電解池中電極反應(yīng)式書寫探究

高志勝 王臣霞

摘 要：人教版高中化學(xué)選修四《化學(xué)反應(yīng)原理》第四章“電化學(xué)基礎(chǔ)”中有關(guān)電極反應(yīng)式的書寫不僅是教學(xué)的重點(diǎn)和難點(diǎn)，也是歷年高考的熱點(diǎn)，學(xué)生在書寫時(shí)倍感困難。針對(duì)這一難題本文從實(shí)際教學(xué)出發(fā)，應(yīng)用電化學(xué)的理論基礎(chǔ)——氧化還原反應(yīng)，深入剖析電解池中電極本身與電解質(zhì)溶液中陰陽(yáng)離子放電順序?qū)﹃庩?yáng)兩極反應(yīng)的影響，以期對(duì)初學(xué)者有所裨益。

關(guān)鍵詞：電解池；陰極；陽(yáng)極；放電順序；電極反應(yīng)；氧化還原反應(yīng)

一、陰陽(yáng)兩極及陰陽(yáng)離子的放電次序

1.陰陽(yáng)兩極本身反應(yīng)情況

電解池中的陰陽(yáng)兩極相比原電池中的正負(fù)兩極更加容易確定：外接直流電源負(fù)極的為陰極，外接直流電源正極的為陽(yáng)極。若電解池外電路中所接的直流電源本身是原電池時(shí)，則需要先分析出該原電池的負(fù)、正極，然后依此再確定電解池的陰極、陽(yáng)極。那么電解池中的陰陽(yáng)兩極本身是怎樣參與反應(yīng)的呢？

電解池中的陰極由于連接直流電源的負(fù)極，屬于電子輸入的一極，所以陰極材料本身實(shí)質(zhì)上是被保護(hù)的，不會(huì)參與電化學(xué)反應(yīng)，這點(diǎn)需要明確。因此陰極上的電極反應(yīng)只能是溶液中的陽(yáng)離子得電子被還原，發(fā)生還原反應(yīng)。由于溶液中的陽(yáng)離子往往不止一種，到底是哪種陽(yáng)離子先得電子而放電？這涉及陽(yáng)離子的放電次序。

電解池中的陽(yáng)極到底本身參不參與電極反應(yīng)，具體分為兩種情況：（1）若為惰性電極（Pt、Au、石墨），則電極本身不參與反應(yīng)（即不會(huì)失電子被氧化），此時(shí)溶液中的陰離子就會(huì)在陽(yáng)極上失電子被氧化，發(fā)生氧化反應(yīng)。同樣，溶液中的陰離子往往不止一種，到底是哪種陰離子失電子放電，這又涉及陰離子的放電次序。（2）若為活性電極（金屬活動(dòng)性順序表中Ag以前的金屬），則陽(yáng)極材料本身失電子被氧化，發(fā)生氧化反應(yīng)生成陽(yáng)離子進(jìn)入溶液中。

2.電解質(zhì)溶液中陰陽(yáng)離子的放電次序

電解質(zhì)溶液中往往有多種陰陽(yáng)離子，當(dāng)接通直流電源進(jìn)行電解時(shí)，在電場(chǎng)的作用下陰離子向陽(yáng)極移動(dòng)，陽(yáng)離子向陰極移動(dòng)。移動(dòng)到相應(yīng)電極后得失電子的順序即放電次序是不同的。

所謂陽(yáng)離子放電其本質(zhì)上就是陽(yáng)離子得電子，而陽(yáng)離子得電子能力又與其氧化性是一致的。氧化性越強(qiáng)，其得電子能力就越強(qiáng)，放電能力也就越強(qiáng)。陽(yáng)離子放電次序?yàn)椋篈g+>Hg2+>Fe3+>Cu2+>Pb2+>Sn2+>Fe2+>H+（濃）>Zn2+>H+（稀）>Al3+>Mg2+>Na+>Ca2+>K+。

陰離子放電其本質(zhì)上就是陰離子失電子，而陰離子失電子的能力又與它們的還原性是一致的。陰離子的還原性越強(qiáng)，其失電子能力就越強(qiáng)，放電能力也就越強(qiáng)。陰離子放電次序?yàn)椋篠2->I->Br->Cl->OH->含氧酸根>F-。

二、電解池中電極反應(yīng)式的書寫

1.電解反應(yīng)中幾個(gè)常規(guī)的電極反應(yīng)式

（1）H+在陰極放電（得電子）：2H++2e-=H2↑

弱酸性（或中性）溶液中H2O在陰極放電（實(shí)質(zhì)是水電離出的H+得電子）也可寫作

2H2O+2e-=H2↑+2OH-

（2）OH-在陽(yáng)極放電（失電子）：4OH--4e-=2H2O+O2↑

弱堿性（或中性）溶液中H2O在陰極放電（實(shí)質(zhì)是水電離出的OH-失電子）也可寫作

2H2O-4e-=O2↑+4H+

2.陽(yáng)極為惰性電極

例1.用惰性電極電解強(qiáng)酸（含氧酸）、強(qiáng)堿溶液

分析陰陽(yáng)離子的放電順序可知，電解強(qiáng)酸（含氧酸）、強(qiáng)堿時(shí)，本質(zhì)上是電解H2O。

例2.電解飽和食鹽水制燒堿、氯氣和氫氣的電極反應(yīng)式書寫

石墨為惰性電極，本身不會(huì)失電子被氧化。在電場(chǎng)作用下溶液中的陰離子Cl-和OH- 移動(dòng)到陽(yáng)極，由于Cl-還原性比OH-強(qiáng)，其先失電子（放電）被氧化為Cl2；溶液中的陽(yáng)離子Na+和H+移動(dòng)到陰極，由于H+氧化性強(qiáng)于Na+，其先得電子（放電）被還原為H2。

參考文獻(xiàn)：

[1]朱中衡.高中化學(xué)教學(xué)中關(guān)于原電池與電解池的分析[J].考試周刊，2013（17）.

[2]馮雁.原電池及電解池電極方程式的書寫技巧[J].電大理工，2008（1）.

注：本文系甘肅省教育科學(xué)2018年度“十三五”規(guī)劃課題《基于核心素養(yǎng)的化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)研究》（課題編號(hào)：GS[2018]GHB0658）階段性研究成果。

編輯 高 瓊