电极反应式书写的一般原则

电极反应式书写的一般原则

陕西省陇县中学721200 魏芳年

在电化学中电极反应式的书写一般要根据原电池，电解池工作原理入手。即原电池：负极发生氧化反应，正极发生还原反应；电解池：阳极发生氧化反应，阴极发生还原反应。整个过程中得失电子守恒。按一般思路为:确定电极，再考虑电解质中阴阳离子的流动情况，排出各极周围微粒放电顺序，写出电极反应式。但对学生而言，难以理解和掌握，所以不妨教给书写的一般原则，便于学生理解和应用。现将书写的一般原则归纳如下：

一加和性原则

根据得失电子守恒，总反应式应是两个电极反应式之和，若已知一个电极反应式，可用总反应式减去一个已知电极反应式得出另一个电极反应式。

例1:熔融盐燃料电池具有很高的发电效率，因而可用li2CO3和Na2CO3的熔融盐混合物作电解质，CO为阳极燃气，空气与CO2的混合物混合物为阴极燃气，制得６５０o C工作的燃料电池，完成有关的电极反应式：

阳极反应式：2CO+ 2 CO32- = 4CO2+4e-

阴极反应式：O2+2 CO2+4e-= 2CO32-

总反应式：2CO+ O2=2 CO2

解析：采用逆向思维，由题意知：阳极气体和阴极气体反应生成CO2，而CO2又不与li2CO3和Na2CO3的熔融盐混合物反应，所以，总反应式：2CO+ O2=2 CO2，根据加和性原则，用总反应式减去阳极电极反应式得出阴极电极反应式：O2+2 CO2+4e-= 2CO32-

二能否共存原则

电极反应式的书写必须考虑介质环境，因为物质得失电子后在不同的介质环境中所存在的形式不同．

例２：已之原电池总反应式为：ＣＨ４＋２Ｏ２＝ＣＯ２＋２Ｈ２０

（１）电解质溶液为ＫＯＨ溶液

（２）电解质溶液为Ｈ２ＳＯ４溶液

分别写出该原电池的电极反应式

解析：根据原电池总反应式可知：在反应中ＣＨ４被氧化，Ｏ２被还原，则ＣＨ４应在负极参加反应，Ｏ２应在正极参加反应，又根据能否共存原则：在碱性溶液中ＣＯ２不可能存在，也不可能有Ｈ＋存在．

故负极反应式为：ＣＨ４＋１０ＯＨ――８ｅ－＝ＣＯ３２－＋７Ｈ２Ｏ正极反应式为：２Ｏ２＋４Ｈ２０＋８ｅ－＝８ＯＨ－

若电解质溶液为酸性溶液，根据能否共存原则，不可能有ＯＨ－参加反应或生成．

负极反应式为：ＣＨ４＋２Ｈ２Ｏ－８ｅ－＝ＣＯ２＋８Ｈ＋

正极反应式为：２０２＋８Ｈ＋＋８ｅ＿＝４Ｈ２Ｏ

三加氧失氧原则

１加氧时就在反应物中加ＯＨ―或Ｈ２Ｏ

在中性或碱性溶液中加ＯＨ－（２ＯＨ―=Ｈ２０＋Ｏ２－）例３：＂纽扣＂电池以ＫＯＨ溶液为电解质溶液，其总反应式：

Ｚn＋２Ａg２Ｏ+Ｈ２０＝２Ａg＋Ｚn（ＯＨ）２，根据加氧原则，负极反应式为：

Ｚn＋２ＯＨ――２e－＝Ｚn（ＯＨ）２

酸性溶液中加Ｈ２０（Ｈ２０=２Ｈ＋＋Ｏ２－）

例４：铅蓄电池以Ｈ２ＳＯ４为电解质溶液，其充电时，总反应式为：２ＰbＳＯ４＋２Ｈ２０＝Ｐb＋ＰbＯ２＋２Ｈ２ＳＯ４

其阳极反应式：ＰbＳＯ４＋２Ｈ２０－２ｅ－=ＰbＯ２＋ＳＯ４２－＋４Ｈ＋2失氧时在反应物中加Ｈ２０和Ｈ＋

A :在中性或碱性溶液中加Ｈ２０或Ｈ＋(Ｈ２０＋Ｏ２－=2ＯＨ―)

例5:如＂纽扣＂电池(碱性):正极反应式为：２Ａg２Ｏ＋Ｈ２０+2ｅ＿＝２Ａg ＋2ＯＨ―

B: 在酸性溶液中加Ｈ＋(2Ｈ＋＋Ｏ２－=Ｈ２０)

例6: 铅蓄电池在放电时的总反应式为：

Ｐb＋ＰbＯ２＋２Ｈ２ＳＯ４=２ＰbＳＯ４＋２Ｈ２０

其正极反应式为：ＰbＯ２＋ＳＯ４２－＋４Ｈ＋+2ｅ＿＝ＰbＳＯ４＋２Ｈ２０四中性吸氧反应生碱原则

例6:1991年,我国首创以AI,空气,海水为原料组成的新型电池,用作航海标志灯.这种海水电池的能量比干电池高20-50倍,试写出该电池的电极反应式.解析:此电池是在海水中性环境中通过AI吸氧而建立起来的,

其负极反应式为：AI-3ｅ＿＝AI3+

正极反应式为：2Ｈ２０+０２＋4ｅ＿＝4ＯＨ―

(说明银锌电池,铁的吸氧腐蚀等都符合该原则)

五:自发性原则

如果以较活泼金属(金属活动顺序表中H以前的)作原电池的电极材料,一般以能自发地与电解质溶液起反应的电极材料作负极,如果正负极材料都能电

解质溶液起反应,则较较活泼金属材料作负极.

例7:Mg和AI用导线连接后分别平行插入到不同的电解质溶液中均能形成原电池,请写出电解质溶液为(1)稀Ｈ２ＳＯ４,(2)浓NaOH溶液时的电极反应式为

解析:电解质为稀Ｈ２ＳＯ４时: Mg和Al都能与稀Ｈ２ＳＯ４反应,但Mg比AI 活泼,所以,, Mg作负极, AI作正极,电极反应式为:

负极: Mg－２ｅ－=Mg2+正极: 2Ｈ＋+2ｅ＿＝H2

:电解质为浓NaOH溶液时: Mg不能与浓NaOH溶液反应,而AI为两性金属,能与浓NaOH溶液反应,所以AI为负极, Mg为正极.

负极反应式为: AI+4ＯＨ―－3ｅ－= AIO2-+2Ｈ２０

正极反应式为:2Ｈ２０+２ｅ－=Ｈ２+2ＯＨ―

六:竞争性原则

1 阳极产物的判断:首先看电极,当以较活泼金属(除Pt和Au外)作电解池的阳极材料时,则电极材料失电子,电极被溶解.如果是惰性电极(Pt和Au和石墨),则要看溶液中阴离子的失电子能力,其失电子能力由强到弱的顺序为: S2- >I- >Br- >Cl- >OH- >含氧酸根>F-

2阴极产物的判断:直接根据阳离子的放电顺序进行判断, 阳离子的放电顺序:Ag+>Hg2+>Fe3+>Cu2+>H+>Pb2+>Sn2+>Fe2+>Zn2 +>Al3+>Mg2+>Na+>Ca2+>K+例8:下列关于实验现象的描述不正确的是( )

A 把铜片和铁片紧靠在一起浸入稀硫酸中,铜片表面出现气泡.

B用锌片作阳极,铁片作阴极,电解氯化锌溶液,铁片表面出现一层锌.

C把铜片插入三氯化铁溶液中,在铜片表面出现一层锌.