电解池电极方程式的书写方法.doc

原电池的正负极一旦确定,则原电池的电极反应式也随之确定。但书写电极反应式时还需注意以下几点:
　　1.正负电极反应式中的电子得失数目保持相等。例如Al-Cu-CuSO4构成的原电池的正极反应可表示为:3Cu2++6e-=3Cu,负极反应式为:2Al-6e-=2Al3+。
　　2.看负极反应生成的阳离子与电解质溶液中的阴离子能否共存,若不能共存,则该电解质溶液中的阴离子也要写入负极的电极反应式中。如Zn-Ag-KOH溶液构成的原电池中,因Zn失去电子生成的Zn2+能与OH-反应,故负极上发生的反应为:Zn-2e-+2OH-=Zn(OH)2。
　　3.要注意电解质溶液的性质。当正极上的反应物质为O2时,若溶液为碱性或中性时,电极反应式中不能出现H+,电极反应式只能为O2+2H2O+4e-=4OH-;若溶液为酸性时,电极反应式中不能出现OH-。
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电解池电极方程式的书写方法
柳州高中 朱红东
电化学在化学学科体系中占有非常重要的地位。其中 电解池电极方程式的书写是电化学重要基础内容之一，是高考的重点。 从我们现在对电化学教学的实际情况来看，学生对电解池电极方程式书写的相关知识掌握较为困难 ，感到非常头晕。其原因是：在电化学一节课要出现新概念，新知识多，以及要求学生对化学要与物理学的进行跨学科的联系。其实只要克服内心对于新知识的恐惧，努力去了解新概念，掌握一定的方法和规律，电解池电极方程式的书写并不难。本文就以用石墨电极电解氯化钠溶液为例，对书写电解池电极方程做一个讲解，希望对同学们的学习电化学有所启迪。
1 、明原理
明白电解的含义，是书写电解池电解反应式的基础，这是因为 书写电解池的电极反应式是电解池原理的进一步深化和发展，是用化学语言表述电解池实验现象。 电解：使电流通过电解质溶液而在阴、阳两极上引起氧化还原反应的过程。这可以理解为，电解池是通过外接电流的作用，强迫阴极得到电子，阳极失去电子。
2 、列离子，判运动
分析溶液中存在哪些离子，判断离子的迁移。氯化钠溶液，由于具有电解质氯化钠和水，所以溶液中会存在： H+ 、 Cl - 、 Na + 、 OH - 。根据物理学知识，在电场的作用下，阳离子（ H+ 、 Na + ）会向阴极移动，阴离子（ Cl - 、 OH - ）会向阳极移动。
3 、定得失
依照经验判定两极得失电子的物质。
阴极放电顺序： Ag+ ＞ Fe3+ ＞ Cu2+ ＞ H+ ＞ Pb2+ ＞ Sn2+ ＞ Fe2+ ＞ Zn2+ ＞ Al3+ ＞ Mg2+ ＞ Na+ ＞ Ca2+ ＞ K+ ；我们如果细看一下，就会发现这个放电顺序，即是我们所讲的氧化性强弱的顺序，这是为什么呢？其实很简单，所谓的电解池反应只是一个外加电流强迫发生的氧化还原反应而已，它还是氧化还原反应，当然适合氧化还原反应的知识
因为： H+ ＞ Na+ ，所以阴极的电极反应式为： 2H+ + 2e = H2↑
阳极放电顺序： M （活性电极、即除金、铂以外的金属。） ＞ X- （ S2- ＞ I- ＞ Br- ＞ Cl- ）＞ OH － ＞含氧酸根。我们细看一下，会发现这里同样是氧化还原反应知识：先强后弱规律，还原性强的物质先失去电子。
因为石墨电解为惰性电极，且 Cl- ＞ OH － ，所以阳极的电极反应式为： 2Cl— - 2e = Cl2↑
4 、思源头、巧修正
保证得失电子相等前提下，将阴阳两极的电极反应式相加： 2H+ + 2Cl— H2↑+ Cl2↑ ，这样我们得到的还不是电解氯化钠溶液的离子方程式，因为这里的氢离子是来自于水。水属于弱电解质，在离子方程式中是不能拆开的。所以最后，我们需要把氢离子改写成水，这样才能反应客观事实，说明氢离子来自于水，得到真正的总反应： 2H2O+ 2Cl— H2↑+ Cl2↑+ 2OH - 。
总之，深刻理解电解池原理，掌握氧化还原反应知识和离子方程式书写知识，明白书写电解池电极反应式书写的方法，书写电解池电极反应式并不难，解决电解池有关习题并不难。

电化学反应方程式的书写方法
一. 书写要遵循的原则：
无论原电池还是电解池，其电极反应均是氧化还原反应，因此电极方程式的书写要遵循质量守恒、电子守恒及电荷守恒，两电极反应方程式相加得电池总反应方程式；已知一电极反应方程式，则电池总反应方程式减去该电极反应方程式，即得另一电极反应方程式。
二. 电化学反应方程式的书写方法
1. 正确判定两个电极和电极反应物，电极反应式要符合守恒规律。
例1. 电解原理在化学中有广泛应用。下图表示一个电解池，a为电解液；X、Y是两块电极板，通过导线与直流电源相连。请回答以下问题：
（1）若X、Y都是惰性电极，a是饱和NaCl溶液，实验开始时，同时在两边各滴入几滴酚酞试液，则
①电解池中X极上的电极反应式为__________________，在X极附近观察到的现象是_____________________；
②Y电极上的电极反应式为______________________，检验该电极反应产物的方法是________________________。
（2）如果用电解方法精炼粗铜，电解液a选用溶液，则
①X电极的材料是______________，电极反应式为_____________；
②Y电极的材料是______________，电极反应式为_____________。
（说明：杂质发生的电极反应不必写出）

分析：本题要求用电解原理设计两个电解池，a为电解液；X、Y是两块电极板，通过导线与直流电源相连。对（1）：阳极的放电能力比强，生成；阴极X极，阳离子的放电能力比强，生成；溶液中溶质为，使酚酞变红。
对（2）：为电解精炼池，阳极Y极为粗铜溶解极，放电；阴极X极为析出极，放电。
答案：（1）①
放出气体，溶液变红
②
把湿润的碘化钾淀粉试纸放在Y电极附近，试纸变蓝色
（2）①纯铜
②粗铜
2. 正确处理电化学反应中的非氧化还原反应。
例2. 宇宙飞船中的氢氧燃料电池，其电池反应为：。试写出电解质溶液为盐酸或KOH溶液的电极反应方程式。
分析：和之间的氧化还原反应为：
分解：；
在酸性溶液（如盐酸）中，稳定存在，必然与结合为水（非氧化还原反应）；在碱性溶液（如KOH溶液）中，必然与结合为水，必然与结合为（非氧化还原反应）。
答案：盐酸作电解质溶液时
负极反应：；
正极反应：
KOH溶液作电解质溶液时
负极反应：；
正极反应：
3. 在电解池中，溶液中离子浓度的改变有时可导致离子的放电顺序改变。
例3. 工业上用和KOH为原料制取高锰酸钾，主要生产过程分两步进行；第一步，将和KOH固体粉碎，混合均匀，在空气中加热熔化，并连续搅拌，制取；第二步，将的浓溶液进行电解，制取。
（1）制取的是这一氧化还原反应的___________剂（填“氧化”或“还原”），“连续搅拌”的作用是________________。
（2）电解的浓溶液时，两极发生的电极方程式为：阴极是______________，阳极是_______________，电解总的方程式为_____________________。
解析：（2）的浓溶液中，在阴极，阳离子放电能力大于；在阳极，常规应该是放电，因的浓度远大于而且题目中已提示制取高锰酸钾，所以放电，而不放电。则答案为：
（1）还原 连续搅拌，使在KOH存在条件下与充分接触，发生氧化还原反应
（2）

再如电解溶液时，酸性溶液中放电，当的浓度很小时，则放电。如镀锌操作中，用粗锌作阳极，镀件作阴极，饱和溶液作电解液，则放电。
4. 可充电池是联系原电池和电解池的桥梁，它也是电化学部分的重要考点。
在书写可充电池电极反应式时，首先要明确电池和电极，放电为原电池，充电为电解池；原电池的负极与电解池的阳极发生氧化反应，对应元素化合价升高；原电池的正极与电解池的阴极发生还原反应，对应元素化合价降低。
例4. 已知，铅蓄电池总的化学方程式为：

镍镉碱性充电电池在放电时，正极反应：

负极反应：
铜蓄电池使用（放电）一段时间后，其内阻明显增大，电压却几乎不变；镍镉碱性充电电池使用（放电）到后期，当电压明显下降时，其内阻却几乎不变，回答下列问题：
（1）铅蓄电池放电时的负极反应式为：_____________________；充电时的阳极反应式为_________________________。
（2）镍镉电池充电时总反应方程式为：____________________。
（3）上述两种电池使用一段时间后，一个内阻明显增大，另一个内阻几乎不变，其原因是__________________________。
解析：（1）放电为原电池，充电为电解池，负极和阳极失去电子，正极和阴极则得到电子，故Pb为负极，为阳极，电极反应式分别为：
负极：
阳极：
（2）镍镉碱性充电电池在放电时总反应方程式为两电极反应相加，充电则为放电的逆反应：

（3）内阻与电极材料及电解质浓度有关，铅蓄电池在放电时除消耗电极材料外，同时还消耗电解质溶液中的溶质（硫酸），使电解质溶液中自由移动的离子浓度减小，导电能力降低（内阻增大），而镍镉电池在使用过程中，只消耗水，电解质溶液中自由移动的离子浓度没减小（略增大），所以导电能力几乎不变。

电解电极反应方程式
1．电解CuCl2溶液
阳极：2Cl- - 2e- == Cl2↑
阴极：Cu2+ + 2e- == Cu
总反应式：2Cl- + Cu2+ → Cl2↑ + Cu
2．电解精炼铜
阳极（粗铜）：Cu - 2e- == Cu2+
阴极 (纯铜) ：Cu2+ + 2e- == Cu
总反应式：无
3．电镀铜
阳极（纯铜）：Cu - 2e- == Cu2+
阴极（待镀金属，如Fe）：Cu2+ + 2e- == Cu
总反应式：无
4．电解饱和食盐水
阳极：2Cl- - 2e- == Cl2↑
阴极：2H2O + 2e- == H2↑ + 2OH-
总反应式：2Cl- + 2H2O → H2↑ + Cl2↑ + 2OH-
5．电解HCl溶液
阳极：2Cl- - 2e- == Cl2↑
阴极：2H+ + 2e- == H2↑
总反应式：2Cl- + 2H+→Cl2↑ + H2↑
6．电解NaOH溶液
阳极：4OH- - 4e- == O2↑ + 2H2O
阴极：4H2O + 4e- == 2H2↑ + 4OH-
总反应式：2H2O ≒ 2H2↑ + O2↑
7．电解H2SO4溶液
阳极：2H2O - 4e- == O2↑ + 4H+
阴极：4H+ +4e- == 2H2↑
总反应式：2H2O ≒ 2H2↑ + O2↑
8．电解KNO3溶液
阳极：2H2O - 4e- == O2↑ + 4H+
阴极：4H2O + 4e- == 2H2↑ + 4OH-
总反应式：2H2O ≒ 2H2↑ + O2↑
9．电解CuSO4溶液
阳极：2H2O - 4e- == O2↑ + 4H+
阴极：2Cu2+ + 4e- == 2Cu↓
总反应式：2Cu2+ + 2H2O ≒ 2Cu↓ + O2↑ + 4H+
10．电解AgNO3溶液
阳极：2H2O - 4e- == O2↑ + 4H+
阴极：4Ag+ + 4e- == 4Ag↓
总反应式：4Ag+ + 2H2O ≒ 4Ag↓ + O2↑ + 4H+
11．铅蓄电池充电
阳极：PbSO4 - 2e-+ 2H2O == PbO2 + SO42- + 4H+
阴极：PbSO4 + 2e- == Pb + SO42-
总反应式：
2PbSO4 + 2H2O ≒ Pb + PbO2 + 4H+ + 2SO42