cu-H2SO4原電池：

負極（Zn片）：Zn-2e-=Zn2+

正極（Cu片）：2H++2e=H2↑

再如Mg-Al-NaOH原電池中，雖然Mg比Al活潑，但是Mg不與NaOH溶液反應，而Al可與NaOH溶液反應，所以Al作負極，而Mg作正極。

負極反應式：2Al-6e-+8OH-=2AlO2-+4H2O

正極反應式：6H2O+6e-=6OH-+3H2↑

總反應：2Al+2NaOH+2H2O=2NaAlO2+3H2↑

三、兩個電極本身都不和電解質溶液發生反應

此類電池的正極往往都是氧氣參與反應。但是一定要考慮電解質溶液的酸堿性，一般情況下，電解質溶液若為酸性，正極反應式為：O2+4e-+4H+=2H2O；電解質溶液若為堿性，正極反應式：O2+2H2O+4e-=4OH-。

如鋼鐵的生銹（中性或弱酸性甚至堿性）：負極：Fe-2e-=Fe2+

正極：O2+4e-+2H2O=4OH-

再如燃料電池，燃料參與負極反應，而氧氣參與正極反應。

例如，經常考查的氫氧燃料電池：

1.電解質是KOH溶液（堿性電解質）

負極的電極反應式為：H2-2e-+2OH-=2H2O

正極的電極反應式為：O2+H2O+4e-=4OH-

2.電解質是H2SO4溶液（酸性電解質）

負極的電極反應式為：H2+2e-=2H+

正極的電極反應式為：O2+4H++4e-=2H2O

但是總反應都為2H2+O2=2H2O

其他燃料電池的書寫類似，如甲烷燃料電池，可以采用上述方法進行電極反應式的書寫。

通過對電極材料與電解質溶液的反應情況的分類，讓學生更加清楚原電池原理，在學習中加強練習，從而逐漸掌握電極反應式的書寫方法，為高考中少失分、多拿分奠定基礎。

參考文獻：

[1]任志強.“原電池”知識復習中應關注的幾個“不一定”[J].化學教學，2009（07）.

[2]席定芳.淺談原電池電極反應的寫法技巧[J].凱里學院學報，2010（03）.

[3]彭以勇.淺析原電池電極反應式的書寫及應用[J].理科考試研究，2013（17）.

編輯 薄躍華