原电池中电解质的变化对电极反应的影响，本文主要内容关键词为：电解质论文,电极论文,原电池论文，此文献不代表本站观点，内容供学术参考，文章仅供参考阅读下载。
有关原电池中电极的判断，电极反应式的书写，或用以比较金属的活动性等方面的考查是高考命题的重点。但在原电池的教学中，对原电池中电解质的变化对电极反应的影响往往重视不够，致使在分析原电池反应、书写电极反应式时常常出错。为此我设计了两个变化电解质的对比性例题。
一、电解质变化，影响电极反应和总电池反应
例1 分析图1所示的四组原电池装置，请分别判断原电池的正、负极，并写出电极反应式和总电池反应式。
图1 四个原电池装置
分析 （1）中的原电池和教材中的铜-锌原电池是极为相似的，按金属活动性Mg比Al活泼，所以Mg做负极，电极反应式为：Mg-2e=Mg[2+]，Al做正极，电极反应式为：2H[+]+2e[-]=H[，2]↑。总电池反应为：Mg+H[，2]SO[，4]=MgSO[，4]+H[，2]↑。
（2）中电解质变成了NaOH，好多学生还是根据金属活动性去判断：“Mg做负极，Al做正极。”结论当然是错误的。因为该原电池反应不是金属与酸（H[+]）的反应，而金属活动性是指金属单质置换出酸中氢的难易，对（1）中的原电池正、负极的判断是适用的，对（2）中的原电池则不适用。（2）中的正、负极需根据Mg、Al与NaOH溶液反应的难易来确定：Mg不与NaOH溶液反应，Al易与NaOH溶液反应而失电子生成AlO[，2][-]，所以Al做负极，电极反应式为：
2Al+8OH[-]-6e=2AlO[，2][-]+4H[，2]O
Mg做正极，电极反应式为：
6H[，2]O+6e[-]=6OH[-]+3H[，2]↑
总电池反应为：
2Al+2NaOH+2H[，2]O=2NaAlO[，2]+3H[，2]↑
（3）中两个电极分别为Fe和Cu，Fe的金属活动性比Cu强，但电解质溶液为浓HNO[，3]，是强氧化性酸，也不可与（1）等同而视之。因Al在常温下放入浓HNO[，3]中会产生钝化，而Cu常温下能与浓HNO[，3]剧烈反应而失电子，所以Cu做负极，电极反应式为
Cu-2e=Cu[2+]
Al做正极，电极反应式为：
2H[+]+2NO[，3][-]+2e=2NO[，2]↑+2H[，2]O
总电池反应为：
Cu+4HNO[，3]（浓）=Cu（NO[，3]）[，2]+2NO[，2]↑+2H[，2]O
（4）中的电解质溶液为NaCl溶液，Fe和Cu都不与它反应，NaCl仅起减少溶液电阻，加快原电池反应速率的作用，实际起作用的是O[，2]和H[，2]O。因为Fe和Cu相比，Fe更容易与O[，2]和H[，2]O反应而失电子，所以Fe做负极，电极反应式为：2Fe-4e=2Fe[2+]，Cu做正极，电极反应式为：O[，2]+2H[，2]O+4e=4OH[-]。又因为两电极产生的Fe[2+]和OH[-]在溶液中相遇时会结合成Fe（OH）[，2]，继而4Fe（OH）[，2]+O[，2]+2H[，2]O=4Fe（OH）[，3]，所以总电池反应为：4Fe+3O[，2]+6H[，2]O=4Fe（OH）[，3]。（说明：此原电池反应进行得比较缓慢。）
二、电解质变化，不影响总电池反应，仅影响电极反应
例2 请对比下面三组氢-氧燃料电池，并分别写出电极反应式。
（1）航天技术上使用的氢-氧燃料电池具有高能、轻便和不污染环境等优点。其放电时电池反应为2H[，2]+O[，2]=2H[，2]O，电解质溶液为稀硫酸。则其负极反应为__________；正极反应为__________。
（2）阿波罗宇宙飞船上使用的氢-氧燃料电池，其电池反应为2H[，2]+O[，2]=2H[，2]O，电解质溶液为75％的KOH溶液。则电池的负极反应为_________；电池的正极反应为__________。
（3）固体氧化物燃料电池是由美国西屋（westinghouse）公司研制开发的。它以固体氧化锆-氧化钇为电解质，这种固体电解质在高温下允许氧离子（O[2-]）在其间通过。该电池的工作原理如图2所示，其中多孔电极a、b均不参与电极反应。则电池的正负极的电极反应分别为：
正极：________；负极：________。
图2 氢-氧燃料电池
分析 三个氢-氧燃料电池的总电池反应式都是2H[，2]+O[，2]=2H[，2]O，由氧化还原反应的分析不难判断：通H[，2]的电极都为负极，通O[，2]的电极都为正极。但（1）、（2）、（3）中的电解质不同，分别是酸、碱、固体氧化锆-氧化钇，所以实际参与反应的离子并不相同，从而电极反应也不相同。
（1）中负极的电极反应为：2H[，2]-4e=4H[+]
正极的电极反应为：O[，2]+4H[+]+4e[-]=4H[，2]O
（2）中负极的电极反应为：
2H[，2]+4OH[-]-4e[-]=4H[，2]O
正极的电极反应为：O[，2]+2H[，2]O+4e[-]=4OH[-]
（3）中负极的电极反应为：
2H[，2]+2O[2-]-4e[-]=2H[，2]O
正极的电极反应为：O[，2]+4e[-]=2O[，2][2-]
三、反思与总结
1.原电池装置中的两个金属电极，做负极的不一定比做正极的金属活动性强，所谓活泼性不同的两电极，是相对电解质而言。
2.电极反应与原电池中的电解质有着密切的关系，不能抛开电解质与电极本身（或电极上所通入的物质）间的反应去写电极反应式。因为原电池反应都是自发的氧化-还原反应，负极上是还原剂失电子，发生氧化反应；正极上是氧化剂得电子，发生还原反应。
3.书写电极反应式要遵守电荷守恒，正、负两电极反应间要遵守得失电子守恒。一般正、负两电极反应式合并可得总电池反应式。
4.金属电化腐蚀的电极反应也应依据电解质的不同来书写，若水膜酸性较强，发生原理与例1中装置（1）相似的析氢腐蚀；若酸性很弱或呈中性，发生原理与例1中装置（4）相似的吸氧腐蚀。
教学实践证明，通过以上两个例题，学生在不同电解质构成的原电池的对比中，不但深刻理解了电解质的变化对电极反应的影响，而且掌握了分析原电池的方法和规律，提高了解决复杂问题的能力。