原电池电极反应式的书写
原电池电极反应式的书写是近几年高考的重点，也是难点，出题形式常常给出信息让考生书写一些不常见的电极反应式，给学生的学、老师的教都增加了一定的难度。所以在学习或复习这一部分知识时，一定不要死记硬背一些原电池的电极反应式。正确的教法是先让学生真正弄明白电极反应式的书写规则，正确的学法是先理解透电极反应式的书写原则、再掌握好电极反应式的书写方法、最后通过练习来融会贯通书写技巧。现通过实例来谈谈有关电极反应式的书写方法与技巧：
一、原电池电极反应式的书写原则
1.共存原则 物质得失电子后在不同介质中的存在形式不同，因此电极反应式的书写必须考虑介质环境。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。碱性介质中不可能有CO2存在，也不可能有大量H+存在并参加反应；酸性介质中不可能有大量OH-存在并参加反应。 2.中性吸氧成碱性原则 在中性介质中，金属通过吸氧所建立起来的原电池反应，其反应的最终产物一定是碱。 因此当正极上的反应物质为O2时（吸氧腐蚀），要注意电解质溶液的性质。
3.介质参加反应原则 原电池电极反应式的书写时，一般都有介质电离出的有关离子参
与到电极正极或负极所发生的电极反应中。例如，在碱性或中性介质中，得“O”时，在反应式中要加上H2O或OH-；在酸性介质中，失“O”时，在反应式中要要加上H2O或H+。
二、原电池电极反应式的书写方法
一般来说，任何一个自发的氧化还原反应均可设计成原电池。所以对于一个陌生的原电池，只要知道总的反应方程式， 可根据氧化还原反应的规律（原子失电子，元素化合价升高，发生氧化反应；原子得电子，元素化合价降低，发生还原反应）将原电池分成两个半电池(即拆分法)，然后按照“电子守恒→电荷守恒→原子守恒”顺序进行书写。当然，如果知道一个复杂原电池的总反应方程式和其中的一个电极反应式，采用相减方式也可写出另一个电极反应式（即加减法）。原电池电极反应式书写的一般步骤有：
1.先判断出原电池的正负极。
一般地，较活泼的金属失去电子，为原电池的负极。如铜锌非氧化性强酸溶液的原电池（伏打电池）（电极材料：铜片和锌片，电解质溶液：稀硫酸） 正极（Cu）：2H+ +2 e=H2↑；
－
负极（Zn）：Zn -2 e=Zn2+
－
2.要关注电解质溶液的酸碱性。在正负极上发生的电极反应不是孤立的，它往往与电解质溶液紧密联系。在碱性溶液中，则不可能有大量H出现，同样在酸性溶液中，也不能大量出现OH。同时CH4、CH3OH等燃料电池在碱性溶液中，碳元素是以CO3离子形式存在的，故不是放出CO2。例如：甲烷燃料电池(铂为两极、正极通入O2和CO2、负极通入甲烷、电解液有三种) ： (1)电解质是熔融碳酸盐(K2CO3) 正极：2O2＋8e＋4CO2===4CO3 2-；负极：
－
－
2－
+
CH4－8e＋4CO3 2-===5CO2↑＋2H2O；
－
(2)酸性电解质(电解液为H2SO4溶液)负极：CH4－8e＋2H2O===CO2↑＋8H；正极：2O2＋8e＋8H==4H2O；
(3)碱性电解质(电解液为KOH溶液)正极：2O2＋8e＋4H2O===8OH；
负极：CH4－8e＋10OH=== CO3 2-＋7H2O；（总反应方：CH4＋2O2＋2OH== CO3 2-＋3H2O）
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－
－
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＋
－＋
3. 要注意电子转移的数目。在同一个原电池中，负极失去电子的总数一定等于正极得到
电子的总数，所以在书写电极反应式时，要注意电子守恒（特别是两电极反应式同时要求写出时，一定要注意电子守恒。这样可避免在有关计算时产生错误或误差，也可避免由电极反应式写总反应方程式或由总方程式改写电极反应式时所带来的失误）。如，碱性锌锰电池（负极—锌筒，正极—MnO2，电解液—KOH溶液）。负极：Zn+ 2OH--2 e= Zn(OH)2；正极：
－
-
2MnO2＋2H2O＋2e=2 MnO(OH)＋2OH。但如果只要求写该电池的正极电极反应式时，电极反应式应为最简反应式，即应为：MnO2＋H2O＋e= MnO(OH)＋OH
4. 要留意特殊条件下的原电池电极反应式的书写。较活泼的金属常见为原电池的负极 ，但也不是绝对的。如：
（1）镁—铝电池(负极—Al，正极—Mg，电解液—KOH溶液)
镁片和铝片插入氢氧化钠溶液中组成的原电池虽然镁比铝活泼，但由于铝和氢氧化钠溶液反应失去电子被氧化，因而铝是负极，此时的电极反应为：负极：2Al＋8OH－6e===2AlO2-－
－
-
-
-
-
＋4H2O；正极：6H2O＋6e===3H2↑＋6OH；
(2) 铝铜电池浓硝酸原电池（电极材料：铜片和铝片，电解质溶液：浓硝酸）
铜片和铝片同时插入浓硝酸中组成原电池时，由于铝在浓硝酸中发生了钝化，铜却失去电子是原电池的负极被氧化。（总反应式：Cu+4H+ +2NO3- =Cu2+ +2NO2↑+2H2O） 即：
－－
正极（Al）：4H+ +2NO3- +2e- =2NO2↑+2H2O；负极（Cu）：Cu－2e=== Cu
－
2+
三、例题解析：
【例题1】CH3OH和O2在KOH溶液中组成燃料电池，该电池的负极反应式为____。
解析：一：写出氧化还原反应中的对应关系：氧化剂→还原产物，还原剂→氧化产物；该燃料电池的负极有：CH3OH→ CO3
二：依据元素化合价变化分析电子得失的物质的量，CH3OH中碳元素为－2价，CO 3中碳元素为+4价，1 mol CH3OH失去6 mol电子。即：CH3OH - 6e→ CO3
三：依据电荷守恒配平电极反应式，缺少的物质或离子从介质中寻找。该电池为碱性电池，而且左右相差8 mol负电荷，所以左边应添加8 mol OH。即：CH3OH + 8OH=== CO3
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2
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2－
2－
2－
+ 6e
四：依据原子守恒配平电极反应式中各原子数。负极反应式为：CH3OH -6e+ 8OH ==CO3
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－
2
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－
+ 6H2O
【例题2】据报道，某海军航空站安装了一台250kW的MCFC型的燃料电池．该电池不仅能为航
空站提供电能，同时还供应水蒸气，其工作温度为600～700℃，所用的燃料是H2，电解质是熔融的K2CO3．已知该电池的总反应式为：2H2+O2═2H2O，正极的电极反应式是：O2+4e-+2CO2═2CO32-，其负极的电极反应式_____。
解析：加减法----如果知道一个复杂原电池的总反应方程式和其中的一个电极反应式，采用相减方式也可写出另一个电极反应式。注意相减时：总反应式和电极反应式中“被消去部分”
前的计量数必须相等。所以（2H2+O2═2H2O）--（O2+4e-+2CO2═2CO32-），可得负极的电极反应式为：2H2+2CO32---4e-═2H2O+2CO2。
【练习】 若将KOH的碱性反应环境变为酸性环境，则该电池的负极反应式为_____。 答案：CH3OH－ 6e+H2O === CO2↑+ 6H
【例题3】可用于电动汽车的铝－空气燃料电池，通常以NaCl溶液或NaOH溶液为电解液，铝合金为负极，空气电极为正极。下列说法正确的是（ ）
A．以NaCl溶液或NaOH溶液为电解液时，正极反应式为：O2 + 2H2O + 4e＝ 4OH B．以NaOH溶液为电解液时，负极反应为：Al + 3OH－3e＝ Al(OH)3↓ C．以NaOH溶液为电解液时，电池在工作过程中电解液的pH保持不变 D．电池工作时，电子通过外电路从正极流向负极
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+
解析：电解质溶液显碱性或中性，该燃料电极的正极发生反应为：O2 +2H2O + 4e＝4OH，A对；铝作负极，负极反应应该是铝失去电子变为铝离子，在氢氧化钠的溶液中铝离子继续与过量的碱反应生成偏铝酸根，因此负极反应为：Al + 4OH－3e＝AlO2+ 2H2O，故B错； 该电池在碱性条件下消耗了碱，反应式为4Al + 3O2 + 4OH＝ 4AlO2+ 2H2O，溶液pH降低，故C错；电池工作时，电子从负极出来经过外电路流到正极，故D错。 【练习】
1.据报道，摩托罗拉公司的一种以甲醇为原料，以KOH为电解质的用于手机的可充电的高效燃料电池，充一次电可持续使用一个月。（1）关于该电池的叙述错误的是_____________.
① 放电时，正极反应为：O2 + 4e + 4H === 2H2O
② 放电时，负极反应为：CH3OH－6e+ 8OH=== CO3 + 6H2O ③ 充电时，原电池的负极与电源的正极相连接 ④ 充电时，阴极反应为：OH－4e === 2H2O + O2↑
（2）若以熔融的K2CO3为电解质，阳极充入CO2与O2的混合气体。试写出该燃料电池的电极反应式：负极______________________；正极________________________。
答案：（1）①③④ （2）负极：CH3OH－6e+ 8OH== CO3+ 6H2O； 正极：O2 + 4e+ 2H2O === 4OH。
2.市场上经常见到的标记为Li—ion的电池称为“锂离子电池”。它的负极材料是金属锂和碳的复合材料（碳作为金属锂的载体），电解质为一种能传导Li的高分子材料。这种锂
离子电池的电池反应为：Li+2Li0.35NiO2 ( )
A．放电时，负极的电极反应式：Li－e== Li B．充电时，Li0.85NiO2既发生氧化反应又发生还原反应
C．该电池不能用水溶液作为电解质 D．放电过程中Li向负极移动
3.将NaCl溶液滴在一块光亮清洁的铁板表面上，一段时间后发现液滴覆盖的圆周中心区(a)已被腐蚀而变暗，在液滴外沿形成棕色铁锈环(b)，如图所示。导致该现象的主要原因是液滴之下氧气含量比边缘少。下列说法正确的是（ ）
A．液滴中的Cl由a区向b区迁移
B．液滴边缘是正极区，发生的电极反应为：O2 + 2H2O + 4e=== 4OH
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2 Li0.85NiO2 。下列说法不正确的是
C．液滴下的Fe因发生还原反应而被腐蚀，生成的Fe由a区向b区迁移，与b区的OH形成Fe(OH)2，进一步氧化、脱水形成铁锈
D．若改用嵌有一铜螺丝钉的铁板，在铜铁接触处滴加NaCl溶液，则负极发生的电极反应为：Cu－2e=== Cu
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2＋
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2＋
四、常见原电池及其电极反应式汇总
原电池电极反应式的书写
原电池电极反应式的书写是近几年高考的重点，也是难点，出题形式常常给出信息让考生书写一些不常见的电极反应式，给学生的学、老师的教都增加了一定的难度。所以在学习或复习这一部分知识时，一定不要死记硬背一些原电池的电极反应式。正确的教法是先让学生真正弄明白电极反应式的书写规则，正确的学法是先理解透电极反应式的书写原则、再掌握好电极反应式的书写方法、最后通过练习来融会贯通书写技巧。现通过实例来谈谈有关电极反应式的书写方法与技巧：
一、原电池电极反应式的书写原则
1.共存原则 物质得失电子后在不同介质中的存在形式不同，因此电极反应式的书写必须考虑介质环境。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。碱性介质中不可能有CO2存在，也不可能有大量H+存在并参加反应；酸性介质中不可能有大量OH-存在并参加反应。 2.中性吸氧成碱性原则 在中性介质中，金属通过吸氧所建立起来的原电池反应，其反应的最终产物一定是碱。 因此当正极上的反应物质为O2时（吸氧腐蚀），要注意电解质溶液的性质。
3.介质参加反应原则 原电池电极反应式的书写时，一般都有介质电离出的有关离子参
与到电极正极或负极所发生的电极反应中。例如，在碱性或中性介质中，得“O”时，在反应式中要加上H2O或OH-；在酸性介质中，失“O”时，在反应式中要要加上H2O或H+。
二、原电池电极反应式的书写方法
一般来说，任何一个自发的氧化还原反应均可设计成原电池。所以对于一个陌生的原电池，只要知道总的反应方程式， 可根据氧化还原反应的规律（原子失电子，元素化合价升高，发生氧化反应；原子得电子，元素化合价降低，发生还原反应）将原电池分成两个半电池(即拆分法)，然后按照“电子守恒→电荷守恒→原子守恒”顺序进行书写。当然，如果知道一个复杂原电池的总反应方程式和其中的一个电极反应式，采用相减方式也可写出另一个电极反应式（即加减法）。原电池电极反应式书写的一般步骤有：
1.先判断出原电池的正负极。
一般地，较活泼的金属失去电子，为原电池的负极。如铜锌非氧化性强酸溶液的原电池（伏打电池）（电极材料：铜片和锌片，电解质溶液：稀硫酸） 正极（Cu）：2H+ +2 e=H2↑；
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负极（Zn）：Zn -2 e=Zn2+
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2.要关注电解质溶液的酸碱性。在正负极上发生的电极反应不是孤立的，它往往与电解质溶液紧密联系。在碱性溶液中，则不可能有大量H出现，同样在酸性溶液中，也不能大量出现OH。同时CH4、CH3OH等燃料电池在碱性溶液中，碳元素是以CO3离子形式存在的，故不是放出CO2。例如：甲烷燃料电池(铂为两极、正极通入O2和CO2、负极通入甲烷、电解液有三种) ： (1)电解质是熔融碳酸盐(K2CO3) 正极：2O2＋8e＋4CO2===4CO3 2-；负极：
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CH4－8e＋4CO3 2-===5CO2↑＋2H2O；
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(2)酸性电解质(电解液为H2SO4溶液)负极：CH4－8e＋2H2O===CO2↑＋8H；正极：2O2＋8e＋8H==4H2O；
(3)碱性电解质(电解液为KOH溶液)正极：2O2＋8e＋4H2O===8OH；
负极：CH4－8e＋10OH=== CO3 2-＋7H2O；（总反应方：CH4＋2O2＋2OH== CO3 2-＋3H2O）
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3. 要注意电子转移的数目。在同一个原电池中，负极失去电子的总数一定等于正极得到
电子的总数，所以在书写电极反应式时，要注意电子守恒（特别是两电极反应式同时要求写出时，一定要注意电子守恒。这样可避免在有关计算时产生错误或误差，也可避免由电极反应式写总反应方程式或由总方程式改写电极反应式时所带来的失误）。如，碱性锌锰电池（负极—锌筒，正极—MnO2，电解液—KOH溶液）。负极：Zn+ 2OH--2 e= Zn(OH)2；正极：
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2MnO2＋2H2O＋2e=2 MnO(OH)＋2OH。但如果只要求写该电池的正极电极反应式时，电极反应式应为最简反应式，即应为：MnO2＋H2O＋e= MnO(OH)＋OH
4. 要留意特殊条件下的原电池电极反应式的书写。较活泼的金属常见为原电池的负极 ，但也不是绝对的。如：
（1）镁—铝电池(负极—Al，正极—Mg，电解液—KOH溶液)
镁片和铝片插入氢氧化钠溶液中组成的原电池虽然镁比铝活泼，但由于铝和氢氧化钠溶液反应失去电子被氧化，因而铝是负极，此时的电极反应为：负极：2Al＋8OH－6e===2AlO2-－
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＋4H2O；正极：6H2O＋6e===3H2↑＋6OH；
(2) 铝铜电池浓硝酸原电池（电极材料：铜片和铝片，电解质溶液：浓硝酸）
铜片和铝片同时插入浓硝酸中组成原电池时，由于铝在浓硝酸中发生了钝化，铜却失去电子是原电池的负极被氧化。（总反应式：Cu+4H+ +2NO3- =Cu2+ +2NO2↑+2H2O） 即：
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正极（Al）：4H+ +2NO3- +2e- =2NO2↑+2H2O；负极（Cu）：Cu－2e=== Cu
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三、例题解析：
【例题1】CH3OH和O2在KOH溶液中组成燃料电池，该电池的负极反应式为____。
解析：一：写出氧化还原反应中的对应关系：氧化剂→还原产物，还原剂→氧化产物；该燃料电池的负极有：CH3OH→ CO3
二：依据元素化合价变化分析电子得失的物质的量，CH3OH中碳元素为－2价，CO 3中碳元素为+4价，1 mol CH3OH失去6 mol电子。即：CH3OH - 6e→ CO3
三：依据电荷守恒配平电极反应式，缺少的物质或离子从介质中寻找。该电池为碱性电池，而且左右相差8 mol负电荷，所以左边应添加8 mol OH。即：CH3OH + 8OH=== CO3
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四：依据原子守恒配平电极反应式中各原子数。负极反应式为：CH3OH -6e+ 8OH ==CO3
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【例题2】据报道，某海军航空站安装了一台250kW的MCFC型的燃料电池．该电池不仅能为航
空站提供电能，同时还供应水蒸气，其工作温度为600～700℃，所用的燃料是H2，电解质是熔融的K2CO3．已知该电池的总反应式为：2H2+O2═2H2O，正极的电极反应式是：O2+4e-+2CO2═2CO32-，其负极的电极反应式_____。
解析：加减法----如果知道一个复杂原电池的总反应方程式和其中的一个电极反应式，采用相减方式也可写出另一个电极反应式。注意相减时：总反应式和电极反应式中“被消去部分”
前的计量数必须相等。所以（2H2+O2═2H2O）--（O2+4e-+2CO2═2CO32-），可得负极的电极反应式为：2H2+2CO32---4e-═2H2O+2CO2。
【练习】 若将KOH的碱性反应环境变为酸性环境，则该电池的负极反应式为_____。 答案：CH3OH－ 6e+H2O === CO2↑+ 6H
【例题3】可用于电动汽车的铝－空气燃料电池，通常以NaCl溶液或NaOH溶液为电解液，铝合金为负极，空气电极为正极。下列说法正确的是（ ）
A．以NaCl溶液或NaOH溶液为电解液时，正极反应式为：O2 + 2H2O + 4e＝ 4OH B．以NaOH溶液为电解液时，负极反应为：Al + 3OH－3e＝ Al(OH)3↓ C．以NaOH溶液为电解液时，电池在工作过程中电解液的pH保持不变 D．电池工作时，电子通过外电路从正极流向负极
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解析：电解质溶液显碱性或中性，该燃料电极的正极发生反应为：O2 +2H2O + 4e＝4OH，A对；铝作负极，负极反应应该是铝失去电子变为铝离子，在氢氧化钠的溶液中铝离子继续与过量的碱反应生成偏铝酸根，因此负极反应为：Al + 4OH－3e＝AlO2+ 2H2O，故B错； 该电池在碱性条件下消耗了碱，反应式为4Al + 3O2 + 4OH＝ 4AlO2+ 2H2O，溶液pH降低，故C错；电池工作时，电子从负极出来经过外电路流到正极，故D错。 【练习】
1.据报道，摩托罗拉公司的一种以甲醇为原料，以KOH为电解质的用于手机的可充电的高效燃料电池，充一次电可持续使用一个月。（1）关于该电池的叙述错误的是_____________.
① 放电时，正极反应为：O2 + 4e + 4H === 2H2O
② 放电时，负极反应为：CH3OH－6e+ 8OH=== CO3 + 6H2O ③ 充电时，原电池的负极与电源的正极相连接 ④ 充电时，阴极反应为：OH－4e === 2H2O + O2↑
（2）若以熔融的K2CO3为电解质，阳极充入CO2与O2的混合气体。试写出该燃料电池的电极反应式：负极______________________；正极________________________。
答案：（1）①③④ （2）负极：CH3OH－6e+ 8OH== CO3+ 6H2O； 正极：O2 + 4e+ 2H2O === 4OH。
2.市场上经常见到的标记为Li—ion的电池称为“锂离子电池”。它的负极材料是金属锂和碳的复合材料（碳作为金属锂的载体），电解质为一种能传导Li的高分子材料。这种锂
离子电池的电池反应为：Li+2Li0.35NiO2 ( )
A．放电时，负极的电极反应式：Li－e== Li B．充电时，Li0.85NiO2既发生氧化反应又发生还原反应
C．该电池不能用水溶液作为电解质 D．放电过程中Li向负极移动
3.将NaCl溶液滴在一块光亮清洁的铁板表面上，一段时间后发现液滴覆盖的圆周中心区(a)已被腐蚀而变暗，在液滴外沿形成棕色铁锈环(b)，如图所示。导致该现象的主要原因是液滴之下氧气含量比边缘少。下列说法正确的是（ ）
A．液滴中的Cl由a区向b区迁移
B．液滴边缘是正极区，发生的电极反应为：O2 + 2H2O + 4e=== 4OH
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2 Li0.85NiO2 。下列说法不正确的是
C．液滴下的Fe因发生还原反应而被腐蚀，生成的Fe由a区向b区迁移，与b区的OH形成Fe(OH)2，进一步氧化、脱水形成铁锈
D．若改用嵌有一铜螺丝钉的铁板，在铜铁接触处滴加NaCl溶液，则负极发生的电极反应为：Cu－2e=== Cu
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四、常见原电池及其电极反应式汇总