摘要:原電池電極反應式的書寫是原電池知識學習的重點和難點,又是考試的熱點。書寫原電池的電極反應式是原電池原理的進一步深化和發(fā)展,同時又能促進對原電池原理的掌握。

　　關鍵詞:原電池;電極反應;正負極

　　原電池電極反應式的書寫是原電池知識學習的重點和難點,又是考試的熱點。書寫原電池的電極反應式是原電池原理的進一步深化和發(fā)展,同時又能促進對原電池原理的掌握。

　　那么怎樣才能寫好原電池的電極反應式呢?掌握技巧至關重要。

　　一、正確判斷原電池的正負極

　　原電池的正負極的判斷是正確書寫電極反應式的前提,正負極的判斷通常有如下幾種方法:

　　1.由兩電極材料的相對活潑性確定:相對活潑性較強(針對電解質(zhì)溶液而言)的金屬為負極(一般情況下,負極材料與電解質(zhì)溶液要發(fā)生反應),相對活潑性較差的金屬或導電的非金屬等為正極。如:Mg-Al-HCl溶液構成的原電池中,負極為Mg;但Mg-Al-NaOH溶液構成的原電池中,負極為Al。(想一想,在Al-Cu-濃硝酸形成的原電池中的正負極分別是什么?在Al-Cu-稀硝酸形成的原電池中的正負極分別是什么?)

　　2.根據(jù)實驗現(xiàn)象確定:一般可以根據(jù)電極附近指示劑(如酚酞、石蕊、濕潤的KI-淀粉等)的顯色情況來分析推斷該電極發(fā)生的反應情況:是氧化反應還是還原反應,是H+還是OH-或I-等放電,從而確定正、負極。如用酚酞作指示劑,則溶液變紅色的那一極附近溶液的性質(zhì)為堿性,是H+(或O2和H2O)放電導致c(OH-)>c(H+),發(fā)生還原反應,故這一極為正極。

　　3.由電極變化情況確定:發(fā)生氧化反應的電極為負極,發(fā)生還原反應的電極為負極。若某一電極若不斷溶解或質(zhì)量不斷減少,該電極發(fā)生氧化反應,則此電極為負極;若某一電極上有氣體產(chǎn)生或電極的質(zhì)量不斷增加,該電極發(fā)生還原反應,則此電極為正極。如:Zn-Cu-H2SO4溶液構成的原電池中,Cu電極上會產(chǎn)生很多氣泡(H2),則Cu為此原電池的正極。

　　4.根據(jù)電子流動方向、電流方向、溶液中離子的移動方向或其它提示來判斷原電池的正、負極等等。

　　二、書寫電極反應式的注意事項

　　原電池的正負極一旦確定,則原電池的電極反應式也隨之確定。但書寫電極反應式時還需注意以下幾點:

　　1.正負電極反應式中的電子得失數(shù)目保持相等。例如Al-Cu-CuSO4構成的原電池的正極反應可表示為:3Cu2++6e-=3Cu,負極反應式為:2Al-6e-=2Al3+。

　　2.看負極反應生成的陽離子與電解質(zhì)溶液中的陰離子能否共存,若不能共存,則該電解質(zhì)溶液中的陰離子也要寫入負極的電極反應式中。如Zn-Ag-KOH溶液構成的原電池中,因Zn失去電子生成的Zn2+能與OH-反應,故負極上發(fā)生的反應為:Zn-2e-+2OH-=Zn(OH)2。

　　3.要注意電解質(zhì)溶液的性質(zhì)。當正極上的反應物質(zhì)為O2時,若溶液為堿性或中性時,電極反應式中不能出現(xiàn)H+,電極反應式只能為O2+2H2O+4e-=4OH-;若溶液為酸性時,電極反應式中不能出現(xiàn)OH-。

　　電極反應式為:O2+4H++4e-=2H2O

　　三、原電池電極反應式的書寫步驟

　　掌握原電池電極反應式的書寫方法是關鍵,現(xiàn)以CH4-O2-KOH燃料電池為例來談談原電池電極反應式的書寫步驟:

　　1.寫出原電池反應的總化學方程式,如果是離子反應要改寫成離子方程式。本題的原電池的總反應為:CH4+2O2+2KOH=K2CO3+3H2O,離子方程式為:CH4+2O2+

　　2OH-=CO32-+3H2O

　　2.根據(jù)總化學方程式并按照電子得失情況,分成氧化反應和還原反應:

　　氧化反應:CH4-8e-→CO32-

　　還原反應:2O2+8e-→4OH-

　　3.氧化反應在負極發(fā)生,還原反應在正極發(fā)生,同時要注意介質(zhì)的參與。該原電池的電極反應為:

　　正極反應:2O2+8e-+4H2O→8OH-

　　負極反應:CH4-8e-+10OH-→CO32-+7H2O

　　4.總的化學方程式是正負極電極反應式相加的結果,反過來也可以用總方程式減去已知的任何一電極的電極反應式就得到另一電極的電極反應式。

　　另外,我們寫好原電池的電極反應式后,還要檢查是否符合質(zhì)量守衡、電荷守衡和電子得失守衡等規(guī)律。

　　四、加減法書寫原電池的電極反應式

　　不少原電池的電極反應式較為復雜,很多同學在書寫時不知道如何下手。這里向大家介紹一種書寫技巧,即用加減法書寫原電池的電極反應式。其基本方法為總反應方程式減去一電極反應式得到另一電極反應式。我們的任務是先寫出總反應的方程式和較簡單的電極反應式,兩者相減可得到較復雜的電極反應式。

　　如:熔融鹽燃料電池具有高的發(fā)電效率,因而受到重視,可用Li2CO3和Na2CO3的熔融鹽混合物作電解質(zhì),CO為負極燃氣,空氣與CO2的混合氣為正極助燃氣,制得在650℃下工作的燃料電池。已知負極電池反應式:2CO+2CO32--4e-→4CO2。則該電池的正極反應式為

　　。

　　解題過程中直接書寫正極的電極反應相當困難,而總反應式的書寫比較容易,在此不妨打破常規(guī),進行逆向思維。先寫出難度較小的總反應式,再根據(jù)題給條件的負極電極反應式書寫正極反應式。由于負極氣和陰極氣反應后生成CO2不和Li2CO3和Na2CO3的熔融鹽混合物反應,所以總反應式就是2CO+O2=2CO2-。用其減去負極反應式(2CO+2CO32-→4CO2+4e-),就能得到正極電極反應式為:O2+4e-+CO2→CO32-。

　　作者：李成剛

　　

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