【电化学中电极反应式的书写方法和技巧】电化学电极方程式书写

时间：2019-02-08 03:22:19　来源：雅意学习网本文已影响人

　　电化学中的电极反应式的书写不仅与电极材料有关，而且与电解质溶液有关即与溶液的酸碱性有关，是中学化学中的一个比较复杂的问题，学生总是望而止步。因此，如何确定电极反应及怎样书写电极反应方程式也就成了教学中的一个难点。我结合自己多年的教学经验谈谈电极反应方程式的书写方面的一些方法和技巧，供大家参考。
　　一、原电池和电解池的两极的变化
　　1.在原电池中，要弄清“谁”在负极失（失电子）、升（化合价升高）、氧（被氧化，发生氧化反应，生成氧化产物），“谁”在正极得（得电子）、降（化合价降低）、还（被还原，发生还原反应，生成还原产物）。在原电池中根据自发的氧化还原反应判断：还原剂在负极失、升、氧；氧化剂在正极得、降、还。
　　2.在电解池中，要弄清“谁”在阳极失、升、氧，“谁”在阴极得、降、还。根据阴极和阳极的放电顺序判断：金属阳极或阴离子在阳极失、升、氧：阳离子在阴极得、降、还。
　　即：阳极：金属阳极（Pt、Au除外)＞S＞I＞Cl＞OH＞含氧酸根>F。
　　阴极：Ag＞Fe>Cu＞H（浓）>Pb>Sn＞Fe＞Zn＞H>Al＞Mg>Na>Ca>K。
　　二、书写电极反应式的三个关键问题
　　1.原电池根据自发氧化还原反应找出在负极和正极发生氧化反应和还原反应的物质。电解池根据阴极和阳极的放电情况，找出在阴极和阳极发生还原反应和氧化反应的物质或离子。
　　2.考虑对应的氧化产物或还原产物能否和介质反应，如果反应要写反应以后的产物。
　　3.通过比较电极反应的左边和右边氧原子数目的多少，根据溶液的酸碱性，按结合氧、提供氧的方法，调平两边的氧原子和氢原子。
　　（1）结合氧的物质是：HO或H
　　中性或碱性环境：1 mol HO结合1mol O转化成2mol OH
　　酸性环境：2 mol H结合1mol O转化成1mol HO
　　（2）提供氧的物质是：HO或OH
　　中性或碱性环境：2mol OH提供1molO转化成1 mol HO
　　酸性环境： 1 mol HO提供1mol O转化成2mol H
　　4.通过原子守恒、电荷守恒配平电极反应式。
　　三、常见电化学中电极反应式的书写
　　（一）原电池中电极反应式的书写
　　1.负极参与反应，正极不参与反应：在这类原电池中，负极的电极材料：失、升、氧，一般为金属；正极本身不参与反应，只起导体的作用，正极周围的离子或分子（如：H、Cu、O、Cl，等等）得、降、还。
　　例1.写出以Al、空气，海水为能源的海水电池的电极反应式。
　　解：还原剂：Al作负极：失、升、氧，对应的氧化产物为：Al与介质海水不反应。
　　负极：4Al-12e=4Al
　　氧化剂：O在正极：得、降、还，对应的还原产物为O，需要考虑结合氧的问题，由于反应环境呈弱碱性，所以用6 mol HO结合6mol O生成12mol OH。
　　正极：3O+12e+6HO=12OH。
　　2.正极和负极都参与反应：这类电池的两电极材料分别由金属和金属的化合物组成。金属作为负极：失、升、氧。金属的化合物作为正极：得、降、还。
　　例2.铅蓄电池（放电），负极是Pb，正极是PbO、HSO是电解质，写出该电池的电极反应。
　　解：还原剂：Pb作负极：失、升、氧，对应的氧化产物为：Pb，与介质中的SO反应结合成：PbSO沉淀。负极：Pb-2e+SO=PbSO。
　　氧化剂：PbO在正极：得、降、还，对应的还原产物为：Pb，与介质中的SO反应结合成：PbSO沉淀。且反应环境呈酸性，所以用4mol H结合2mol O生成2molHO。
　　正极：PbO+2e+4H+ SO=PbSO+2HO
　　3.正极和负极都不参与反应：电池的电极材料均为惰性材料，且为同一材料，但在两极周围的物质有差别。负极周围的物质有还原性：失、升、氧，正极周围的物质有氧化性：得、降、还。
　　例3.氢氧燃料电池，分别以KOH和HSO作电解质溶液。
　　解：（1）KOH作电解质溶液
　　还原剂：H在负极；失、升、氧，对应的氧化产物为：H，与反应环境中的OH不能共存，要反应生成HO。负极：2H-4e+4OH=4HO。
　　氧化剂：O在正极；得、降、还，由于反应环境呈碱性，所以用2mol HO结合2mol O生成4mol OH。正极：O+4e+2HO=4OH。
　　（2）HSO作电解质溶液
　　还原剂：H在负极；失、升、氧，对应的氧化产物为；H负极：2H-4e=4H。
　　氧化剂：O在正极；得、降、还，由于反应环境呈酸性，所以用4mol H结合2mol O生成2mol HO。正极：O+4e+4H=2HO。
　　练习：甲烷、空气、燃料电池，写出分别以KOH和HSO作电解质溶液的电极反应式。
　　（二）电解池中电极反应式的书写
　　1.阴极和阳极都不参与反应。即为惰性电极，还原性强的离子或者分子在阳极上失、升、氧，发生氧化反应；氧化性强的离子或者分子在阴极上得、降、还，发生还原反应。
　　例4.分别用惰性电极电解硫酸溶液、氢氧化钠溶液，写出电极反应式。
　　解：（1）硫酸溶液
　　根据阴离子的放电顺序判断：水电离出的OH在阳极：失、升、氧，对应的氧化产物为：氧气。阳极：2HO-4e= O↑+4H
　　根据阳离子的放电顺序判断。硫酸提供的H在阴极：得、降、还，对应的还原产物为：氢气。阴极：4H+4e= 2H↑
　　（2）氢氧化钠溶液
　　根据阴离子的放电顺序判断：氢氧化钠提供的OH在阳极：失、升、氧，对应的氧化产物为：氧气。阳极：4OH-4e= 2HO+ O↑。
　　根据阳离子的放电顺序判断：水电离出的H在阴极：得、降、还，对应的还原产物为：氢气。阴极：4HO +4e= H↑+4OH。
　　2.阳极参与反应，阴极不参与反应。此时阳极为金属，金属阳极失、升、氧，生成对应的金属阳离子；阴极按阳离子的放电顺序判断。如：电解法精炼铜的电极反应式。
　　（三）研究原电池和电解池的电极反应可以发现以下规律
　　1.正极反应还可由原电池反应减去负极反应直接、迅速获得。
　　阴极反应还可由电解池反应减去阳极反应直接、迅速获得。
　　2.充电时相当于电解池，由于电解反应就是该原电池反应的逆反应，因此电解（充电）时的电极反应也必定就是该原电池电极反应的逆反应，故又可迅速写出电解池的阴极反应与原电池负极的电极反应推得。
　　总之，就电化学中电极反应式的书写来说，我们一要分清是原电池还是电解池，二弄清书写电极反应式的三个问题，电极反应方程式的书写就可以迎刃而解。
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