例談電化學中電極反應式的書寫

杜雪文

摘要：電化學知識是高中化學的重點和難點，其中電極反應式的書寫在選考中是一個出現頻率達到百分百的考點，而學生對此卻是困難多、耗時長、得分低。如何使學生快捷、準確的書寫電極反應式？本文從電化學原理出發，通過一些例子來闡述如何快捷、準確的書寫電極反應式。

關鍵詞：電極反應式;三步;氧化還原

一、夯實電化學基礎知識

寫好電極反應式首先要夯實電化學的基礎知識，然后再談書寫的方法和技巧。如：區分原電池和電解池，靈活判斷電極的名稱及電極反應的類型，原電池中，負極發生氧化反應（失電子），正極發生還原反應（得電子）;電解池中，陽極發生氧化反應（失電子），陰極發生還原反應（得電子），明確電化學裝置中電子的流向、溶液中離子的遷移方向等。建立原電池和電解池工作原理的基本模型。學生熟練掌握上述電化學基礎是學生快捷、準確的書寫電極反應式的基礎。

其次，在電化學的教學過程中，教師要根據學生認知水平的發展和接受能力的提升做出適應的調整。雖然蘇教版《化學·選修·化學反應原理》將電解飽和食鹽水陰極電極反應式表達為：2H++2e-=H2↑，但筆者認為溶液中的H+來源于水的電離，遵循離子方程式書寫的規則，應該寫成水得到電子。教師應該將電解飽和食鹽水的陰極的電極反應式改為2H2O+2e-=H2↑+2OH-，這樣的表達方式可以幫助學生客觀準確、科學合理的表達電極及其附近溶液的變化，更直觀的解釋電解后陰極附近溶液呈堿性的事實，也更符合學生認知發展的規律，為后續電極反應式的書寫建立了一個共同的標準，也只有這樣，學生才能建立起科學、開放的、相互銜接的知識體系。

例 N2O5是綠色硝化試劑，溶于水可得硝酸.右圖是以N2O4為原料電解制備N2O5的裝置示意圖，寫出陽極區生成N2O5的電極反應式是_________。

解析：陽極發生氧化反應，根據題意可知，陽極為N2O4被氧化為N2O5，根據電荷守恒，陽極必然要產生H+，但是H+不是來自于水（陽極是一個無水的環境），而是來自于無水硝酸，而硝酸在沒有水的情況下是不能發生電離的，因此題中無水硝酸在電極反應式里不能拆，電極反應式應為：2HNO3+N2O4-2e-=2N2O5+2H+。

例 利用如圖所示的電解裝置，可將大氣中的NOx、SO2變廢為寶，則物質A的化學式為_______，陰極的電極反應式為_______。

答案：物質A的化學式為NH4HSO4，陰極的電極反應式為：NOx+（2x+3）e-+（2x+4）H+=NH4++xH2O

由圖可知，該裝置的電解液中不存在強酸性物質，為何陰極的電極反應式中反應物中可以出現H+而不是水呢？不妨可以先寫出陽極的電極反應式：SO2-2e-+ 2H2O=SO42-+4H+，可以看出原來是陽極產生的H+遷移到陰極區參與了電極反應。如果將兩個電極反應相加，可以得到電解的總反應為：（2x+3）SO2+2NOx+（2x+6）H2O= （2x+3）SO42-+2NH4++ （4x+4）H+，通過電解NH4+、SO42-、H+的濃度都增大了，電解后硫酸銨稀溶液就變成了濃溶液，與之共存的A則為NH4HSO4。

二、學會書寫電極反應式的方法、技巧

學生在掌握電化學基本原理及氧化還原反應的基本規律之后，電極反應式的書寫需要走好兩個“三步”。

第一個“三步”為審題分三步走。第一步，判斷裝置是原電池還是電解池;第二步，判斷電極的名稱;第三步，判斷電極上發生的反應類型（氧化反應還是還原反應）？為后續電極反應式的書寫做好鋪墊。

第二個“三步”為書寫分三步。原電池和電解池電極發生的都是氧化還原反應，因此電極反應式的書寫也要遵循氧化還原反應的書寫原則，即電子守恒、電荷守恒和質量守恒。具體來看，第一步，找到是什么微粒失去（或得到）多少電子被氧化（或還原）成什么微粒;第二步，看環境找到用什么微粒來配平電荷守恒;第三步，同樣看環境找到用什么微粒來配質量守恒。

例 以熔融Na2CO3 為電解質的乙醇燃料電池具有廣泛的應用，寫出負極的電極反應式：。

解析：第一個“三步”，根據題意可知，燃料電池為原電池裝置，負極發生氧化反應。第二個“三步”，步驟一，找到1molCH3CH2OH失去12mole-被氧化成2molCO2，表達為：CH3CH2OH-12e-=2CO2。步驟二，看環境，以熔融Na2CO3為電解質，則用CO32-來配平電荷守恒并調整質量守恒，表達為：6CO32-+CH3CH2OH-12e-=8CO2。步驟三，看環境，用水配平質量守恒，表達為：6CO32-+CH3CH2OH-12e-=8CO2+3H2O。

假如該題將“熔融Na2CO3為電解質”改為“NaOH溶液為電解質”，則乙醇被氧化成“CO32-”，電荷守恒用“OH-”來配平，則負極的電極反應式為：16OH-+CH3CH2OH-12e-=2CO32-+11H2O。由此可見，在書寫的三個步驟中無論哪一步都要注意題給環境，這也是學生答題經常踩到的雷區，教師應對學生多加訓練，增強學生答題的敏感度。

面對錯綜復雜的電極反應，教師只要幫助學生立足基礎，走好兩個“三步”，才能以不變應萬變，提升學生的綜合能力。

參考文獻：

[1]浙江省基礎教育課程改革專業指導委員會制定.浙江省普通高中學科教學指導意見[M].浙江：浙江教育出版社，2012

[2]倪全芬.如何正確書寫電極反應式[J].高中數理化，2013 （19）.