轮流坐庄的镁铝电极.doc

轮流坐庄的镁铝电极 绍兴一中分校吴文中 【Mg—HF(aq)—Al电池】 1．已知 Al3+ + 3e-= Al φθ=-1.676 Al(OH)4-+ 3e-= Al + 4OH– φθ=-2.310 AlF63-+3e-= Al + 6F– φθ=-2.07 Mg2+ + 2e- = Mg φθ=-2.356 Mg(OH)2+2e- = Mg+2OH- φθ=-2.687 2．很明显，金属铝在含有F-离子的环境下，电极电位比在一般酸性条件下更负，意思是比在酸性或中性条件下更容易失去电子。 但比较AlF63-+3e-= Al + 6F– φθ=-2.07和Mg2+ + 2e- = Mg φθ=-2.356会发现，在HF溶液环境下，金属镁失去电子趋势更大，由于溶液为酸性，在金属镁表明应该不能得到氢氧化镁沉淀，因此也不会影响金属镁的溶解。 理论分析，应该是金属镁为负极，金属铝为正极 3.有关电极方程式： 负极： Mg-2e- = Mg2 正极：2H++2e-=H2 4、但是，由于氟化镁极微溶于水(18，87mG/L)，1.8×10-11相差100倍，理论上，也可以干扰金属镁的溶解，这样使镁极电势正移，最终出现镁极电势高于铝极电势的结果铝极转变为负极，表面钝化的镁条为正极Al + 3e- +6F–=AlF63- 正极：2H++2e-=H2 5.实验验证：目前无法验证 6、若溶液为碳酸钠、氟化钠溶液，则最后得到六氟合铝酸钠（冰晶石），工业上就是用氧化铝，HF溶液以及碳酸钠来制备冰晶石。（下图中的C为浓硫酸） 【Mg—NaOH(aq)—Al原电池】 【转自】作者：秦志武?化学教育2006年第2期???? 以镁、铝为电极，以稀NaOH溶液为电解质溶液构成的原电池中，谁是负极?《化学教育》中的“谈谈化学实验设计的创意”(2003年第11期第46页)《中学化学》中的“有关原电池的电极反应式的书写”(2002年第12期第13页)“谈电极反应式书写技能的培养”(2003年第3期第44页)等文章都认为铝是负极。这一结论已得到大部分中学教师的认可，笔者对这一问题专门做了多次实验并查阅许多相关书籍，觉得很有必要对这一观点进行讨论，以飨读者。 实验操作 如图1所示，剪约8cm的镁条及大小相近的铝片，使镁条与铝片分别与量程为500μA的教学演示电表的“-”、“+”端相连接，用砂纸去膜，迅速将两电极插入盛有1mol/LNaOH溶液的烧杯中。 实验现象 开始，电表指针向右偏移约500μA，铝片表面有许多气泡，很快电流逐渐减小直至0；随后，指针向左偏移，且电流逐渐增大至约400μA，此时，铝片表面气泡有所减少，但镁条表面只有极少量的气泡产生。 实验解释 镁、铝在1mol/L的NaOH溶液中，电极电势为： Al(OH)4-+3e-＝Al+4OH-　φθ=-2.35V Mg(OH)2+2e-＝Mg+2OH-　φθ=-2.69V 故镁为负极，铝为正极，电子从镁条流向铝片，电表指针向右偏移。电极反应为： 负极：Mg-2e-+2OH-＝Mg(OH)2 正极：2H++2e-＝H2↑ 由于在镁条表面不断生成的Mg(OH)2并没有形成沉淀，而是紧密覆盖于镁条的表面形成膜层，使镁条表面很快发生了钝化。用电流计检测证明镁条表面的膜层具有电子导电性(电子导体)，虽然电极反应仍可进行，但依靠Mg2+从镁条表面转移到溶液的溶解过程却受到了抑制，使镁极电势正移，最终出现镁极电势高于铝极电势的结果：铝极转变为负极，表面钝化的镁条为正极，电子从铝片流向镁条，电表指针向左偏移。电极反应为： 负极：Al-3e+4OH-＝AlO-2+2H2O 正极：O2+4e+2H2O＝4OH-(主要)；2H++2e-＝H2↑(极少) 这就是说，由于在NaOH溶液中镁条发生了钝化，不仅改变了原电池的正负极，而且正极反应也由析氢变为主要吸氧。铝片表面仍有许多气泡的原因可能是铝片不纯导致铝片在NaOH溶液中形成了许多微小原电池。 综上所述，将镁、铝放入NaOH溶液中构成原电池时，开始镁为负极，铝为正极，发生析氢腐蚀；片刻后，Al为负极，表面钝化的镁条为正极，发生吸氧腐蚀。