电化学中电极反应的书写原则、方法和技巧
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电化学中电极反应的书写原则、方法和技巧
发表时间：2012-10-16T15:25:23.513Z 来源：《中学课程辅导*教学研究》2012年14期 作者： 张在彬 [导读] 电化学知识一直是高考考纲中所要求的重点内容，是近年高考的热点，电极反应方程式的书写更是考查的重点，多年来保持了较高 的稳定性。
电化学知识一直是高考考纲中所要求的重点内容，是近年高考的热点，电极反应方程式的书写更是考查的重点，多年来保持了较高的稳定性。从高考和平时的练习检测情况来看，学 生对电极反应方程式的书写知识掌握得非常不好，考试失分情况非常严重，电极反应方程式的书写已成为学生学习这部分知识的拦路虎，直接影响考试的成绩。笔者结合多年的教学经验 和对近些年高考原题的研究，谈谈电极反应方程式的书写原则、方法和技巧，仅供参考。
调整之后得：CH3OH＋8OH_ -6e-=CO32-＋6H2Oห้องสมุดไป่ตู้(2)有时先写出正极反应式，再写出负极反应式。许多有机物作为燃料电池的燃料，如甲烷、乙烷、丁烷、乙醇等，空气作为氧化剂，可以先写出正极反应式，再用这些物质在氧 气中燃烧的化学方程式减去正极反应式，结合电解质溶液的酸碱性，即可快速写出负极反应式。 3.电解池中电极反应式的书写 (1)首先看阳极材料，如果阳极是活泼电极(金属活动顺序表Ag以前，金属活动顺序由强到弱：铯最强，然后是稀土、钡、铷，再然后是钾〉钙〉钠〉镁〉铝〉铍〉锰〉锌〉铁〉 钴〉镍〉锡〉铅〉(氢)〉铜〉汞〉银〉铂〉金)，则应是阳极失电子，阳极不断溶解，溶液中的阴离子不能失电子。 (2)如果阳极是惰性电极(Pt，Au，石墨)，则应是电解质溶液中的离子放电，应根据离子的放电顺序进行书写电极反应式。 阳极(惰性电极)发生氧化反应，阴离子失去电子被氧化的顺序为：S2-＞SO32-＞I-＞Br-＞Cl-＞OH-＞水电离的OH-＞含氧酸根离子＞F-。 阴极发生还原反应，阳离子得到电子被还原的顺序为：Ag+＞Hg2+＞Fe3+＞Cu2+＞(酸电离出的H+)＞Pb2+＞Sn2+＞Fe2+＞Zn2+＞(水电离出的H+)＞Al3+＞Mg2+＞Na+＞Ca2+＞K+。 (注：在水溶液中Al3+，Mg2+，Na+，Ca2+，K+这些活泼金属阳离子不被还原，这些活泼金属的冶炼往往采用电解无水熔融态盐或氧化物而制得)。 4.可充电电池电极反应式的书写 可充电电池是联系原电池与电解池的桥梁，它也是电化学知识的重要知识点。放电为原电池反应，充电为电解池反应。原电池的负极反应与电解池的阴极反应，原电池的正极反应与 电解池的阳极反应互为逆反应。学生按前面的方法能书写放电(即原电池)的电极反应式，就能写出充电(即电解池)的电极反应式。 纵观历年高考试题可发现，解可充电电池试题的关键在于能否正确书写电极反应式。书写电极反应式的关键是能否正确书写放电时的电极反应式。要正确书写放电时的电极反应式， 既要弄清得失电子的物质，还要特别注意电极产物是否与电解质溶液共存，要写出实际存在的电极反应式。然后根据原电池的负极反应与电解池的阳极反应、原电池的正极反应与电解池 的阴极反应互为逆反应，即可快速写出充电时的电极反应式。各电极反应式顺利写出以后，即可正确解题。 作者单位：陕西省石泉县石泉中学 邮政编码：725200
一、电极反应式书写的原则 电极反应都是氧化还原反应，其反应方程式属于化学用语的一种，书写时要遵循质量守恒、电子守恒及电荷守恒。除此之外还要遵循：
1.加和性原则：两电极反应式相加，消去电子后得电池总反应式。利用此原则，电池总反应式减去已知的一电极反应式得另一电极反应方程式。 2.共存性原则：碱性溶液中CO2不可能存在，也不会有H+参加反应或生成；同样酸性溶液，不会有OH—参加反应或生成。根据此原则，物质得失电子后在不同的介质环境中所存 在的形式不同。我们可以根据电解质溶液的酸碱性来书写，确定H2O，OH—，H+ 在方程式的左边还是右边。 二、电极反应式书写的方法和技巧 分析池的类型，明确电极名称是正确书写电极反应式的前提，只有明确了池的具体类型，才能准确描述电极名称及电极反应式的书写。严格意义上讲，池有两类，即原电池与电解 池。原电池反应与电解池反应互为相反过程，但不可逆。原电池属于放电反应，是自发的氧化还原反应；电解池属于充电反应，是非自发的氧化还原反应。原电池的电极名称分别是正 极、负极；电解池的电极名称分别是阴极、阳极。判断池的类型主要是看外电路上是否有电源，若有，则为电解池，否则为原电池；有时也可通过关键词语“放电”或“充电”来判断， 放电的为原电池，充电的为电解池。但有时题中不明显，则需要根据元素化合物知识分析氧化还原反应能否自发才能明确。 1.原电池电极反应式的书写 原电池是一个将化学能转变为电能的装置，是将一个能自发进行的氧化还原反应的氧化反应和还原反应分别在原电池的负极和正极上发生，从而在外电路中产生电流的装置。根据原 电池的定义和装置特点，我们可以按照以下的步骤书写原电池的电极反应方程式： (1)判断原电池的正负极 负极：活泼性较强金属的一极；电子流出(或电流流入)的一极；电解质溶液中阴离子移向的一极；电极不断溶解或质量不断减少一极；发生氧化反应的一极。 凡有金属参与的原电池反应一般较活泼金属做负极： 如：(1)Mg、Al在酸性(非氧化性酸)环境中构成原电池活泼金属做负极。 解析：在酸性环境中Mg比Al活泼，其反应实质为Mg的析氢腐蚀： 负极：Mg-2e-=Mg2+ 正极：2H++2e-=H2↑ 总反应式：Mg+2H+=Mg2+H2↑ 铜锌原电池就是这样的原理。 (2)较活泼金属不一定做负极，要看哪种金属自发发生反应： 如：Mg、Al在碱性环境中构成的原电池，相对不活泼的Al做负极。 解析：在碱性环境中Al比Mg活泼，其反应实质为Al与碱溶液的反应： 2Al+2OH-+6H2O=2AlO2-+3H2↑+4H2O 负极：2Al+8OH--6e-= 2[Al(OH)4]正极：6H2O+6e-=3H2↑+6OH注意：Al-3e-=Al3+，此时Al3+在碱性环境不能稳定存在，会与OH-(过量)结合转化为[Al(OH)4]-。 2.燃料电池电极反应式的书写 (1)关键是负极的电极反应式书写。因为我们知道，一般的燃料电池大多是可燃性物质与氧气及电解质溶液共同组成的原电池，虽然可燃性物质与氧气在不同的电极反应，但其总 反应方程式应该是可燃物在氧气中燃烧。当然，由于涉及电解质溶液，所以燃烧产物可能还要与电解质溶液反应，再写出燃烧产物与电解质溶液反应的方程式，从而得到总反应方程式。 这一步对大多数学生而言没什么难度。由于在反应中氧气由0价变为－2价，得电子，即O2作氧化剂是正极，接下来我们即可写出正极的电极反应式：①若此时电解质溶液为酸性，则反应 过程可以理解为：正极上首先发生：O2+4e- =2O2-，由于在酸性环境中大量存在H+，故O2-会与H+结合成H20，故正极反应式应为：O2+4e+4H+ =2H2O；②当然若电解质为中性或碱性 时，则正极反应式就应只是O2+4e+2H2O=4OH_。此时负极的反应式就可以由总电极方程式减去正极的电极方程式得到(注意此时唯一值得注意的是要将方程式中的氧气抵消掉)。又称为加 减法书写电极反应式：如，熔融盐燃料电池具有高的发电效率，因而受到重视，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的混合气为阴极助燃气，制得 在650℃下工作的燃料电池。完成有关的电池反应：阳极电池反应式：2CO+2CO32－=4CO2+4e－阴极反应式________________；总反应式_____________________。 解析：此题中直接书写阴极的电极反应较困难，而总反应式的书写比较容易，在此不妨打破常规，进行逆向思维。先写出难度较小的总反应式，再根据题给条件的阳极电极反应式 书写阴极反应式。 由于阳极气和阴极气反应后生成CO2不和Li2CO3和Na2CO3的熔融盐混合物反应，所以总反应式就是2CO+02＝2CO3－(2CO+2CO32－=4CO2+4e－)就能得到阴极电极反应式：O2+4e－ +CO2=CO32－ 再如：由甲醇和氧气以及强碱作电解质溶液的新型手机电池。 解析：CH3OH+O2=CO2+H2O……① 但CO2在碱性环境中不存在，会与OH-反应生成CO32CO2+2OH_ =CO32-+H2O……② 故将①、②式进行叠加即为总反应： 2CH3OH+3O2+4OH-=2CO32-+6H2O ……③ 由于正极反应式为氧气得电子的反应：O2+2H2O+4e-=4OH_……④ 由于电解质溶液为碱性，所以正极的产物不再进一步反应，则负极的反应式为总反应方程式减去正极的反应式得到：2CH3OH+3O2＋4OH_-3O2-6H2O-12e-=2CO32-+6H2O-12OH_
摘要：电化学中电极反应式的书写是学生学好电化学的重点和难点，同时也是教学的重点和难点，这部分知识还是高考的热点题型，包括原电池、电解池、电镀池以及燃料电池的电极反 应。针对学生平时练习和考试中易出错的电极反应式书写这一知识点，阐述电极反应式书写的原则、方法和技巧及其中应注意的一些问题，利用具体典例对方法和技巧进行展示。 关键词：电极反应式；书写；原则；方法和技巧
发表时间：2012-10-16T15:25:23.513Z 来源：《中学课程辅导*教学研究》2012年14期 作者： 张在彬 [导读] 电化学知识一直是高考考纲中所要求的重点内容，是近年高考的热点，电极反应方程式的书写更是考查的重点，多年来保持了较高 的稳定性。
电化学知识一直是高考考纲中所要求的重点内容，是近年高考的热点，电极反应方程式的书写更是考查的重点，多年来保持了较高的稳定性。从高考和平时的练习检测情况来看，学 生对电极反应方程式的书写知识掌握得非常不好，考试失分情况非常严重，电极反应方程式的书写已成为学生学习这部分知识的拦路虎，直接影响考试的成绩。笔者结合多年的教学经验 和对近些年高考原题的研究，谈谈电极反应方程式的书写原则、方法和技巧，仅供参考。
调整之后得：CH3OH＋8OH_ -6e-=CO32-＋6H2Oห้องสมุดไป่ตู้(2)有时先写出正极反应式，再写出负极反应式。许多有机物作为燃料电池的燃料，如甲烷、乙烷、丁烷、乙醇等，空气作为氧化剂，可以先写出正极反应式，再用这些物质在氧 气中燃烧的化学方程式减去正极反应式，结合电解质溶液的酸碱性，即可快速写出负极反应式。 3.电解池中电极反应式的书写 (1)首先看阳极材料，如果阳极是活泼电极(金属活动顺序表Ag以前，金属活动顺序由强到弱：铯最强，然后是稀土、钡、铷，再然后是钾〉钙〉钠〉镁〉铝〉铍〉锰〉锌〉铁〉 钴〉镍〉锡〉铅〉(氢)〉铜〉汞〉银〉铂〉金)，则应是阳极失电子，阳极不断溶解，溶液中的阴离子不能失电子。 (2)如果阳极是惰性电极(Pt，Au，石墨)，则应是电解质溶液中的离子放电，应根据离子的放电顺序进行书写电极反应式。 阳极(惰性电极)发生氧化反应，阴离子失去电子被氧化的顺序为：S2-＞SO32-＞I-＞Br-＞Cl-＞OH-＞水电离的OH-＞含氧酸根离子＞F-。 阴极发生还原反应，阳离子得到电子被还原的顺序为：Ag+＞Hg2+＞Fe3+＞Cu2+＞(酸电离出的H+)＞Pb2+＞Sn2+＞Fe2+＞Zn2+＞(水电离出的H+)＞Al3+＞Mg2+＞Na+＞Ca2+＞K+。 (注：在水溶液中Al3+，Mg2+，Na+，Ca2+，K+这些活泼金属阳离子不被还原，这些活泼金属的冶炼往往采用电解无水熔融态盐或氧化物而制得)。 4.可充电电池电极反应式的书写 可充电电池是联系原电池与电解池的桥梁，它也是电化学知识的重要知识点。放电为原电池反应，充电为电解池反应。原电池的负极反应与电解池的阴极反应，原电池的正极反应与 电解池的阳极反应互为逆反应。学生按前面的方法能书写放电(即原电池)的电极反应式，就能写出充电(即电解池)的电极反应式。 纵观历年高考试题可发现，解可充电电池试题的关键在于能否正确书写电极反应式。书写电极反应式的关键是能否正确书写放电时的电极反应式。要正确书写放电时的电极反应式， 既要弄清得失电子的物质，还要特别注意电极产物是否与电解质溶液共存，要写出实际存在的电极反应式。然后根据原电池的负极反应与电解池的阳极反应、原电池的正极反应与电解池 的阴极反应互为逆反应，即可快速写出充电时的电极反应式。各电极反应式顺利写出以后，即可正确解题。 作者单位：陕西省石泉县石泉中学 邮政编码：725200
一、电极反应式书写的原则 电极反应都是氧化还原反应，其反应方程式属于化学用语的一种，书写时要遵循质量守恒、电子守恒及电荷守恒。除此之外还要遵循：
1.加和性原则：两电极反应式相加，消去电子后得电池总反应式。利用此原则，电池总反应式减去已知的一电极反应式得另一电极反应方程式。 2.共存性原则：碱性溶液中CO2不可能存在，也不会有H+参加反应或生成；同样酸性溶液，不会有OH—参加反应或生成。根据此原则，物质得失电子后在不同的介质环境中所存 在的形式不同。我们可以根据电解质溶液的酸碱性来书写，确定H2O，OH—，H+ 在方程式的左边还是右边。 二、电极反应式书写的方法和技巧 分析池的类型，明确电极名称是正确书写电极反应式的前提，只有明确了池的具体类型，才能准确描述电极名称及电极反应式的书写。严格意义上讲，池有两类，即原电池与电解 池。原电池反应与电解池反应互为相反过程，但不可逆。原电池属于放电反应，是自发的氧化还原反应；电解池属于充电反应，是非自发的氧化还原反应。原电池的电极名称分别是正 极、负极；电解池的电极名称分别是阴极、阳极。判断池的类型主要是看外电路上是否有电源，若有，则为电解池，否则为原电池；有时也可通过关键词语“放电”或“充电”来判断， 放电的为原电池，充电的为电解池。但有时题中不明显，则需要根据元素化合物知识分析氧化还原反应能否自发才能明确。 1.原电池电极反应式的书写 原电池是一个将化学能转变为电能的装置，是将一个能自发进行的氧化还原反应的氧化反应和还原反应分别在原电池的负极和正极上发生，从而在外电路中产生电流的装置。根据原 电池的定义和装置特点，我们可以按照以下的步骤书写原电池的电极反应方程式： (1)判断原电池的正负极 负极：活泼性较强金属的一极；电子流出(或电流流入)的一极；电解质溶液中阴离子移向的一极；电极不断溶解或质量不断减少一极；发生氧化反应的一极。 凡有金属参与的原电池反应一般较活泼金属做负极： 如：(1)Mg、Al在酸性(非氧化性酸)环境中构成原电池活泼金属做负极。 解析：在酸性环境中Mg比Al活泼，其反应实质为Mg的析氢腐蚀： 负极：Mg-2e-=Mg2+ 正极：2H++2e-=H2↑ 总反应式：Mg+2H+=Mg2+H2↑ 铜锌原电池就是这样的原理。 (2)较活泼金属不一定做负极，要看哪种金属自发发生反应： 如：Mg、Al在碱性环境中构成的原电池，相对不活泼的Al做负极。 解析：在碱性环境中Al比Mg活泼，其反应实质为Al与碱溶液的反应： 2Al+2OH-+6H2O=2AlO2-+3H2↑+4H2O 负极：2Al+8OH--6e-= 2[Al(OH)4]正极：6H2O+6e-=3H2↑+6OH注意：Al-3e-=Al3+，此时Al3+在碱性环境不能稳定存在，会与OH-(过量)结合转化为[Al(OH)4]-。 2.燃料电池电极反应式的书写 (1)关键是负极的电极反应式书写。因为我们知道，一般的燃料电池大多是可燃性物质与氧气及电解质溶液共同组成的原电池，虽然可燃性物质与氧气在不同的电极反应，但其总 反应方程式应该是可燃物在氧气中燃烧。当然，由于涉及电解质溶液，所以燃烧产物可能还要与电解质溶液反应，再写出燃烧产物与电解质溶液反应的方程式，从而得到总反应方程式。 这一步对大多数学生而言没什么难度。由于在反应中氧气由0价变为－2价，得电子，即O2作氧化剂是正极，接下来我们即可写出正极的电极反应式：①若此时电解质溶液为酸性，则反应 过程可以理解为：正极上首先发生：O2+4e- =2O2-，由于在酸性环境中大量存在H+，故O2-会与H+结合成H20，故正极反应式应为：O2+4e+4H+ =2H2O；②当然若电解质为中性或碱性 时，则正极反应式就应只是O2+4e+2H2O=4OH_。此时负极的反应式就可以由总电极方程式减去正极的电极方程式得到(注意此时唯一值得注意的是要将方程式中的氧气抵消掉)。又称为加 减法书写电极反应式：如，熔融盐燃料电池具有高的发电效率，因而受到重视，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的混合气为阴极助燃气，制得 在650℃下工作的燃料电池。完成有关的电池反应：阳极电池反应式：2CO+2CO32－=4CO2+4e－阴极反应式________________；总反应式_____________________。 解析：此题中直接书写阴极的电极反应较困难，而总反应式的书写比较容易，在此不妨打破常规，进行逆向思维。先写出难度较小的总反应式，再根据题给条件的阳极电极反应式 书写阴极反应式。 由于阳极气和阴极气反应后生成CO2不和Li2CO3和Na2CO3的熔融盐混合物反应，所以总反应式就是2CO+02＝2CO3－(2CO+2CO32－=4CO2+4e－)就能得到阴极电极反应式：O2+4e－ +CO2=CO32－ 再如：由甲醇和氧气以及强碱作电解质溶液的新型手机电池。 解析：CH3OH+O2=CO2+H2O……① 但CO2在碱性环境中不存在，会与OH-反应生成CO32CO2+2OH_ =CO32-+H2O……② 故将①、②式进行叠加即为总反应： 2CH3OH+3O2+4OH-=2CO32-+6H2O ……③ 由于正极反应式为氧气得电子的反应：O2+2H2O+4e-=4OH_……④ 由于电解质溶液为碱性，所以正极的产物不再进一步反应，则负极的反应式为总反应方程式减去正极的反应式得到：2CH3OH+3O2＋4OH_-3O2-6H2O-12e-=2CO32-+6H2O-12OH_
摘要：电化学中电极反应式的书写是学生学好电化学的重点和难点，同时也是教学的重点和难点，这部分知识还是高考的热点题型，包括原电池、电解池、电镀池以及燃料电池的电极反 应。针对学生平时练习和考试中易出错的电极反应式书写这一知识点，阐述电极反应式书写的原则、方法和技巧及其中应注意的一些问题，利用具体典例对方法和技巧进行展示。 关键词：电极反应式；书写；原则；方法和技巧