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关于镁铝原电池问题的讨论

来源:作者:傅芳 点击:所属专题: 镁铝原电池
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

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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)《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)“谈电极反应式书写技能的培养”(2003年第3期第44)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。

1 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。

 关于镁铝原电池问题的讨论

1

2 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。

3 实验解释

镁、铝在1mol/LNaOH溶液中电极电势为

H2AlO3+H2O+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-+2H2O4OH-(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。

参考文献

[1] 北京师范大学等三校无机化学教研室.无机化学(上册).4北京高等教育出版社2002425

[2] 李荻.电化学原理.北京北京航空航天大学出版社2002406-418


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