电极反应式的书写技巧

张亚奇

在高中化学教学中，电极反应式的书写是学习的重点和难点，许多学生都感到困难。实际上，快速、正确书写原电池和电解池的电极反应式是有一些基本原则的，具体如下：

（1）原电池的负极发生氧化反应，正极发生还原反应；电解池的阳极发生氧化反应，阴极发生还原反应。

（2）通常状况下，电解池中阳极发生氧化反应先后的顺序是：活泼电极>S■>I■>Br■>Cl■>OH■>含氧酸根>F■；阴极发生还原反应的先后顺序是：Ag■>Fe■>Cu■>H■>……>Fe■>……

（3）电极反应式作为一种特殊的离子反应方程式，必然应遵循质量守恒、电荷守恒规律。

（4）两极反应相加，应是原电池或电解池发生的总反应式。

下面我们以一些习题为例，从中体会电极反应式的书写技巧。

一、原电池电极反应式

负极电极是还原材料失去电子被氧化发生氧化反应，正极电极反应要分析电极材料的性质：若电极材料是强氧化性材料，则是电极材料得电子被还原，发生还原反应；若电极材料是惰性的，再考虑电解质溶液中的阳离子是否能与负极材料反应，则是溶液中的阳离子得电子，发生还原反应；若不能与负极材料反应，则考虑空气中的氧气，由氧气得电子，发生还原反应。

例1：分别写出以下四幅图中发生的电极反应。

分析：图（1）中，Mg比Al活泼，失去电子，H■得电子，正极：2H■+2e■=H■，负极：Mg-2e■=Mg■，总反应：Mg+2H■=Mg■+H■。

图（2）中，Mg不与NaOH溶液反应，Al失电子，H■O得电子，正极：6H■O+6e■=3H■↑+6OH■，负极：2Al+8OH■-6e■=2AlO■■+4H■O。总反应：2Al+2OH■+2H■O=2AlO■■+3H■↑

图（3）中，Fe被钝化，Cu失电子，NO■■得电子，总反应：Cu+4H■+2NO■■=2NO■↑+Cu■+2H■O，正极：4H■+2NO■■=2NO■↑+2H■O，负极：Cu-2e■=Cu■。

圖（4）中，发生的是吸氧腐蚀，Fe失电子，O■得电子，正极：O■2H■O+4e■=4OH■，负极：2Fe+4OH■-4e■=2Fe（OH）■↓，总反应：2Fe+O■+2H■O=2Fe（OH）■↓。

例2：CH■燃料电池是用导线相连的两个铂电极插入KOH溶液中，然后向两极分别通入CH■、O■构成。请写出该电池的相关电极反应式。

分析：该电池的总反应历程如下，CH■+2O■=CO■+2H■O，CO■+2KOH=K■CO■+H■O，总反应为：CH■+2O■+2OH■=CO■■+3H■O。O■在正极得电子，反应历程如下：2O■+8e■=8O■，8O■+4H■O=8OH■，所以，正极反应式：2O■+4H■O+8e■=8OH■；负极可以由总反应减去正极反应式得到，负极反应式：CH■+10OH■-8e■=CO■■+7H■O。

例3：阿波罗宇宙飞船上使用的是氢氧燃料电池，其电池总反应为：2H■+O■=2H■O，电解质溶液为KOH溶液，其电极反应式分别为：

负极？摇？摇 ？摇？摇？摇？摇？摇？摇，正极？摇？摇 ？摇？摇？摇 ？摇？摇？摇。

若电解质溶液改为稀H2SO4，其电极反应式分别为：

负极？摇 ？摇？摇？摇？摇？摇？摇？摇，正极？摇？摇？摇？摇？摇？摇 ？摇？摇。

分析：电解质溶液为碱性，在书写电极反应式时可出现OH■，但不能出现H■；同时，电解质溶液为酸性，在书写电极反应式时可出现H■，但不能出现OH■。

答案：H■-2e■+2OH■=2H■O（反应历程：H■-2e■=2H■，2H■+2OH■=2H■O）；

O■+2H■O+4e■=4OH■（反应历程：O■+4e■=2O■，2O■+2H■O=4OH■）；

H■-2e■=2H■

O■+4e■+4H■=2H■O（反应历程：O■+4e■=2O■，2O■+4H■=2H■O）。

例4：一次性电池锌银电池，负极是锌，正极是Ag■O，电解质是KOH，请写出该电池的相关电极反应式。

分析：锌是还原剂，在负极失电子，反应历程如下：Zn-2e■==Zn■，Zn■+2OH■==Zn（OH）■，

Zn（OH）■=ZnO+H■O，所以负极反应式：Zn+2OH■-2e■=ZnO+H■O。Ag■O是氧化剂，在正极得电子，反应历程如下：Ag■O+2e■=2Ag+O■，O■+H■O=2OH■，所以正极反应式：Ag■O+H■O+2e■=2Ag+2OH■。正极反应式和负极反应式相加可以得到总反应式：

Zn+Ag■O=2Ag+ZnO。

例5：铅蓄电池是由两组平行排列的栅状铅合金极板作为主架，正极板上覆盖PbO■，负极板上覆盖Pb，电解质是硫酸。其充、放电原理可用下列化学方程式表示：

Pb+PbO■+2H■SO■ 2PbSO■+2H■O，请写出其充、放电

时相应的电极反应式。

分析：放电时，铅蓄电池作为原电池，充电时作为电解池。写电极反应式时，先把总反应改写成离子方程式：Pb+PbO■+4H■

+SO■■ 2PbSO■+2H■O，然后从较简单的单质铅电极入手，

然后根据电极反应的可逆性，进行变形写出其他电极反应式。

答案：负极：Pb+SO■■-2e■=PbSO■（反应历程：Pb-2e■=Pb■，Pb■+SO■■=PbSO■）

正极：PbO■+SO■■+4H■+2e■=PbSO■+H■O（由总反应式减去负极反应式得到）

阳极：PbSO■+H■O-2e■=PbO■+SO■■+4H■（正极的逆反应）

阴极：PbSO■+2e■=Pb+SO■■（负极的逆反应）

二、电解池电极反应式

电解质导电的实质：对电解质溶液（或熔融态电解质）通电时，电子从电源的负极沿导线流入电解池的阴极，电解质的阳离子移向阴极得电子发生还原反应；电解质的阴离子移向阳极失去电子（有的是组成阳极的金属原子失去电子）发生氧化反应，电子从电解池的阳极流出，并沿导线流回电源的正極。这样，电流就依靠电解质溶液（或熔融状态电解质）里阴、阳离子的定向移动而通过溶液（或熔融态电解质），所以电解质溶液（或熔融态电解质）的导电过程，就是电解质溶液（或熔融态电解质）的电解过程。

例6：如下图所示是电解CuCl■溶液的装置，其中c、d为电极，根据要求写出相应的电极反应式。

（1）若c、d为石墨电极，阳极：？摇 ？摇，

阴极：？摇 ？摇；

（2）若c、d为铜电极，阳极：？摇 ？摇；

阴极：？摇 ？摇。

分析：若c、d为石墨电极，电极为惰性电极不参与电极反应，溶液中的离子放电，且Cl■比OH■优先，若c、d为铜电极，阳极为活泼电极，Cu参与电极反应并放电，溶液中的离子不放电。

答案：（1）2Cl■-2e■=Cl■↑，Cu■+2e■=Cu

（2）Cu-2e■=Cu■，Cu■+2e■=Cu

例7：以石墨为电极电解1L1mol/L的NaCl溶液，并收集两个电极处所生成的气体，两极所收集气体的体积分别为V（阴）、V（阳）∶当V（阴）∶V（阳）=3∶2时，写出相应的电极反应式。

分析：电解NaCl溶液时，阴极总是H■放电，得到电子；而阳极存在Cl■、OH■，Cl■优先OH■放电，当Cl■放电失电子时，两极所收集的气体体积相等，Cl■完全消耗完后，OH■放电，此时两极所收集的气体体积不相等，当V（阴）：V（阳）=3∶2时，阳极应该是OH■放电。

答案：阴极：4H■+4e■=2H■；阳极：4OH■-4e■=O■+2H■O

以上，我们以七道比较典型的题目讲解了电极反应式的书写技巧。我们可以发现，电极反应式的书写是有一定规律的，只要我们认真体会，多做一些有针对性的题目，多思考，善于迁移，完全可以写好电极反应式。