电解池中水放电时电极反应式的书写

电解池中水放电时电极反应式的书写

孙永杰

陕西省韩城市象山中学 715400

电化学是高中化学的重要基础理论内容之一，是高考的重点，而电极反应式的书写又是难点。其中电解池中水放电时电极反应式的书写，在各版本教材上的格式也不尽相同。以下就相关问题谈点自己的看法。

一、教材中电解时有水参与的电极反应式的书写

选修四鲁科版P23是这样写的：“在饱和食盐水中，阳离子Na⁺和水电离出的H⁺移向阴极，H⁺在阴极上发生还原反应：2H⁺ + 2e^- = H₂↑。阴离子Cl^-水电离出的OH-移向阳极，Cl^-在阳极上发生氧化反应：2Cl^-－2e^- = Cl₂↑。……电解食盐水的总反应为：2NaCl+2H₂O 2NaOH+H₂↑+Cl₂↑”

在课后的习题中将电解CuSO₄溶液（阳极为惰性电极）的阳极反应式写作：

4OH^-－4e^- = 2H₂O + O₂↑

这种书写格式虽然便于学生理解电解原理，但在学生写电解总式时往往将阴阳两极电极反应式直接相加，从而得出错误的总式。

二、电解池中有水参与的电极反应式书写的新格式

对于电解有水参与的电解质溶液有两类，我们可先分析有H⁺或OH^-放电的电极反应中H⁺或OH^-的来源，进一步探究有水参与的电极反应式的书写规律。

1、电解水型（阳极为惰性电极）

⑴电解强碱溶液（如NaOH溶液），其电极反应式分别为：

阳极反应：4OH^-－4e^- = 2H₂O + O₂↑（OH^-来自于NaOH的电离）

阴极反应：2H⁺ + 2e^- = H₂↑（H⁺来自于水的电离）鲁科版教材

因为阴极反应的H⁺来自于水的电离，2H₂O 2H⁺ +2OH^- ①，2H⁺ +2e^-=H₂↑②，两式相加得2H₂O + 2e^- = H₂↑ + 2OH^-，所以其阴极反应还可以写成：

2H₂O + 2e^-= H₂↑+ 2OH^-

若要写电解总反应式，其阴极反应必须写成2H₂O + 2e^-=H₂↑+2OH^-的形式，根据电子守恒，将阴、阳两极反应相加得电解总反应式为2H₂O 2H₂↑ + O₂↑。

⑵电解含氧酸溶液（如H₂SO₄溶液），其电极反应式分别为：

阳极反应：4OH^-－4e^-=2H₂O+O₂↑（OH^-来自于水的电离）

阴极反应：2H⁺ + 2e^- = H₂↑（H⁺来自于H₂SO₄的电离）

因为阳极反应的OH^-来自于水的电离，4H₂O 4H⁺ +4OH^- ①，4OH^-－4e^-=2H₂O+O₂↑②，两式相加得2H₂O－4e^-=4H⁺ +O₂↑，所以其阳极反应还可以写成：2H₂O－4e^-=4H⁺ +O₂↑

若要写电解总反应式，其阳极反应必须写成2H₂O－4e^-=4H⁺ +O₂↑的形式，根据电子守恒，将阴、阳两极反应相加得电解总反应式为2H₂O 2H₂↑ + O₂↑。

⑶电解活泼金属的含氧酸盐溶液（如Na₂SO₄溶液） 其电极反应式分别为：

阳极反应：4OH^-－4e^-=2H₂O+O₂↑（OH-来自于水的电离）

阴极反应：2H⁺ + 2e^- = H₂↑（H+ 来自于水的电离） 因为阴极、阳极反应中的H⁺ 、OH^-均来自于水的电离，则上述阳极反应还可以写成2H₂O－4e^-=4H⁺ +O₂↑的形式，阴极反应还可以写成2H₂O + 2e^- = H₂↑ + 2OH^-的形式。若要写电解总反应式，其阳极反应必须写成2H₂O－4e^-=4H⁺ +O₂↑的形式，阴极反应必须写成2H₂O + 2e^- = H₂↑ + 2OH^-的形式，根据电子守恒，将阴、阳两极反应相加得电解总反应式为2H₂O 2H₂↑ + O₂↑

故电解上述三类电解质溶液的实质都是电解水。

2、电解盐和水型（阳极为惰性电极）电解不活泼金属的含氧酸盐溶液（如CuSO₄溶液） 其电极反应式分别为：阴极反应：Cu²⁺ +2e^-= Cu

阳极反应：4OH^-－4e^- = 2H₂O + O₂↑（OH^- 来自于水的电离）

因为上述阳极反应的OH^-来自于水的电离，所以其阳极反应还可以写成2H₂O－4e^-=4H⁺ +O₂ ↑的形式。若要写电解总反应式，其阳极反应必须写成2H₂O－4e^-=4H⁺ +O₂↑的形式，根据电子守恒，将阴、阳两极反应相加得电解总反应式为2Cu²⁺ +2H₂O 2Cu+4H⁺ +O₂↑。故电解上述两类电解质溶液的实质都是盐和电解水。

综上所述，我们在教学过程中，一开始就要学生将水电离的H⁺或OH^-放电写成：

阳极：2H₂O－4e^-=4H⁺ +O₂↑或阴极：2H₂O + 2e^- = H₂↑ + 2OH^-。这样做至少有以下好处：

1、通过阴阳两极电极反应式直接相加即可得电解总式。

2、可以直接看出放氧生酸在阳极，放氢生碱在阴极。

3、符合离子方程式书写的规范，弱电解质---水在离子方程式中是不拆的，只能写成分子式。

4、可以和燃料电池的正负极很好地贴和。将阳极反应式2H

₂O－4e^-=4H⁺ +O₂↑倒过来写即可得到酸性燃料电池的正极反应式：O₂+4e^-+4H⁺ =2H₂O；将阴极反应式2H₂O + 2e^- = H₂↑ + 2OH^-倒过来写即可得到碱性燃料电池的负极反应式：H₂+ 2OH^- － 2e^- = 2H₂O

2021-6-30