电极反应式的书写

电极有正极和负极我们称之为阴极与阳极

阴极得电子,阳极失电子

就是说在阴极聚集的阳离子会得到电子化合价降低,被还原

在阳极聚集的阴离子会失去电子化合价升高,被氧化

如：2H2O=======2H2↑+O2↑（通电）

阴：4H+ +4e- ===2H2↑

阳：2O2- -4e-===O2↑

有句方便记忆的 升失阳,降得还 

即 化合价“升”高 ,“失”电子,被“氧”化

化合价降低,得电子,被还原

这两句同样适用于氧化还原反应

一、原电池中电极反应式的书写
1、先确定原电池的正负极,列出正负极上的反应物质,并标出相同数目电子的得失.
2、注意负极反应生成的阳离子与电解质溶液中的阴离子是否共存.若不共存,则该电解质溶液中的阴离子应写入负极反应式；若正极上的反应物质是O2,且电解质溶液为中性或碱性,则水必须写入正极反应式中,且O2生成OH-,若电解质溶液为酸性,则H+必须写入正极反应式中,O2生成水.
3、正负极反应式相加得到电池反应的总反应式.若已知电池反应的总反应式,可先写出较易书写的电极反应式,然后在电子​​守恒的基础上,总反应式减去较易写出的电极反应式,即得到较难写出的电极反应式.
例1、有人设计以Pt和Zn为电极材料,埋入人体内作为作为某种心脏病人的心脏起搏器的能源.它依靠跟人体内体液中含有一定浓度的溶解氧、H+和Zn2+进行工作,试写出该电池的两极反应式.
解析：金属铂是相对惰性的,金属锌是相对活泼的,所以锌是负极,Zn失电子成为Zn2+,而不是ZnO或Zn(OH)2,因为题目已告诉H+参与作用.正极上O2得电子成为负二价氧,在H+作用下肯定不是O2-、OH-等形式,而只能是产物水,体液内的H+得电子生成H2似乎不可能.故发生以下电极反应：
负极：2Zn－4e-= 2Zn2+,正极：O2 + 4H+ + 4e- = 2H2O .
例2、用金属铂片插入KOH溶液中作电极,在两极上分别通入甲烷和氧气,形成甲烷—氧气燃料电池,该电池反应的离子方程式为：CH4+2O2+2OH-=CO32-+3H2O,试写出该电池的两极反应式.
解析：从总反应式看,O2得电子参与正极反应,在强碱性溶液中,O2得电子生成OH-,故正极反应式为：2O2+4H2O+8e- =8OH-.负极上的反应式则可用总反应式减去正极反应式（电子守恒）得CH4+10OH-－8e-= CO32-+7H2O.
二、电解池中电极反应式的书写
1、首先看阳极材料,如果阳极是活泼电极（金属活动顺序表Ag以前）,则应是阳极失电子,阳极不断溶解,溶液中的阴离子不能失电子.
2、如果阳极是惰性电极（Pt、Au、石墨）,则应是电解质溶液中的离子放电,应根据离子的放电顺序进行书写电极反应式.
阳极（惰性电极）发生氧化反应,阴离子失去电子被氧化的顺序为：S2-＞SO32-＞I-＞Br -＞Cl-＞OH-＞水电离的OH-＞含氧酸根离子＞F-.
阴极发生还原反应,阳离子得到电子被还原的顺序为：Ag+＞Hg2+＞Fe3+＞Cu2+＞（酸电离出的H+）＞Pb2+＞Sn2+＞Fe2+＞Zn2+＞（水电离出的H+）＞Al3+＞Mg2+＞Na+＞Ca2+＞K+.
（注：在水溶液中Al3+、Mg2+、Na+、Ca2+、K+这些活泼金属阳离子不被还原,这些活泼金属的冶炼往往采用电解无水熔融态盐或氧化物而制得）.
例3、写出用石墨作电极,电解饱和食盐水的电极反应式.
解析：由于电极材料为石墨,是惰性电极,不参与电极反应,则电极反应式的书写只考虑溶液中的离子放电顺序即可.移向阳极的阴离子有Cl-和水电离出的OH-,但在阳极上放电的是Cl-；移向阴极的阳离子有Na+和水电离出的H+,但在阴极上放电的是H+.所以上述电解池的电极反应为：
阳极：2Cl-－2e-= Cl2↑,阴极：2H++2e-= H2↑或2H2O+2e-= H2↑+2OH-.
若将上述石墨电极改成铜作电极,试写出电解饱和食盐水的电极反应式.
解析：由于电极材料为Cu,是活泼电极,铜参与阳极反应,溶液中的阴离子不能失电子,但阴极反应仍按溶液中的阳离子放电顺序书写.该电解池的电极反应为：
阳极：Cu－2e-= Cu2+,阴极：2H++2e-= H2↑或2H2O+2e-= H2↑+2OH-.
（注：阳极产生的Cu2+可与阴极产生的OH-结合成Cu(OH)2沉淀,不会有Cu2+得电子情况发生.）
三、可充电电池电极反应式的书写
可充电电池是联系原电池与电解池的桥梁,它也是电化学知识的重要知识点.放电为原电池反应,充电为电解池反应.原电池的负极反应与电解池的阴极反应,原电池的正极反应与电解池的阳极反应互为逆反应.只要学生按前面方法能熟练书写放电(即原电池)的电极反应式,就能很快写出充电(即电解池)的电极反应式.
例4、铅蓄电池反应为：Pb+PbO2+2H2SO4 2PbSO4+2H2O.试写出放电和充电时的电极反应式.
解析：因为放电为原电池反应：Pb+PbO2+2H2SO4 =2PbSO4+2H2O.Pb失电子发生负极反应,产生的Pb2+在H2SO4溶液中结合SO42-生成难溶于水的PbSO4,故其负极反应式为：Pb+SO42-－2e-=PbSO4.由电子守恒可知,其正极反应式为总式减去负极反应式：PbO2+ SO42-+4H++2e-= PbSO4+2H2O.
充电为电解池反应,其电极反应式书写是这样的,阴极反应式为原电池负极反应式的逆反应,即PbSO4+2e-=Pb+SO42-；阳极反应式为原电池正极反应式的逆反应,即PbSO4+2H2O－2e-= PbO2+ SO42-+4H+.
四、特殊情况电极反应式的书写
在书写电极反应式时,一定要注意一些特殊情况.
1、注意溶液中的离子浓度的改变会引起离子放电顺序的改变
溶液中的离子浓度改变,有时可导致离子放电顺序的改变.
例5、在给某镀件镀锌时,电镀液是饱和ZnCl2溶液,试写出该电镀池的电极反应式.
解析：在饱和ZnCl2溶液中,Zn2+的浓度远大于水电离出来的H+的浓度,所以阴极应是Zn2+放电,而不是H+放电.其电极反应式为：阳极：Zn－2e-= Zn2+；阴极：Zn2++2e-= Zn.
2、注意电解质溶液的改变会引起电极正负的改变
在原电池中,一般较活泼金属作负极,但当电解质溶液发生改变时,较活泼金属就不一定作负极了.
例6、将铜片和铝片用导线相连,分别同时插入稀H2SO4和浓HNO3中,写出两池的电极反应式.
解析：在稀H2SO4作电解质溶液的原电池中,较活泼的铝被氧化作负极,铜作正极.其电极反应为：
负极（Al）：2Al－6e-=2Al3+；正极（Cu）：6H++6e-= 3H2↑.
在浓HNO3作电解质溶液的原电池中,因为Al在浓HNO3中钝化,较不活泼的铜作负极,其电极反应为：负极（Cu）：Cu－2e-= Cu2+；正极（Al）：2NO3-+4H++2e-=2 NO2↑+2H2O.但随着反应的进行,浓HNO3逐渐变稀,正极电极反应又有：NO3-+4H++3e-= NO↑+2H2O.
3 、注意电解质溶液的酸碱性改变会引起电极反应的改变
有些电池若改变其电解质溶液的酸碱性,虽不会改变电池的正负极,但却改变了电极反应.
例7、若将例2中的电解质KOH溶液改为稀硫酸,其它条件不变,试写出该电池两极的电极反应式.
解析：该题虽只改变了电解质溶液的酸碱性,但总反应式与例2不相同了,其总反应式为CH4+2O2→CO2+2H2O.这样,在正极上O2得电子生成的O2-会与稀硫酸中的H+结合生成水,而不再生成OH-（OH-能与H+继续反应生成水）.正极反应式为：2O2+8H++8e- = 4H2O,负极上的反应式则可用总反应式减去正极反应式（电子守恒）得：CH4+2H2O－8e-= CO2+8H+.