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