如何书写原电池电极反应式

刘芳　杜晓东

摘 要：高中阶段如何书写原电池电极反应式本就是难点，从电极与电解质溶液反应情况的角度出发，阐述了三种情况下的原电池的电极反应式的书写。

关键词：高中；原电池构成条件；电极材料；电解质溶液

记得十多年前曾经做过一道选择题，选出是原电池的装置，当中有一个选项就是下列装置：

答案没有该选项，而我认为该答案应该入选，就此答案和其他老师争执不下，争执不下的原因是有老师认为该装置没有自发进行的氧化还原反应，而我认为该装置正极应该是氧气参与反应。为了验证该装置是否是原电池装置，我专门到实验室组装出该装置，结果产生了电流，证明我的说法是正确的。

众所周知，构成原电池的条件有四条：

1.有两个活泼性不同的电极；

2.有电解质溶液；

3.形成闭合回路；

4.有自发进行的氧化还原反应。

但是，高中生往往对“自发进行的氧化还原反应”这句话片面地理解为某个电极可以和电解质溶液反应，但是也有两个电极都不和电解质溶液反应的原电池，学生就不容易理解，比如钢铁生锈的原理、燃料电池的工作原理，学生理解就比较困难，干脆就死记硬背。正是因为理解的片面性，导致学生在书写某些原电池的电极反应式时出现了问题。经过多年的教学，我认为在高中阶段构成原电池的条件只要记住三条就可以了：

1.有两个活泼性不同的电极；

2.有电解质溶液；

3.形成闭合回路。

至于第四条，没有必要记，因为如果针对电极和电解质溶液反应的情况进行分类，再来书写电极反应式，学生根本不需要记住“有自发进行的氧化还原反应”，就能解决比较多的问题，起到事半功倍的效果。下面就电极材料和电解质溶液反应分成三种情况：

一、两个电极本身都可以和电解质溶液发生反应

此类电池常见的有蓄电池、干电池、纽扣电池等。这类电池的电极材料往往都为金属或金属化合物。往往（较活泼）金属做负极，较不活泼金属或金属氧化物作正极。注意电解质溶液对电极反应的影响（如生成难溶物、难电离物等）。如Zn-Fe-H2SO4原电池中，Zn作负极，Fe作正极，再如铅蓄电池：

Pb作负极：Pb+SO42--2e-=PbSO4

PbO2作正极：PbO2+4H++SO42-+2e-=PbSO4+2H2O

二、只有一个电极材料可与电解质溶液反应

此类电池是负极与电解质溶液反应而正极不参加反应。金属作为负极失去电子变成金属阳离子，若生成的金属阳离子可以和电解质溶液反应，则还可生成其他产物；在正极上是电解质溶液中的某些粒子得到电子变成单质或化合物或离子等。

如Zn-Cu-H2SO4原电池：

负极（Zn片）：Zn-2e-=Zn2+

正极（Cu片）：2H++2e=H2↑

再如Mg-Al-NaOH原电池中，虽然Mg比Al活泼，但是Mg不与NaOH溶液反应，而Al可与NaOH溶液反应，所以Al作负极，而Mg作正极。

负极反应式：2Al-6e-+8OH-=2AlO2-+4H2O

正极反应式：6H2O+6e-=6OH-+3H2↑

总反应：2Al+2NaOH+2H2O=2NaAlO2+3H2↑

三、两个电极本身都不和电解质溶液发生反应

此类电池的正极往往都是氧气参与反应。但是一定要考虑电解质溶液的酸碱性，一般情况下，电解质溶液若为酸性，正极反应式为：O2+4e-+4H+=2H2O；电解质溶液若为碱性，正极反应式：O2+2H2O+4e-=4OH-。

如钢铁的生锈（中性或弱酸性甚至碱性）：负极：Fe-2e-=Fe2+

正极：O2+4e-+2H2O=4OH-

再如燃料电池，燃料参与负极反应，而氧气参与正极反应。

例如，经常考查的氢氧燃料电池：

1.电解质是KOH溶液（碱性电解质）

负极的电极反应式为：H2-2e-+2OH-=2H2O

正极的电极反应式为：O2+H2O+4e-=4OH-

2.电解质是H2SO4溶液（酸性电解质）

负极的电极反应式为：H2+2e-=2H+

正极的电极反应式为：O2+4H++4e-=2H2O

但是总反应都为2H2+O2=2H2O

其他燃料电池的书写类似，如甲烷燃料电池，可以采用上述方法进行电极反应式的书写。

通过对电极材料与电解质溶液的反应情况的分类，让学生更加清楚原电池原理，在学习中加强练习，从而逐渐掌握电极反应式的书写方法，为高考中少失分、多拿分奠定基础。

参考文献：

[1]任志强.“原电池”知识复习中应关注的几个“不一定”[J].化学教学，2009（07）.

[2]席定芳.浅谈原电池电极反应的写法技巧[J].凯里学院学报，2010（03）.

[3]彭以勇.浅析原电池电极反应式的书写及应用[J].理科考试研究，2013（17）.

编辑 薄跃华