孫志強

書寫原電池電極反應式是高考的重要考點.書寫原電池電極反應式是對原電池原理的進一步理解，能促進學生對原電池原理的掌握.

一、原電池的原理

較活潑的金屬發(fā)生氧化反應，電子從較活潑的金屬（負極）流向較不活潑的金屬（正極）.這只是針對由活潑性不同的金屬作電極而言.原電池的廣義原理應為：還原性較強的物質（負極）發(fā)生氧化反應，電子從還原性較強的物質通過外電路流向氧化性較弱的物質（正極）.所以，可以利用原電池原理將其他的氧化還原反應設計成各種不同的電池（如燃料電池等）.

二、正確判斷原電池的正負極

高中化學必修二，第二章化學反應與能量第二節(jié)“化學能與熱能”（實驗2-4），將鋅片和銅片用導線連接（導線中間接入一個電流表），平行插入盛有稀硫酸的燒杯中，觀察現象.學與問：你如何判定裝置的正負極？由于鋅和銅的活動性不同，鋅容易失去電子，被氧化成Zn2+進入溶液，電子由鋅片通過導線流向銅片，溶液中的H+從銅片獲得電子被還原成氫原子，氫原子再結合成分子從銅片上逸出.通過教材對原電池原理的介紹，歸納出判斷原電池正負極的幾種方法：1.理論上，由發(fā)生的反應原理判斷.利用發(fā)生的氧化還原反應從電子得失角度判斷原電池的正負極.失去電子，發(fā)生氧化反應的電極為負極；電解質離子從電極獲得電子，發(fā)生還原反應的電極為正極.與電極的活動性無關.2.根據實驗測定法確定原電池的正負極.利用教材中銅鋅稀硫酸原電池原理，連接安培表（檢流計），觀察指針的偏轉方向，偏轉一方即為原電池的正極.連接新的原電池裝置，觀察指針的偏轉方向，與標準原電池偏轉方向相同，即為原電池的正極，另一極為負極.這種實驗法既能幫助學生理解原電池的工作原理，又能培養(yǎng)學生的動手能力，是培養(yǎng)學生科學的探究精神和學科素養(yǎng)的有效途徑.

三、書寫電極反應式的注意事項

原電池的正負極一旦確定，則電極反應式也隨之確定.通過原電池發(fā)生的氧化還原反應原理，可將其分為氧化反應和還原反應兩個半反應，即可得到電極反應方程式.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目盡量保持相等.主要是為計算提供方便.2.充分考慮反應環(huán)境及離子共存問題.若生成物離子與電解質離子不共存，則該電解質溶液中的陰離子也要寫入負極的電極反應式中.

四、書寫原電池電極反應方程式的步驟

掌握原電池電極反應式的書寫方法是關鍵，現以CH4-O2-KOH燃料電池為例來說明原電池反應電極方程式的書寫步驟.1.寫出原電池的總反應化學方程式，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+2KOHK2CO3+3H2O.離子方程式為：CH4+2O2+2OH-CO2-3+3H2O.2.根據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-→CO2-3；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，同時要注意電解質離子的參與.該原電池的電極反應為：正極反應：2O2+8e-+4H2O→8OH-；負極反應：CH4-8e-+10H-CO2-3+7H2O.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量守衡、電荷守衡和電子得失守衡等規(guī)律.

五、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，很多學生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.例如，熔融鹽燃料電池具有很高的發(fā)電效率而受到重視.可用Li2CO3和Na2CO3的熔融鹽混合物作電解質，在 650℃的環(huán)境下通入CO和空氣進行工作.已知負極電池反應式為2CO+2CO2-3-4e-=4CO2.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，再根據題給條件的負極電極反應式得到正極反應式.由于負極和陰極反應后生成CO2不和Li2CO3和Na2CO3的熔融鹽混合物反應，所以總反應式就是2CO+O22CO2.用其減去負極反應式（2CO+2CO2-34CO2+4e-），就能得到正極電極反應式為O2+4e-+CO2CO2-3.

總之，具備扎實的氧化還原反應原理知識是正確書寫電極反應方程式的基本前提.只有掌握原電池工作原理，利用質量守衡、電荷守衡和電子得失守衡定律，以及離子共存等知識，學生才能正確書寫電極反應方程式.