电化学电极反应式和总反应方程式书写技巧

电化学电极反应式和总反应方程式书写技巧

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电化学电极反应式和总反应方程式书写技巧

李有恒

（滕州一中山东滕州277500 ）

摘要：电化学是高中化学中一个重要的知识点，也是高考中一个重要的考点，有关电化学中电极反应式和总反应方程式的书写，是重要的考点，也是难点。

关键词：电极反应式；总反应方程式

电化学是高中化学中一个重要的知识点，也是高考中一个重要的考点，有关电化学中电极反应式和总反应方程式的书写，是重要的考点，也是难点。根据自己的教学心得，把有关电极反应式和总反应方程式的书写技巧总结如下。

1化学电源电极反应式和总反应方程式的书写

化学电源的本质是自发进行的氧化还原反应，依据氧化剂、还原剂的来源不同，把化学电源电极反应

式和总反应方程式的书写分为以下四种情况：

1.1物质与电解质溶液间的氧化还原反应

特征：电解质溶液做氧化剂，物质做还原剂（物质可以是负极材料或在负极区加入的具有还原性的物质）。

书写步骤：

⑴写出物质与电解质溶液（足量）间的化学反应方程式，此式即是电池反应的总反应方程式，把总反应方程式改写为离子反应方程式。

⑵写出负极的电极反应式，一般为金属单质，M —ne「==M n+，考虑M n+在电解质溶液中的稳定存在形式，若稳定此式即为负极的电极反应式，若不稳定写出相应的离子反应方程式，将两式叠加得负极的电极反应式；其它还原性物质依据具体环境写出相应的负极电极反应式。

⑶用总反应的离子方程式减去负极的电极反应式消去还原剂，得正极的电极反应式。

例1设计如图所示的原电池，试写出电极反应式和总反应方程式。

解析：此电池负极材料做还原剂，电解质溶液做氧化剂，依据书写步骤可得:

总反应方程式：2AI + 2NaOH+ 6H2O===2Na[AI(OH)4] + 3H f

总反应离子方程式：2AI + 2OH— + 6H2O===2[AI(OH)4]— + 3战f ①

—3+

Al—3e ==刘②

Al + 40H ===[AI(0H)4] ③

② + ③，得负极：Al—3e — + 40H—===[AI(0H)4]—④

①一④X 2,得正极：6H2O+ 6e ===50H + 3出匸

1.2两极材料间的氧化还原反应

特征：负极材料（一般为金属单质）做还原剂，正极材料（一般为金属氧化物）做氧化剂。

书写步骤：

⑴写出两极材料间的基本反应，生成相应的离子，未参与氧化还原的以简单离子形式存在，考虑各种离子在电解质溶液中的稳定存在形式，即各自发生的离子反应，将各式叠加，消去中间离子得总反应的离子方程式。

⑵写出负极的电极反应式，M —ne—==M n+，考虑M n+在电解质溶液中的稳定存在形式，若稳定此式即

为负极的电极反应式，若不稳定写出相应的离子反应方程式，将两式叠加得负极的电极反应式。

⑶用总反应的离子方程式减去负极的电极反应式消去还原剂，得正极的电极反应方程式。

注：此类电池一般为可充电电池，充电时的电极反应式和总反应方程式即以上各式的逆反应。

例2铁镍蓄电池又称爱迪生电池，碱性条件下由Fe与Ni203组成，试写出电极反应式和总反应方程式。

解析：此电池负极材料Fe做还原剂，正极材料Ni203做氧化剂，依据书写步骤可得:

Fe+ Ni203===Fe2+ + 2Ni2+ + 302—①

电解质溶液为碱性，各离子反应为:

Fe2+ + 20H—==：Fe(0H)2 ②

2 + —

Ni + 20H ==Ni(0H)2 ③

02— + H20==：20H—④

注：强酸性条件，02—+ 2H+==地0;中性或碱性条件，02 — + H20===20H—°

①+②+③X 2+④X 3,得总反应方程式：Fe+ M2O3+ 3H20===Fe(0H)2+ 2Ni(0H)2 ⑤

— 2 +

Fe- 2e ===Fe ⑥

②+⑥，得负极：Fe—2e — + 20H—===Fe（0H）2 ⑦

⑤一⑦，得正极：M2O3+ 2e—+ 3H20==：2Ni（0H）2+ 20H

以上各式的逆反应即为充电时的电极反应式和总反应方程式。

1.3负极材料与外来物质间的氧化还原反应

特征：负极材料（一般为金属单质）做还原剂，外来物质（一般为

Q）做氧化剂。

书写步骤：

⑴写出负极的电极反应式，M —ne—==M n+，考虑M n+在电解质溶液中的稳定存在形式，若稳定此式即

为负极的电极反应式，若不稳定写出相应的离子反应方程式，将两式叠加得负极的电极反应式。

⑵写出正极的电极反应式，一般为02

强酸性条件：O2+ 4e「+ 4H+==：2出0

中性或碱性条件：02+ 4e「+ 2H2O===4OH「

⑶将两极的电极反应式叠加消去电子，得总反应的离子方程式，考虑产物中离子的稳定存在形式，应以稳定的物质写在总反应方程式中。

例3可用于电动汽车的铝-空气燃料电池，通常以NaCI溶液为电解液，铝合金为负极，空气电极为正

极，试写出电极反应式和总反应方程式。

解析：此电池负极材料AI做还原剂，正极通入空气中的02做氧化剂，依据书写步骤可得：

负极：AI - 3e^===A|3+①

正极：02 + 4e-+ 2H2O===4OH-②

①X 4 + ②X 3，得：4AI+ 3O2+ 6H2O==：4A|3+ + 120H-, 4AI3+与120H-的稳定存在形式为4AI(OH)3即电池总反应方程式：4AI+ 302+ 6出0===4 AI(0H)3。

1.4外来物质间的氧化还原反应

特征：电极材料和电解质溶液不参与氧化还原反应，外来物质做氧化剂和还原剂。

书写步骤：

⑴写出外来物质间的氧化还原反应方程式，考虑产物能否与电解质(熔融或水溶液，足量)发生反应，

若不反应此式即为总反应方程式，若反应，写出相应的化学方程式，两式叠加得电池的总反应方程式，将其改写成离子反应方程式。

⑵写出正极的电极反应式，一般为02

强酸性条件：O2+ 4e-+ 4H+==：2出0

中性或碱性条件：02+ 4e- + 2H2O===4OH-

⑶用总反应的离子方程式减去正极的电极反应式消去氧化剂，得负极的电极反应式。

例4在直接以甲醇为燃料电池中，电解质溶液为NaOH溶液，试写出电极反应式和总反应方程式。

解析：此电池负极通入的甲醇做还原剂，正极通入空气中的02做氧化剂，依据书写步骤可得：

2CH3OH+ 3O2==：2CO2+ 4出0 ①

CQ+ 2NaOH===Na2CQ+ H2O ②

①+②X 2,得总反应方程式：2CH3OH+ 302 + 4NaOH==2Na2CQ+ 6H2O

总反应离子方程式：2CH3OH+ 302 + 40H-==：2CO32-+ 6H2O ③

正极：02 + 4e-+ 2H2O==：4OH-④

③一④X 3,得负极：2CH3OH- 12e-+ 160H-===2CO32-+ 12巴0