電極反應式和總反應式的書寫規(guī)范

1、電極反應式和總反應式的書寫規(guī)范 作者：hxfdz    文章來源：本站原創(chuàng)    點擊數(shù)：130    更新時間：2008-8-16 關于高中化學的電化學部分一直是高中化學內(nèi)容中重要的基本概念和基礎理論之一，特別是電極反應式和總反應式的書寫問題。雖說現(xiàn)行新課程對這部分的要求不高，但是，這部分的內(nèi)容一直是高考和競賽的要點和難點。再加上現(xiàn)行教材中對這部分的內(nèi)容書寫也不是很規(guī)范，這樣更加加大了教師和學生教與學的難度。本文旨在喚起廣大師生的共識，力求規(guī)范和準確書寫電極反應式和總反應式

2、。 一、電極反應式和總反應式的一般概念 電極反應式是指在電化學反應中，原電池放電時的正、負極（或電解池電解時的陰、陽極）發(fā)生的還原、氧化反應得失電子的離子反應式（包括極區(qū)溶液中的微粒參加的反應在內(nèi)）。其實質(zhì)均是將氧化還原反應分割成氧化和還原兩個半反應的反應式，并且伴隨著電子的得失和轉(zhuǎn)移。 總反應式則有兩個層次的含義。廣義的總反應式是指原電池放電（或電解池電解）時裝置中所發(fā)生的所有相關化學變化并反映各物質(zhì)之間的化學計量關系的總反應式（既包括兩極反應又包括兩極反應的產(chǎn)物在溶液中的相關反應）。而狹義的總反應式僅是指兩電極反應式之和，不包括兩極的電極反應產(chǎn)物在溶液中相遇或混勻溶液時發(fā)生的反應

3、。 例如：普通的鋅錳干電池的電極反應式和總反應式如下： 正極：2NH4+ + 2e- + 2MnO2 = 2NH3 + Mn2O3 + H2O（包括極區(qū)反應H2+2MnO2=Mn2O3+H2O，教材此處已在試用版的基礎上得到修正） 負極：Zn - 2e- = Zn2+該電池總反應式為（狹義）：Zn + 2NH4+ + 2MnO2 = Zn2+ + 2NH3 + Mn2O3 + H2O（一般常用此式表示）若還包括兩極各自產(chǎn)物Zn2+和NH3在溶液中的絡合反應 Zn2+ + 4NH3 = Zn（NH3）42+，則該電池反應的總反應式（廣義）即為：2Zn + 4NH4+ + 4MnO2 = Zn2+

4、 +Zn（NH3）42+ + 2Mn2O3 +2 H2O。二、電極反應式和總反應式的書寫規(guī)則 1、電極反應式的書寫規(guī)則 （1）原電池放電時的正、負極（或電解池電解時的陰、陽極）的電極反應式中各微粒的化學式均嚴格按照離子方程式的書寫規(guī)則進行書寫（即除了易溶且易電離的物質(zhì)才可拆成離子形式，其它物質(zhì)一律只寫成化學式）。 （2）電極反應式不僅寫出被氧化和被還原的物質(zhì)及其產(chǎn)物外，還須包括該極區(qū)周圍電解質(zhì)溶液中參加了離子反應的微粒在內(nèi)。（注意：由于鹽類的水解程度一般很小，因此可不考慮某些離子的水解反應） （3）原電池放電時的正、負極（或電解池電解時的陰、陽極）的電極反應式都應滿足氧化還原反應的電子得失守衡

5、。 例1：氫氧燃料電池 （1）在KOH溶液的強堿性介質(zhì)中 負極： 2H2 - 4e - + 4OH - = 4H2O （被氧化物質(zhì)） （負極區(qū)溶液中的OH - 和氧化產(chǎn)物H+反應） 正極： O2 + 4e - + 2H2O = 4OH - （被還原物質(zhì)） （正極區(qū)溶液中的H2O和還原產(chǎn)物反應） （2）在鹽酸的強酸性介質(zhì)中 負極： 2H2 - 4e - = 4H+ 正極： O2 + 4e - + 4H+ = 2H2O （被還原物質(zhì)） （正極區(qū)溶液中的H+和還原產(chǎn)物反應） 例2：用惰性電極電解 （1）Na2SO4溶液： 陽極：2H2O - 4e - = 4H+ + O2 （導致陽極區(qū)周圍溶液呈酸性

6、） 陰極：4H2O + 4e - = 2H2 + 4OH - （導致陰極區(qū)周圍溶液呈堿性） （當溶液中陽極產(chǎn)物H+和陰極產(chǎn)物OH-在溶液中相遇發(fā)生反應H+ + OH- = H2O，最終溶液呈中性） （2）H2SO4溶液： 陽極：2H2O - 4e - = 4H+ + O2 陰極：4H+ + 4e - = 2H2  2、總反應式的書寫規(guī)則 （1）將原電池放電時的正、負兩極（或電解時的陰、陽兩極）的電極反應式相加所得的和即為總反應式（這里系指狹義的總反應式）。 （2）電解質(zhì)溶液中來自兩極的電極反應所分別產(chǎn)生的離子，在溶液中相向遷移，相遇并相互發(fā)生的離子反應，可單獨書寫離子方程式，當然也可

7、寫入總反應式而得到廣義的總反應式（由于這些離子反應的化學計量數(shù)關系和電極反應式是一致的）。 上述例1的電池總反應式均為：2H2 + O2 = 2H2O； 而例2的廣義總反應式均為：2H2O 2H2 + O2（3）以上所得的總反應式一般為離子方程式，也可改寫成對應的化學方程式。 三、教材中相關內(nèi)容的規(guī)范書寫1.鉛蓄電池：（1）放電時：負極：Pb - 2e- + SO42- = PbSO4 （被氧化物質(zhì)） （負極區(qū)溶液中的SO42-和氧化產(chǎn)物Pb2+反應）正極：PbO2 + 2e- + 4H+ + SO42- = PbSO4 + 2H2O （被還原物質(zhì)） （正極區(qū)溶液中的H+、SO42-

8、和還原產(chǎn)物反應）（2）充電時：陽極：PbSO4 + 2H2O - 2e- = PbO2 + 4H+ + SO42-陰極：PbSO4 + 2e- = Pb + SO42-總反應式為：Pb + PbO2 + 2H2SO4  2PbSO4 + 2H2O2.電解飽和食鹽水： 陽極：2Cl- - 2e- = Cl2陰極：2H2O + 2e- = H2 + 2OH-（導致陰極區(qū)周圍溶液呈堿性。此處教材里書寫不規(guī)范）總離子反應式：2Cl- + 2H2O  Cl2 + H2+ 2OH-總化學方程式為：2NaCl + 2H2O  Cl2 + H2+ 2NaOH四、下列實例，以作規(guī)范

9、參考和對照比較例1：將用導線相連的表面已經(jīng)過活化的鉑電極插入KOH溶液中，然后向兩極分別通入CH3OH和O2，構(gòu)成甲醇燃料電池。該電池的電極反應式和總反應式分別為：負極：2CH3OH - 12e- + 16OH- = 2CO32- + 12H2O正極：3O2 + 12e- + 6H2O = 12OH-電池總反應式為：2CH3OH + 3O2 + 4OH- = 2CO32- + 6H2O例2：用電化學方法制備KIO3的原理是：以石墨電極為陽極，不銹鋼電極為陰極，用KI溶液（加入少量K2Cr2O7）為電解質(zhì)溶液，在一定電流強度和溫度下進行電解，其電解總反應式為：KI + 3H2O KIO3+3H2

10、。其兩極反應式為：陰極：6H2O + 6e- = 3H2 + 6OH-陽極：I- + 3H2O - 6e- = IO3- + 6H+例3：銀器皿日久表面逐漸變?yōu)楹谏?，這是由于生成了Ag2S，有人設計用原電池原理除去銀器表面黑色，讓其重放光彩。其處理方法是：將一定濃度的食鹽溶液放入一鋁制容器中，再將變黑的銀器浸入溶液中，放置一段時間后，黑色會逐漸褪去而銀卻不會損失。該原電池中：負極：2Al - 6e- = 2Al3+正極：3Ag2S + 6e- = 6Ag + 3S2-該電池總反應式（廣義）為：2Al + 3Ag2S + 6H2O = 2Al(OH)3 + 3H2S+ 6Ag（包括正、負極產(chǎn)物Al3+和S2-在溶液中的雙水解反應：2Al3+ + 3S2- + 6H2O = 2Al(OH)3 + 3H2S在內(nèi)）五、電極反應式和總反應式的書寫規(guī)范的必要性作為一門基礎