高中化学论文：原电池电极反应方程式的书写

原电池电极反应方程式的书写

原电池与其他的能源相比有许多的优点，如能量转换率高，供能稳定可靠；可制成各种形状大小，不同容量、电压的电池及电池组；使用方便、易于维护，是现代生产、生活、国防中大量使用的一种能源。正是由于这些原因，高考关于原电池的考题频频出现，电极反应方程式的书写更是考查的重点。

分析近年的高考试题，电极反应方程式的书写主要有两大类型：一是根据题给电池反应方程式书写；二是根据题意文字叙述书写。下面就结合2020年高考试题分别说明这两种情况下电极反应方程式的书写。

一、根据题给电池反应方程式书写

例1（07天津卷13）天津是我国研发和生产锂离子电池的重要基地。锂离子电池正极材料是含锂的二氧化钴（LiCoO2），充电时，LiCoO2中Li被氧化，Li+迁移并以原子形式嵌入电池负极材料碳（C6）中，以LiC6表示。电池反应为放电LiCoO2+C6，下列说法正确的是（）

CoO2+LiC6

充电

A.充电时，电池的负极反应为LiC6-e-=Li++C6

B.放电时，电池的正极反应为CoO2+Li++e-=LiCoO2

C.羧酸、醇等含活泼氢的有机物可用作锂离子电池的电解质

D.锂离子电池的比能量（单位质量释放的能量）低

解析：可充电电池放电时发生原电池反应，两个电极称为正、负极；充电时发生电解反应，两个电极称阴、阳极。

该充电电池放电时：CoO2+LiC6＝LiCoO2+C6 ，B选项就是考查原电池电极反应方程式的书写。

首先分析元素化合价的变化（如果化合价确定较难，就要充分利用题给信息）根据题意：充电时，LiCoO2中Li被氧化，Li+迁移并以原子形式嵌入电池负极材料碳（C6）中，以LiC6表示。可知放电时CoO2中+4价的Co变为LiCoO2中+3价的Co，LiC6中0价的Li变为LiCoO2中+1价的Li

然后根据原电池负极发生氧化反应，正极发生还原反应的规律，写出两个电极的物质变化，但要注意物质的存在形式。如负极物质变化可表示如下：LiC6＝Li+

分析化合价的变化，此过程中要失去一个电子，可表示如下：LiC6-e-＝Li+其次检查方程式左右两边电荷是否相等。上式中左右两边各带一个单位的正电荷。若不相等，就要选择合适的离子配平电荷，但这时要特别注意介质的影响。如酸性介质时，常选H+；而碱性介质时，常选OH-.

最后，还要检查是否符合质量守恒。

所以，负极的电极反应方程式就表示为：负极LiC6-e-＝Li++ C6

将以上书写电极反应方程式的过程可归纳如下：

列物质，标得失（列出电极上的物质变化，根据价态变化标明电子得失）

选离子，配电荷（根据介质选择合适的离子，配平电荷，使符合电荷守恒）

巧用水，配个数（通常介质为水溶液，可选用水配平质量守恒）

根据以上的方法，就可写出该电池的正极反应式：

正极Li++ CoO2 +e-= LiCoO2

当然，也可由电池反应减去负极反应而得到正极反应。此时必须保证电池反应转移的电子数等于电极反应转移的电子数。

二、根据题意叙述书写

此类问题常见于燃料电池，由于燃料电池的优点较多，成为了近年高考的方向。解决此类问题必须抓住一点：燃料电池反应实际上等同于燃料的燃烧反应，但要特别注意介质对产物的影响。

例2、（08山东卷29（2））以丙烷为燃料制作新型燃料电池，电池的正极通入O2和CO2，负极通入丙烷，电解质是熔融碳酸盐。电池反应方程式为；负极反应为；放电时，CO32-移向电池的（填“正极”或“负极”）

解析：燃料电池反应等同于燃料的燃烧反应。此题中，电解质为熔融碳酸盐，不会与C3H8的燃烧产物CO2和H2O发生反应，所以电池反应即为：C3H8+5O2=3CO2+4H2O 根据例1归纳的步骤可分步写出负极反应：

（1）C3H8-20 e-=3CO2+4H2O （C3H8中H为+1价，3个C表现-8价）

（2）10 CO32-+ C3H8-20 e-=3CO2+4H2O （电解质为熔融碳酸盐，选CO32-配平电荷）（3）10 CO32-+ C3H8-20 e-=13CO2+4H2O （质量守恒）

所以，负极10 CO32-+ C3H8-20 e-=13CO2+4H2O

同理，正极5O2+20 e-+10 CO2=10 CO32-（也可由电池反应减去负极反应）结合上述分析，可归纳出如下规律：燃料电池中，燃料始终在负极，发生氧化反应；O2在正极发生还原反应。若为有机燃料生成物一般为CO2和H2O，介质为碱性时CO2会反应生成CO32-；化合价的变化主要分析C的变化。

根据原电池中阴离子移向负极，阳离子移向正极的规律，可知CO32-移向负极。

电极反应方程式的书写，除了按照步骤，分别保证电子守恒、电荷守恒、质量守恒外，还应符合离子方程式的书写要求，即难溶、难电离、气体等物质要以化学式表示。