新情境下電化學中電極反應式的書寫

史永鑫

(安徽師范大學附屬中學 241001)

電化學是化學反應原理的重要組成部分，電化學知識也一直是高考中的高頻考點，其解題的關鍵是電極反應式的書寫.經過多輪次高中教學的積累和總結，以下就新情境下電化學裝置中電極反應式的書寫方法與讀者進行交流，以期供教學參考備用.

一、給定總反應型

1.解題核心

已知電化學總反應方程式，根據電極反應類型，負極(或者陽極)——氧化反應；正極(或者陰極)——還原反應，同時注意整個反應體系所處的酸堿性等環境.

2.具體方法

找物質(反應物、生成物)→標得失(電子轉移)→配平(完善，注意介質可能參與反應).

B. 放電時，交換膜右側溶液中有大量白色沉淀生成

C. 若用NaCl溶液代替鹽酸，則電池總反應隨之改變

D. 當電路中轉移0.01 mol e-時，交換膜左側溶液中約減少0.02 mol離子

A.電池的電解液為堿性溶液，正極為Ni2O3、負極為Fe

B.電池放電時，負極反應為

C.電池充電過程中，陰極附近溶液的pH降低

D.電池充電時，陽極反應為

二、吸氧腐蝕型

1.解題核心

首先確定為原電池裝置，然后弄清電解質溶液的酸堿性環境，吸氧腐蝕中正極的溶解氧作氧化劑參與反應.

2.具體方法

明確非酸性環境，找準正負極.負極——氧化反應；正極——溶解氧得電子發生還原反應.

例3 (2015·上海卷)研究電化學腐蝕及防護的裝置如右圖所示，下列有關說法錯誤的是( ).

A.d為石墨，鐵片腐蝕加快

C.d為鋅塊，鐵片不易被腐蝕

三、燃料電池型

1.解題核心

燃料電池的總反應相當于燃料的燃燒反應.負極區進燃料，正極區進氧化劑.

2.具體方法

負極——燃料失電子被氧化；正極——氧化劑得電子被還原，同時注意整個反應體系所處的環境(介質)可能參與反應.

例4 (高考模擬題)近幾年開發的甲醇燃料電池是采用鉑作電極，電池中的質子交換膜只允許質子和水分子通過.其工作原理的如圖所示.

請回答下列問題：

(1)Pt(a)電極是電池的____極，電極反應式為____；Pt(b)電極發生____(填“氧化”或“還原”)反應，電極反應式為____.

(2)電池的總反應式為____.

(3)如果該電池工作時電路中通過2 mol電子，則消耗的CH3OH有____mol.

四、熔融鹽電解質型燃料電池

1.解題核心

熔融鹽電解質型燃料電池的總反應依然相當于燃料的燃燒反應.負極區進燃料，正極區進氧化劑和輔助性氣體.

2.具體方法

負極——燃料失電子被氧化；正極——氧化劑得電子被還原，注意輔助性氣體往往參與反應.

例5 (2015·江蘇卷)一種熔融碳酸鹽燃料電池原理示意如下圖所示.下列有關該電池的說法正確的是( ).

五、固體氧化物電解質型原電池

解題核心及具體方法：依據電極反應類型，負極——氧化反應；正極——還原反應.同時介質O2-可能參與反應.

例6 (高考模擬題)以氨作為燃料的固體氧化物(含有O2-)燃料電池，具有全固態結構、能量效率高的特點，另外氨氣含氫量高，不含碳，易液化，方便運輸和貯存，是很好的氫源載體.其工作原理如下圖所示，下列關于直接氨固體氧化物燃料電池的說法正確的是( ).

A. 電極a為電源的陰極

B. 固體氧化物作為電池工作的電解質，其作用是讓電子在電池內移動

D. 外電路的電流方向為從電極a流向電極b

答案：C

六、其他類型：未給總反應，直接分析型

原電池或電解池中的總反應方程式相當于兩個電極反應式的“和”，所以利用總反應推導電極反應式是最常用的重要方法之一.但有些新情境下總反應方程式未知而且也不太容易書寫，這種情況下可以依據題意直接分析推導.

解題核心及具體方法：根據電極反應類型，負極(或者陽極)被氧化，正極(或者陰極)被還原.找物質(反應物、生成物)→標得失(電子轉移)→配平(完善，注意介質可能參與反應).

例7 (高考模擬題)傳感器可以檢測空氣中SO2的含量，傳感器工作原理如下圖所示.下列敘述正確的是( ).

A.b為電源的正極

C. 當電路中轉移5×10-5mol電子時，進入傳感器的SO2為1.12 mL

D. 陰極的電極反應式：

綜上所述，電化學總反應一定是氧化還原反應，電化學裝置是將氧化反應和還原反應分在兩個不同的區域進行，負極(或者陽極)發生氧化反應，正極(或者陰極)發生還原反應.所以，無論試題中出現什么樣的新情境，電極反應類型依然是書寫電極反應式的核心和關鍵所在，同時也一定要注意整個反應體系所處的酸堿性等環境，因為介質往往參與反應.