电解池中电极反应式书写探究

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　　摘 要：人教版高中化学选修四《化学反应原理》第四章“电化学基础”中有关电极反应式的书写不仅是教学的重点和难点，也是历年高考的热点，学生在书写时倍感困难。针对这一难题本文从实际教学出发，应用电化学的理论基础——氧化还原反应，深入剖析电解池中电极本身与电解质溶液中阴阳离子放电顺序对阴阳两极反应的影响，以期对初学者有所裨益。
　　关键词：电解池；阴极；阳极；放电顺序；电极反应；氧化还原反应
　　一、阴阳两极及阴阳离子的放电次序
　　1.阴阳两极本身反应情况
　　电解池中的阴阳两极相比原电池中的正负两极更加容易确定：外接直流电源负极的为阴极，外接直流电源正极的为阳极。若电解池外电路中所接的直流电源本身是原电池时，则需要先分析出该原电池的负、正极，然后依此再确定电解池的阴极、阳极。那么电解池中的阴阳两极本身是怎样参与反应的呢？
　　电解池中的阴极由于连接直流电源的负极，属于电子输入的一极，所以阴极材料本身实质上是被保护的，不会参与电化学反应，这点需要明确。因此阴极上的电极反应只能是溶液中的阳离子得电子被还原，发生还原反应。由于溶液中的阳离子往往不止一种，到底是哪种阳离子先得电子而放电？这涉及阳离子的放电次序。
　　电解池中的阳极到底本身参不参与电极反应，具体分为两种情况：（1）若為惰性电极（Pt、Au、石墨），则电极本身不参与反应（即不会失电子被氧化），此时溶液中的阴离子就会在阳极上失电子被氧化，发生氧化反应。同样，溶液中的阴离子往往不止一种，到底是哪种阴离子失电子放电，这又涉及阴离子的放电次序。（2）若为活性电极（金属活动性顺序表中Ag以前的金属），则阳极材料本身失电子被氧化，发生氧化反应生成阳离子进入溶液中。
　　2.电解质溶液中阴阳离子的放电次序
　　电解质溶液中往往有多种阴阳离子，当接通直流电源进行电解时，在电场的作用下阴离子向阳极移动，阳离子向阴极移动。移动到相应电极后得失电子的顺序即放电次序是不同的。
　　所谓阳离子放电其本质上就是阳离子得电子，而阳离子得电子能力又与其氧化性是一致的。氧化性越强，其得电子能力就越强，放电能力也就越强。阳离子放电次序为：Ag+>Hg2+>Fe3+>Cu2+>Pb2+>Sn2+>Fe2+>H+（浓）>Zn2+>H+（稀）>Al3+>Mg2+>Na+>Ca2+>K+。
　　阴离子放电其本质上就是阴离子失电子，而阴离子失电子的能力又与它们的还原性是一致的。阴离子的还原性越强，其失电子能力就越强，放电能力也就越强。阴离子放电次序为：S2->I->Br->Cl->OH->含氧酸根>F-。
　　二、电解池中电极反应式的书写
　　1.电解反应中几个常规的电极反应式
　　（1）H+在阴极放电（得电子）：2H++2e-=H2↑
　　弱酸性（或中性）溶液中H2O在阴极放电（实质是水电离出的H+得电子）也可写作
　　2H2O+2e-=H2↑+2OH-
　　（2）OH-在阳极放电（失电子）：4OH--4e-=2H2O+O2↑
　　弱碱性（或中性）溶液中H2O在阴极放电（实质是水电离出的OH-失电子）也可写作
　　2H2O-4e-=O2↑+4H+
　　2.阳极为惰性电极
　　例1.用惰性电极电解强酸（含氧酸）、强碱溶液
　　分析阴阳离子的放电顺序可知，电解强酸（含氧酸）、强碱时，本质上是电解H2O。
　　例2.电解饱和食盐水制烧碱、氯气和氢气的电极反应式书写
　　石墨为惰性电极，本身不会失电子被氧化。在电场作用下溶液中的阴离子Cl-和OH- 移动到阳极，由于Cl-还原性比OH-强，其先失电子（放电）被氧化为Cl2；溶液中的阳离子Na+和H+移动到阴极，由于H+氧化性强于Na+，其先得电子（放电）被还原为H2。
　　参考文献：
　　[1]朱中衡.高中化学教学中关于原电池与电解池的分析[J].考试周刊，2013（17）.
　　[2]冯雁.原电池及电解池电极方程式的书写技巧[J].电大理工，2008（1）.
　　注：本文系甘肃省教育科学2018年度“十三五”规划课题《基于核心素养的化学实验教学研究》（课题编号：GS[2018]GHB0658）阶段性研究成果。
　　编辑 高 琼
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