电化学电极方程式书写基本思路

原电池电极方程式的书写

对原电池而言，书写电极方程式时对电极的分析很重要。一般情况下，电极会有以下几种情况：

（1）两电极均为活泼金属，电解质溶液为两种活泼金属中的一种或两种与之可以反应的物质：

a.例如：两电极分别为Mg、Al，电解质溶液为硫酸溶液（也可以是CuSO4溶液等），针对这一种情形，判断电极的正负一般就依靠金属活动顺序，这个例子中，Al的活泼性要比Mg差，因此Mg为负极，失去电子，发生氧化反应，Al为正极，由溶液中可以得到电子的物质得到电子，发生还原反应。

故：

负极反应为：Mg－2e=Mg2＋

正极反应为：2H＋＋2e=H2↑

总反应为：Mg＋2H＋=Mg2＋＋H2↑

说明：刚才说溶液中可以得到电子的物质得到电子，有时溶液中可能存在多种可以得到电子的离子，这是就需要分析哪一种先得到电子，例如这个例子中，如果硫酸溶液中还含有Cu2＋的话，则Cu2＋先得到电子，变成Cu单质。金属活动性越弱，对应的金属离子得到电子的能力就越强其顺序可以这么记忆：Hg2＋>Cu2＋>H＋>Pb2＋>Sn2＋>Fe2＋>Zn2＋>Al3＋>Mg2＋。

b.同a的电极一样，还是为Mg、Al，但是电解质为NaOH溶液，这时，因为电解质溶液的特殊性，所以电极的正负得重新分析。由于Mg不可以和NaoH溶液反应，而Al可以，这样一来，Al则成为了负极失去电子发生氧化反应，而Mg则成了正极，溶液中的阳离子得到电子而发生还原反应。

故：

负极反应为：Al－3e=Al3＋

正极反应为：2H＋＋2e=H2↑

总反应为：2Al＋6H＋=Al3＋＋3H2↑

上述的这电极反应和总反应是理想话的反应，是没有考虑到电解质溶液而写出来的。在NaOH 溶液中，负极生成的Al3＋是不可能以Al3＋存在，因为Al3＋会与溶液中大量的OH－反应生成AlO2－，所以负极反应应该为：

Al－3e=Al3＋

Al3＋+4OH－=AlO2－＋2H2O

总的负极反应应为：Al－3e＋4OH－=AlO2－＋2H2O（实际反应）

正极的氢离子实则是水电离出来的氢离子，故正极极的反应为：

H2O=H＋＋OH－

2H＋＋2e=H2↑

总正极反应为：2H2O＋2e=H2↑＋2OH－

总反应２Ａｌ＋2OH－＋2H2O=２ＡｌＯ２－＋３Ｈ２↑

（2）其中一电极为活泼金属电极，另一电极为可导电的非金属（即碳棒）。这种情况下，就主要看活泼金属电极能否与电解质溶液发生氧化还原反应，如果可以，那活泼金属电极为负极，活泼金属失去电子发生氧化反应，碳棒为正极，溶液中的阳离子得到电子发生还原反应。那这一类电极的方程式书写就与第一类是一样的思路和方法。

（3）两电极均为碳棒或惰性金属电极（出现的基本上是金属铂Pt），那这一类的一般来说是用于燃料电池的应用。现在以H2、CH4与O2构成的燃料电池来描述，其中电极均为碳棒或铂，以硫酸和NaOH溶液为电解质分别讨论介绍方法。

首先我们知道2H2＋O2=2H2O、CH4＋2O2=CO2＋2H2O这两个反应，氧气都是得到电子，氢气

和甲烷均为失去电子，就知道正极是氧气发生反应，负极是氢气或甲烷发生反应。先来讨论第一种情况。

a. 以硫酸为电解质，H2、O2构成燃料电池

在负极，H2失去电子，变为H＋则电极方程式为：H2－2e=2H＋，在酸性条件下，H＋可以存在，且溶液中没有存在大量可以与之反应的离子，故负极的电极反应就是H2－2e=2H＋。

在正极，O2得到电子，变为O2－则电极方程式为：O2＋4e=2O2－，由于O2－在溶液中不能存在，且溶液为酸性，存在大量的H＋，所以O2－就会与溶液中的氢离子结合，生成水，这样，负极还会发生O2－＋2H＋=H2O，总正极反应就会为：O2＋4e＋4H＋=2H2O

综上所述，该燃料电池的电极反应为：

负极反应：H2－2e=2H＋

正极反应：O2＋4e＋4H＋=2H2O

总反应为：2H2＋O2=2H2O

b. 以NaOH溶液为电解质溶液，H2、O2构成燃料电池

在负极，H2失去电子，变为H＋则电极方程式为：H2－2e=2H＋，碱性条件下，H＋不可以存在，与溶液中大量存在的OH－发生，故负极还会发生H＋＋OH－=H2O，所以负极反应实际上应该是：H2－2e＋2OH－=2H2O。

在正极，O2得到电子，变为O2－则电极方程式为：O2＋4e=2O2－，由于O2－在溶液中不能存在，且溶液为碱性，存在大量的OH－，所以O2－就会与溶液中的水结合，生成OH－，这样，负极还会发生O2－＋H2O=2OH－（可以理解为带两个单位负电荷的氧负离子夺取一个水分子中的一个氢离子变成氢氧根离子，而水被夺掉一个氢后变为氢氧根），总正极反应就会为：O2＋4e＋2H2O=4OH－

综上所述，该燃料电池的电极反应为：

负极反应：H2－2e＋2OH－=2H2O

正极反应：O2＋4e＋2H2O=4OH－

总反应为：2H2＋O2=2H2O

c. 以NaOH溶液为电解质溶液，CH4、O2构成燃料电池

CH4中，C为-4价，H为+1价所以只有C可以失去电子了。在负极，CH4失去电子，变为H＋和CO2，这里的氧来源于溶液中，碱性条件下，CO2、H＋不可以存在，与溶液中大量存在的OH－发生化学反应，所以负极反应应该是ＣＨ４－８ｅ＋１０OH－=CO32－＋7Ｈ２Ｏ。

在正极，O2得到电子，变为O2－则电极方程式为：O2＋4e=2O2－，由于O2－在溶液中不能存在，且溶液为碱性，存在大量的OH－，所以O2－就会与溶液中的水结合，生成OH－，这样，负极还会发生O2－＋H2O=2OH－（可以理解为带两个单位负电荷的氧负离子夺取一个水分子中的一个氢离子变成氢氧根离子，而水被夺掉一个氢后变为氢氧根），总正极反应就会为：O2＋4e＋2H2O=4OH－

综上所述，该燃料电池的电极反应为：

负极反应：ＣＨ４－８ｅ＋１０OH－=CO32－＋7Ｈ２Ｏ

正极反应：O2＋4e＋2H2O=4OH－

总反应为：CH4＋2OH－+2O2=CO32－＋3H2O

总结：

第一步——分析：分析电极的活泼性、电解质溶液的酸碱性和存在的离子，在电解质溶液的基础上哪种电极作负极，那种电极作正极，同时还要分析，该原电池的总反应能否知道，如果能分析出总反应式，先写出总反应式。例如：（1）情况的a例，总反应可以很快判断出来