楊立根

（江蘇省泰州中學江蘇泰州225300）

談電解池電極反應式和總反應方程式的書寫

楊立根

（江蘇省泰州中學江蘇泰州225300）

文章力圖通過對電解池中H+和OH-電極反應式的書寫要求的說明以及電解反應方程式書寫方法的闡述，說明電解與氧化還原反應之間的內在聯系以及電解內容在教學過程中的準確定位。

電解池；電極反應式；電解反應方程式

人教版在講述電解原理的應用——“電解飽和食鹽水制燒堿、氯氣和氫氣”的內容時，關于電解NaCl溶液的陰極反應式表述為：2H++2e-=H2↑……①。很多人認為人教版的這種寫法欠妥當，認為正確的電極反應式應為：2H2O+2e-=H2↑+2OH-……②。持這種觀點的人主要理由有兩點：1.電極反應式是氧化還原反應的半反應，陰陽兩極反應式疊加應得到總反應的離子方程式，上述①式疊加得不到總反應的離子方程式；2.電極反應式書寫應遵循離子方程式的一般規(guī)律，根據離子方程式書寫原則，弱電解質在電極反應式中應寫化學式，上述陰極放電的H+來自于水的電離，因此應按②式書寫。

應該說，上述觀點是有一定的道理的，不過，人教版新教材自新課改實施以來多次再版，教材在再版時在很多地方都采納了廣大讀者的意見，作了修改，但是，關于電解食鹽水陰極電極反應式一直采用的是①式。筆者認為人教版在此處堅持使用①式是恰當的，是基于對電解內容的要求的準確定位和電解反應的深刻認識。下面通過有關電極反應式和電解反應的書寫來具體說明這一點。

一、電解時關于H+和OH-放電的電極反應式書寫

筆者經過多年的教學實踐發(fā)現在關于電解池電極反應式書寫時凡是涉及到溶液中H+和OH-放電，不論是來自水的電離還是強酸、強堿的電離，按人教版處理方法，不僅可以極大降低書寫難度，減輕學生學習的負擔，同時也不會影響學生對電解本質的認識。例如，以石墨為電極電解CuSO4溶液（以下所舉電解事例不作說明都以石墨為電極）或者電解NaOH溶液，陽極電極反應式都可直接寫作：4OH—-4e-=O2↑+2H2O；電解NaCl溶液、MgCl2溶液、H2SO4溶液陰極電極反應式都可直接寫作上述①式。如果不進行簡化，在書寫電解NaCl溶液、MgCl2溶液、H2SO4溶液三種溶液陰極電極反應式分別為2H2O+2e-=H2↑+2OH-……②式、2H2O+ 2e-+Mg2+=H2↑+Mg（OH）2↓、2H++2e-=H2↑……①式。其實電解上述三種溶液在陰極本質上都是H+放電，因此，電極反應式①完全可以說明上述電解的本質。

二、陽極為惰性電極的電解方程式的書寫

如果按上述方法書寫H+和OH-放電時電極反應式，通過陰陽兩極電極反應式疊加有時就得不到總反應方程式，是否說明上述寫法欠妥呢？這其實也是一種認識誤區(qū)，因為總反應式書寫和電極反應式書寫完全可以獨立開來，總反應方程式的書寫并不必須要通過電極反應式疊加得到。

關于電解總反應方程式的書寫，可按如下步驟進行書寫（以石墨電極為例，下同）：

第一步，根據陰陽兩極放電的離子確定反應物。

1.如果陰極是H+放電，陽極是OH-放電，不論H+和OH-離子來源于H2O的電離還是強電解質的電離，電解的實質一定是電解水。電解的方程式就是水的分解反應：這樣的溶液常見的有：含氧酸溶液如H2SO4溶液、強堿溶液如NaOH溶液、活潑金屬的含氧酸鹽溶液如Na2SO4溶液等。

2.如果陰陽兩極放電的離子同時來自于電解質的電離，則電解的實質就是電解電解質，電解的方程式是電解質的分解反應。這樣的溶液常見的有：無氧酸溶液，如鹽酸溶液電解的化學方程式為+Cl2↑、不活潑金屬的無氧酸鹽溶液，如CuCl2溶液電解的化學方程式為

3.如果陰陽兩極放電的離子分別來自于電解質和水的電離，則電解的實質是電解水和電解質，電解的反應物是水和電解質。以電解NaCl溶液為例，陽極放電的Cl-來自于NaCl，陰極放電的H+來自于H2O，對于電解質和水都參與的反應，電解方程式的書寫相對于僅僅水或者僅僅電解質參加的反應要復雜，需要進入第二步。

第二步，根據陰陽兩極放電離子確定產物。產物包括氧化產物、還原產物以及非氧化還原產物。上述電解食鹽水陽極Cl-放電，氧化產物為Cl2，陰極H+放電，還原產物為H2，在陰極水電離的H+放電，促進了水的電離，生成的OH-與Na+結合生成NaOH。

第三步，寫出反應物和產物。

表示上述電解NaCl溶液反應物和產物的式子為：NaCl+H2O—NaOH+Cl2↑+H2↑。

第四步，進行氧化還原反應方程式的配平。

電解發(fā)生的化學反應通常都是非自發(fā)進行的氧化還原反應，因此，配平之前一定要注明反應條件“電解”或“通電”。對于電解反應，根據生成的氧化產物和還原產物轉移電子守恒，進行逆向配平更快速。如上述電解食鹽水反應，Cl2是氧化產物，H2是還原產物，根據電子守恒可迅速確定Cl2和H2前面的系數均為1，再由原子守恒可快速配平反應方程式：2NaCl+2H2O =電解2NaOH+Cl2↑+H2↑。

三、電解離子方程式的書寫

電解離子方程式可由電解總反應方程式改寫，改寫的要求要遵循離子方程式的一般要求。上述電解NaCl溶液的離子方程式為：2Cl-+2H2O=電解2OH-+Cl2↑+H2↑。

電解的離子方程式也可以直接寫，其書寫步驟和電解化學方程式書寫步驟一致。下面以電解CuSO4溶液的離子方程式書寫為例說明。

1.確定反應物。根據陰陽兩極離子放電順序可知，電解CuSO4溶液陰極放電的是Cu2+，Cu2+來自于強電解質CuSO4，因此，離子方程式中直接寫Cu2+，陽極是OH-放電，OH-來自于弱電解質H2O，因此，離子方程式中應寫H2O。

2.確定產物。陰極Cu2+還原產物為單質Cu，陽極OH-的氧化產物為O2，在陽極水電離的OH-放電，促進了水的電離生成了H+。

4.注明反應條件，并進行氧化還原反應配平，根據Cu和O2轉移電子守恒可知Cu前面的系數為2，O2前面的系數為1，再根據原子守恒和電荷守恒可快速配平方程式為：2Cu2++2H2O=電解2Cu+O2↑+4H+。

四、陽極為活性電極時電極反應和總反應的書寫

分析電解反應時，首先要分析陽極材料，如果陽極材料是活性電極（如Cu、Ag等），在陽極發(fā)生氧化反應的是陽極材料自身，溶液中的陰離子不放電。此時，陽極電極反應就是陽極材料自身氧化的電極反應，電解的總反應、離子反應書寫步驟與陽極為惰性電極電解書寫相同。請看下面兩例：

例1.以Cu為電極電解H2SO4溶液

陽極參加反應的物質為Cu，陽極電極反應：Cu-2e-=Cu2+，陰極放電的H+來自于H2SO4，，還原產物為H2，因此，參加反應的物質為Cu和H2SO4，生成物為CuSO4和H2，電解的總反應為：

Cu+H2SO4=電解CuSO4+H2↑

例2.以Cu為電極電解NaCl溶液

陽極Cu放電，陰極放電的H+來自于H2O，因此，參加反應的物質是Cu和H2O，陰極產物除了有H2還有OH-，OH-在化學方程式中與Cu2+結合以Cu（OH）2形式存在，電解的總反應方程式為：Cu+2H2O=電解Cu（OH）2+H2↑。

結論：電解的內容是氧化還原反應在生成和生活中的具體應用，電極反應和電解總反應的書寫都與氧化還原反應原理緊密聯系。通過上述分析可以發(fā)現，人教版關于電解時H+電極反應的書寫，目的是要求學生從本質上理解電解的實質，并引導學生從氧化還原反應的角度去理解和掌握常見電解總反應，避免通過電極反應簡單疊加這種機械的、形而上學的教學，人為增加學習難度，增加學生負擔。

1008-0546（2013）06-0054-02

G633.8

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10.3969/j.issn.1008-0546.2013.06.023