用“三步法”书写电极反应式的方法与技巧

（发表于《数理化解题研究》2019年2月第4期

摘要：本文阐述了“三步法”的含义，举例分析书写可充放电电池、燃料电池、新型电池电极反应式的方法和技巧。

关键词：“三步法”、电极反应式

《2018年普通高等学校招生全国统一考试大纲（理科）》“化学反应与能量考试范围与要求”的第⑧点是：理解原电池和电解池的构成、工作原理及应用，能书写电极反应式和总反应式。电极反应式的书写一直是高中化学教学难点和高考难点，本文就“三步法”的方法、技巧举例分析，对电极反应式的书写难点加以突破，阐述如下。

由总方程式书写电极反应式，可分为三个步骤，称“三步法”：

画双线桥，标出电子转移的方向与数目；

根据双线桥，在反应物下方标出相应的电极名称（正负极或阴阳极）；

根据电极名称和双线桥，由对应反应物、生成物和电子得失数目，写出电极反应式。

需要注意的是，电池中介质（指酸碱性等电解质溶液）的离子或分子，如参加反应要写入电极反应式。酸性溶液中电极反应式可以有H⁺，不能有OH^-，碱性溶液中电极反应式可以有OH^-，不能有H⁺。

分析： 用“三步法”分析电池总反应式

“三步法”将电极反应式书写可分为三步，易于理解掌握。

二、可充放电电池电极反应式书写

用“三步法”分析可充放电电池总反应时，可直接在同一个双线桥上标出反方向的得失电子情况，标出电极名称，进而书写两个方向的电极反应式。

可充放电电池放电时为原电池，充电时为电解池。放电时原电池负极反应的逆过程为充电时电解池的阴极反应，放电时原电池正极反应的逆过程为充电时电解池的阳极反应。抓住这一技巧，能迅速地由原电池的电极反应式写出电解池的电极反应式。

三、燃料电池电极反应式书写

例3：以蔗糖为底物稀硫酸为电解质溶液的燃料电池总反应为：C₁₂H₂₂O₁₁+12O₂=12CO₂+11H₂O，写出电极反应式。

用“三步法”书写电极反应式时，先写出正极反应式：12O₂+48e^-+48H⁺=24H₂O（如为碱性介质应写为O₂+4e^-+2H₂O=4OH^-），用电池总反应式减去正极反应式，即得负极反应式：C₁₂H₂₂O₁₁-48e^-+13H₂O =12CO₂+48H⁺。这是书写水溶液燃料电池电极反应式的技巧。

例4：（1）某固体电池MO为电解质，电池中传导的离子为O^2-，分别由两极通入CO和空气；（2）天然气-空气燃料电池，电解质为熔融K₂CO₃，一极通入天然气，另一极通入空气和CO₂。写出以上电池电极反应式。

书写固体电解质燃料电池电极反应式时，先写正极反应式（O₂+4e^-=2O^2-或CO₃^2-等），用总反应式减去正极反应式，即得负极反应式。这是书写此类电池电极反应式的技巧。

四、新型电池电极反应式书写

新型电池一般以“文字+图像”形式呈现，信息量大，要注意分析图中信息，先判断出电池类型和电极名称，抓住总反应式，用“三步法”进行分析，能顺利解题。

例5（2018年全国高考理综Ⅰ卷第13题）最近我国科学家设计了一种CO₂+H₂S协同转化装置，实现对天然气中CO₂和H₂S的高效去除。示意图如图所示，其中电极分别为ZnO@石墨烯（石墨烯包裹的ZnO）和石墨烯，石墨烯电极区发生反应为：

该装置工作时，下列叙述错误的是

C．石墨烯上的电势比ZnO@石墨烯上的低

分析：读图可知“光伏电池”为电源，ZnO@石墨电极发生“CO₂+ CO”应为电解池阴极，则石墨烯为阳极；由文字信息可知，石墨烯电极区的EDTA-Fe²⁺在反应中为催化剂，石墨烯电极发生“H₂S

综合分析得本题答案为C。

综上所述，用“三步法”能迅速书写电极反应式，有效突破这个难点。

[1]教育部考试中心.2018年普通高等学校招生全国统一考试大纲（理科）[M].高等教育出版社，2017（12）

[2]北京师范大学国家基础教育课程标准实验教材总编委会组编.化学反应原理（选修）[M].山东科技出版社，2011（7）