原电池电极反应方程式的书写

【摘要】原电池电极反应式的书写是高中电化学学习的重点和难点，一直是高考考纲中所要求的重点内容，并且在考试中重现率高。准确书写原电池的电极反应式是解决高考中原电池问题如电极附近溶液离子浓度变化、pH变化、电极附近现象等相关问题的关键，也能够帮助原电池原理的进一步深化和理解。

【关键词】原电池;电极反应;方程式书写;方法与技巧

原电池电极反应式的书写是高中电化学学习的重点和难点，一直是高考考纲中所要求的重点内容，并且在考试中重现率高。准确书写原电池的电极反应式是解决高考中原电池问题如电极附近溶液离子浓度变化、pH变化、电极附近现象等相关问题的关键，也能够帮助原电池原理的进一步深化和理解。从高考分析和平时的学生掌握的情况来看，学生感觉电极反应方程式的书写知识掌握掌握薄弱，考试失分情况比较严重。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，仅供参考。

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，可以按照以下的步骤书写原电池的电极反应方程式。

一、正确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。

正极： 相对不活泼的金属或其它导体的一极; 电子流入（或电流流出）的一极;电解质溶液中阳离子移向的一极;电极上有气体产生、电极的质量不断增加或不变一极;发生还原反应的一极。

注意：①完全利用金属的活泼性强弱判断正负极并不一定都是正确的，还需要考虑电极所处的溶液环境。准确的说，应当是在这种溶液环境中较活泼的一极作负极。如在Mg—Al—NaOH溶液构成的原电池中，尽管金属活泼型Mg强于Al，但是Al为两性金属在强碱性溶液中易与OH-反应，而Mg在此环境下并不反应，所以此时负极为Al电极。在由Al—Cu—浓H2SO4溶液构成的原电池中，由于Al在浓硫酸环境中钝化，而Cu能正常反应，所以此环境中负极为Cu，而并非Al。②如果两个电极均为惰性电极，则需要根据两个电极上通入的物质来判断，如燃料电池中燃料发生氧化反应，则通入燃料（或对应物质）所对应的一极为负极;助燃剂发生还原反应，则通入助燃剂（或对应物质）所对应的一极为正极。

二、书写原电池的电极反应方程式

书写原电池的电极反应方程式方法有很多，例如直接法、差值法等等，但在实际中都存在不好操作的地方，这里笔者就介绍电极反应方程式的另一种写法。

首先写出该原电池的总反应的化学方程式（若是充电电池则参照充电的过程，离子反应则写离子方程式更为简洁），根据化合价变化的情况（即得失电子的情况），判断出还原剂和氧化剂。还原剂发生氧化反应，即为负极电极反应方程式的反应物，并在其后写上“-失去的电子数”，然后在等号右侧写出最终的产物，最后根据电荷守恒，补上对应的离子，最后根据原子守恒配平方程式。氧化剂则发生还原反应，即为正极电极反应方程式的反应物，并在其后写上“+得到的电子数”，然后在等号右侧写出最终的产物，最后先根据电荷守恒，补上对应的离子，最后再根据原子守恒配平方程式。

接下来，笔者将以一些考试中常见的原电池电极反应方程式书写为例，详细介绍这种写法，并将一些需要注意的问题进行阐述。

（一）伏打电池（如负极—Zn、正极—Cu、电解液—H2SO4）

首先写出总反应方程式：Zn+2H+=Zn2++H2↑，根据方程式可以判断在此反应中，Zn失去了两个电子，发生了氧化反应，因为Zn即为电极材料，则Zn极为负极并且参与了反应，产物为Zn2+;在H2SO4环境中，Cu不如Zn活泼，但Cu并未参与，根据方程式得知溶液中两个H+得到两个电子，发生了还原反应，生成了H2，所以Cu作为原电池的正极，正极是H+发生反应。所以书写如下：

（1）负极：先写出负极反应物-失去的电子数=反应的产物，即Zn-2e-=Zn2+，发现此时电荷已经守恒，原子也已经守恒，则Zn-2e—=Zn2+就是负极的电极反应方程式。

（2）正极：先写出正极反应物+得到的电子数=反应的产物，即2H++2e-=2H2↑，发现此时电荷也已经守恒，原子也已经守恒，则2H++2e-=2H2↑就是正极的电极反应方程式。

（二）铁碳电池

1.负极—Fe、正极—C、电解液HCl 酸性（析氢腐蚀）

首先写出总反应方程式（由于在酸性环境下，发生的就是Fe与H+的反应）：Fe+2H+=Fe2+H2↑，根据方程式可以判断在此反应中，Fe失去两个电子，发生了氧化反应，因为Fe本身就是电极材料，所以Fe极为负极并且参与了反应，产物为Fe2+;因为C为惰性电极，远不如Fe活泼，并且根据方程式可以发现两个H+得到电子，反生了还原反应，所以可以判断C极为正极，正极是H+发生反应。所以书写如下：

（1）负极：先写出负极反应物-失去的电子数=反应的产物，即Fe-2e-=Fe2+，发现此时电荷已经守恒，原子也已经守恒，则Fe-2e-=Fe2+就是负极的电极反应方程式。

（2）正极：先写出正极反应物+得到的电子数=反应的产物，即2H++2e-=2H2↑，发现此时电荷也已经守恒，原子也已经守恒，则2H++2e- =2H2↑就是正极的电极反应方程式。

2.负极—Fe、正极—C、电解液中性或碱性（吸氧腐蚀，钢铁腐蚀的常见过程）

首先写出总反应方程式，2Fe+O2+2H2O=2Fe（OH）2，根据方程式可以判断在这个反应中，2个Fe失去了4个电子，发生了氧化反应，所以Fe电极为负极，并且参与了反应，产物为Fe2+。C电极为惰性电极，且根据方程式可以判断O2得到了4个电子，发生了还原反应，碱性条件下O2产物为OH-。所以可以判断C电极为正极，正极O2发生反应。所以书写如下：

（1）负极：先写出负极反应物-失去的电子数=反应的产物，2Fe-4e-—2Fe2+，再根据电荷守恒，判断应该在左侧补上4个OH-，电荷守恒后在根据原子守恒在方程式的右侧补上2个H2O，并划上等号最终得出2Fe-4e--=2Fe2+。

（2）正极：先写出正极反应物+得到的电子数=反应的产物，O2+4e-—OH-，根据电荷守恒，需要在右侧补上3个OH-，电荷守恒后再在左侧补上两个H2O并划上等号，最终得到正极电极反应方程式O2+4e-+2H2O=4OH-。

（三）铅蓄电池：（负极—Pb  正极—PbO2   电解液— 浓硫酸）

首先查阅资料，得到反应总反应方程式为 PbO2 + Pb + 2H2SO4 <D：＼非常重要＼重要＼清样＼明日22年20期清样＼明日22年20期排版文件＼Image＼image1_1.pdf>2PbSO4 + 2H2O.原电池为放电的过程，根据方程式可以判断，放电过程中Pb失去2个电子，发生了氧化反应，则Pb电极为电池的负极。而放电过程中PbO2参与反应，得到两个电子，发生了还原反应，则PbO2为电池的正极。所以书写如下：

（1）负极：先写出负极反应物-失去的电子数=反应的产物，由于Pb2+不能与SO42-大量共存，所以产物应为PbSO4，则得到Pb-2e-—PbSO4，根据电荷守恒，浓硫酸环境中应该在方程左侧补上1个SO42-，而此时发现原子也恰好守恒了，得到最终的负极反应方程式Pb-2e-+SO42-=PbSO4.

（2）正极：先写出正极反应物+得到的电子数=反应的产物，由于Pb2+在此环境中形成PbSO4，则左右分别加上1个SO42-，得到PbO2+2e-+SO42-—PbSO4，根据电荷守恒，在左侧补上4个H+，然后根据原子守恒，在右侧补上两个H2O，得到最终正极电极反应方程式为PbO2+2e-+SO42-+4H+=PbSO4+2H2O。

（四）甲烷燃料电池

1.酸性环境（铂为两极、电解液H2SO4溶液）

首先写出总反应方程式CH4+2O2=CO2+2H2O，根据方程式得出CH4失去8个电子，发生氧化反应，且铂电极为惰性电极，负极是CH4发生反应，产物为CO2;同时O2得到8个电子，发生还原反应，由于是酸性条件，产物为H2O。

（1）负极：先写出负极反应物-失去的电子数=反应的产物，CH4-8e-—CO2，根据电荷守恒，酸性条件下，在方程式右侧补上8个H+，再根据原子守恒在方程式左侧补上2个H2O，则最终得到方程式CH4-8e-+2H2O =CO2+8H+.

（2）正极：先写出正极反应物+得到的电子数=反应的产物，2O2+8e-—H2O，根据电荷守恒，在左侧补上8个H+，再根据原子守恒在右侧补上3个H2O，最终得到正极电极反应方程式2O2+8e-+8H+=4H2O.

2.碱性环境（铂为两极、电解液KOH溶液）

首先写出总反应方程式，一定注意在KOH环境下，产物应为K2CO3，方程式为CH4+2O2+2OH-=CO32-+3H2O.根据方程式可以判断CH4在反应中失去4个电子，发生氧化反应，故通入CH4一侧的铂电极作电池的负极，产物为CO32-;同时O2在得到8个电子，发生还原反应，故通入O2一侧的铂电极为正极，由于是碱性条件，产物为OH-。

（1）负极：先写出负极反应物-失去的电子数=反应的产物，CH4-8e-—CO32-，根据电荷守恒，碱性环境下在方程式左侧补上10个OH-，再根据原子守恒在方程式右侧补上7个H2O，得到最终负极电极反应方程式为CH4-8e-+10OH-=CO32-+7H2O.

（2）正极：先写出正极反应物+得到的电子数=反应的产物，2O2+8e-—OH-，根据电荷守恒，碱性环境下在右侧补上7个OH-，再根据原子守恒，在方程式左侧补上4H2O，最终得到正极电极反应方程式2O2+8e-+4H2O=8OH-.

注意：同样是甲烷燃料电池，由于环境不同，所以最终的产物不同，所写出的电极反应方程式也有差异，所以在书写的过程中一定要考虑溶液的环境，准确地判断产物。

经过上述考试中重现率较高的几类原电池电极反应方程式的书写范例，相信对于电极反应方程式的书写有了较为深入的了解，后续只需多加练习，相信书写原电池电极反应方程式一定不再是个问题！