电极反应式和总反应式是化学,尤其是电化学领域中的关键概念,它们涉及到氧化还原反应的分解和组合。在高中化学教学中,理解和正确书写这些反应式是至关重要的,尽管新课程对此的要求可能并不高,但它们仍是高考和化学竞赛的重点与难点。
**电极反应式**是指在原电池放电或电解池电解过程中,正负极(或阴、阳极)上发生的氧化和还原反应。这些反应伴随着电子的转移,可以将一个完整的氧化还原反应分为两个半反应。例如,锌锰干电池的正极反应是2NH4+ + 2e- + 2MnO2 = 2NH3 + Mn2O3 + H2O,而负极反应是Zn - 2e- = Zn2+。
**总反应式**有两种理解方式。狭义的总反应式是正负极反应式的简单相加,如锌锰干电池的总反应式:Zn + 2NH4+ + 2MnO2 = Zn2+ + 2NH3 + Mn2O3 + H2O。广义的总反应式则包括所有相关的化学变化,如两极产物在溶液中的后续反应,例如,锌与氨的络合反应。
**书写规则**:
1. 电极反应式遵循离子方程式的规则,只有易溶且易电离的物质才拆分成离子形式。
2. 除了主反应外,还需要包含周围电解质溶液参与的离子反应。
3. 电极反应式必须保持电子得失平衡,确保氧化还原反应的守恒。
4. 总反应式是通过相加电极反应式得到,狭义的总反应式不包含电极产物的后续反应,广义的总反应式则包括这些反应。
**实例分析**:
氢氧燃料电池在强碱性介质(KOH溶液)和强酸性介质(盐酸)中的反应展示了不同环境下电极反应式的差异。在电解Na2SO4和H2SO4溶液的例子中,阳极和阴极的反应结合后形成中性溶液。
**教材中的规范书写**:
在铅蓄电池的例子中,放电时负极Pb失去电子与SO42-结合形成PbSO4,正极PbO2得到电子还原为PbSO4。书写时,要确保反应式准确反映出物质的氧化态变化及电子转移情况。
正确理解和书写电极反应式和总反应式对于掌握电化学的基础理论至关重要。在教学和学习过程中,应当强调其规范性,以克服教材可能存在的不规范表述,提高理解和应用的准确性。