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电化学学习中电极反应式书写的方法与规律

很多学生在电化学学习中感觉电极反应式的书写困难，即使高三一轮复习，仍然存在较多问题。对近几年安徽理综高考化学试题研究对比，每年都会有对电化学中电极反应式的考核。可以这么说，掌握电极反应式的书写规律和技巧是学好电化学的前提，我结合多年的教学经验和对近几年高考试题的研究，对电极反应式的书写归纳如下。

一、原电池电极反应式的书写

（一）原则：

负极：失电子，发生氧化反应（一般是负极本身失电子）

正极：得电子，发生还原反应（一般是溶液中阳离子在正极上得电子，但也可能是O2

在正极上得电子（吸氧腐蚀），或正极本身得电子）总反应式（电池反应）=正极反应式+负极反应式

对于可逆电池，一定要看清楚“充电、放电”的方向。放电的过程应用原电池原理，充电的过程应用电解池原理。

（二）具体分类判断

第一类原电池：①两个活泼性不同的电极(金属与金属、金属与石墨碳棒、金属与难溶金属氧化物)；②电解质溶液，至少要能与一个电极发生有电子转移的氧化还原反应，一般是置换反应；③两电极插入电解质溶液中且用导线连接。

方法：先找出两极相对活泼性，相对活泼的金属作负极，负极失去电子发生氧化反应，形成阳离子进入溶液；较不活泼的金属作正极，溶液中原有的阳离子按氧化性强弱顺序在正极上得到电子还原反应，析出金属或氢气，正极材料不参与反应。如：Mg—Al—HCl溶液构

成的原电池中，负极为Mg。但Mg—Al—NaOH溶液构成的原电池中，负极为A（lMg与NaOH

溶液不反应，Al是两性金属，可以与NaOH溶液反应）。再分析进入溶液的微粒能否在电解质环境中存在（得失电子不能同时在同极上发生），不能存在时应考虑其与电解质之间的后续反应。

如：Mg、Al在碱性环境中构成的原电池

解析：在碱性环境中Al比Mg活泼，其反实质为Al与碱溶液的反应：

2Al+2OH－+6HO=2[Al(OH)]－+3H↑

2 4 2

4∴负极：2Al-6e-+8OH－=2[Al(OH)]－

4

正极：6H

2

O+6e-=3H

2

↑+6OH－

注意：Al-3e-=Al3+，此时Al3+在碱性环境不能稳定存在，会与OH－（过量）结合转化为[Al(OH)4]－

第二类原电池：①两个活动性不同的电极；②任何电解质溶液(酸、碱、盐皆可)；③形

成回路。这类原电池的特点是电极与电解质溶液不发生置换反应，电解质溶液只起导电作用。正极一般是吸氧腐蚀的电极反应式：O2＋2H2O＋4e-＝4OH－。微电池(即若干微小的原电池)为不正规的原电池。合金或不纯的金属在潮湿空气中就能形成微电池。电化学腐蚀即微电池

腐蚀，依然是原电池原理。一般原电池和微电池的区别在于前者中两个电极不直接接触，故前者电流是在导线中流动，而后者电流是在金属体内部流过。微电池腐蚀分为析氢腐蚀(发生在酸性较强的溶液里，正极上H+被还原)和吸氧腐蚀(发生在中性、碱性或极弱酸性溶液里，正极上是氧气被还原：O2＋2H2O＋4e-＝4OH－)。

燃料电池：

燃料电池的电极反应（主要是负极的电极方程式）是一个难点。我们知道，一般的燃料电池大多是可燃性物质（主要是可燃性气体）与氧气及电解质溶液共同组成的原电池，虽然可燃性物质与氧气在不同的电极反应，但其总反应方程式是可燃物在氧气中燃烧。由于涉及电解质溶液，所以燃烧产物可能还要与电解质溶液反应，再写出燃烧产物与电解质溶液反应

的方程式，从而得到总反应方程式。由于在反应中氧气由0价变为－2价，所以肯定是O2得

2电子，即O2作氧化剂是正极，即可写出正极的电极反应式：O2+4e+2H

2

O=4OH－①(该反应

式为常见的绝大多数燃料电池的正极反应式)。若此时电解质溶液为酸性，则反应过程可以

理解为：正极上首先发生：O2+4e-=2O2－由于在酸性环境中大量存在H+故O2－

会与H+结

2 2合成H2O，故正极反应式应为：O+4e-＋4H+＝2HO②若电解质为中性或碱性时，则正极反应式就只是①。此时负极反应式就可由总电极方程式减去正极的电极方程式得到（注意要将方程式中的氧气抵消掉）

2 2

22 2 2直接法书写电极反应式：（以氢氧燃料电池为例）解析：H2、O2燃料电池中反应实质为：2H+O=2HO电极上 H2-2e-=2H+ O+4e-=2O2

2

2 2 2

在不同环境中H+、O2－会与电解质发生不同的反应，故电极反应也相应不同：

①、酸性环境中：H+能稳定存在，O2－会与H+结合成H2O，

2负极：2H2-4e-=4H+正极：O2+4H++4e-=2HO

2

②、碱性环境中：H+不能稳定存在会与OH-结合成水，而O2－也不能稳定存在会与水结合形成OH-

负极：2H2-4e-