輪流坐莊的鎂鋁電極

輪流坐莊的鎂鋁電極紹興一中分校吳文中【Mg—HF(aq)—Al電池】1．已知A|3++3e-=Al爐=-1.676AI(0H)4-+3e_=Al+40H-爐=-2.310AIF63-+3e-=Al+6F_ ^e=-2.07Mg2++2e-=Mg爐=-2.356Mg(OH)2+2e-=Mg+20H-爐=-2.687很明顯，金屬鋁在含有F-離子的環(huán)境下，電極電位比在一般酸性條件下更負(fù),意思是比在酸性或中性條件下更容易失去電子。但比較AIF63-+3e=Al+6F-屮。=-2.07和Mg2++2e-=Mg屮。=-2.356會(huì)發(fā)現(xiàn)，在HF溶液環(huán)境下，金屬鎂失去電子趨勢(shì)更大，由于溶液為酸性，在金屬鎂表明應(yīng)該不能得到氫氧化鎂沉淀，因此也不會(huì)影響金屬鎂的溶解。理論分析，應(yīng)該是金屬鎂為負(fù)極，金屬鋁為正極有關(guān)電極方程式：負(fù)極：Mg-2e-=Mg2正極：2H++2e-H2=24、但是，由于氟化鎂極微溶于水(18°C,87mG/L),通過(guò)計(jì)算其Ksp：2.74*10-9和Mg(OH)2的Ksp=1.8x10-ii相差100倍,理論上，也可以干擾金屬鎂的溶解,這樣使鎂極電勢(shì)正移，最終出現(xiàn)鎂極電勢(shì)高于鋁極電勢(shì)的結(jié)果，鋁極轉(zhuǎn)變?yōu)樨?fù)極，表面鈍化的鎂條為正極。此時(shí)電電解方程式發(fā)生變化：負(fù)極：AI+3e-+6F-=AIF36

正極：2H++2e-H2=2實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證：目前無(wú)法驗(yàn)證6、若溶液為碳酸鈉、氟化鈉溶液，則最后得到六氟合鋁酸鈉（冰晶石），工業(yè)上就是用氧化鋁，HF溶液以及碳酸鈉來(lái)制備冰晶石。（下圖中的C為濃硫酸）Mg—NaOH(aq)—Al原電池】【轉(zhuǎn)自】作者：秦志武《化學(xué)教育2006年第2期》以鎂、鋁為電極，以稀NaOH溶液為電解質(zhì)溶液構(gòu)成的原電池中，誰(shuí)是負(fù)極?《化學(xué)教育》中的“談?wù)劵瘜W(xué)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的創(chuàng)意”（2003年第11期第46頁(yè)）《中學(xué)化學(xué)》中的“有關(guān)原電池的電極反應(yīng)式的書(shū)寫(xiě)”（2002年第12期第13頁(yè)）“談電極反應(yīng)式書(shū)寫(xiě)技能的培養(yǎng)”（2003年第3期第44頁(yè)）等文章都認(rèn)為鋁是負(fù)極。這一結(jié)論已得到大部分中學(xué)教師的認(rèn)可，筆者對(duì)這一問(wèn)題專門(mén)做了多次實(shí)驗(yàn)并查閱許多相關(guān)書(shū)籍，覺(jué)得很有必要對(duì)這一觀點(diǎn)進(jìn)行討論，以饗讀者。實(shí)驗(yàn)操作如圖1所示，剪約8cm的鎂條及大小相近的鋁片，使鎂條與鋁片分別與量程為500pA的教學(xué)演示電表的“-”、“+”端相連接，用砂紙去膜，迅速將兩電極插入盛有1mol/LNaOH溶液的燒杯中。實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象開(kāi)始，電表指針向右偏移約500pA,鋁片表面有許多氣泡，很快電流逐漸減小直至0隨后，指針向左偏移，且電流逐漸增大至約400pA，此時(shí)，鋁片表面氣泡有所減少,但鎂條表面只有極少量的氣泡產(chǎn)生。實(shí)驗(yàn)解釋鎂、鋁在1mol/L的NaOH溶液中，電極電勢(shì)為：AI(OH)4-+3e=AI+4OH-0=-2.35VMg(OH)2+2e=Mg+2OH-^e=-2.69V故鎂為負(fù)極，鋁為正極，電子從鎂條流向鋁片，電表指針向右偏移。電極反應(yīng)為：負(fù)極：Mg-2e-+2OH=Mg(OH)2正極：2H++2e=H2f由于在鎂條表面不斷生成的Mg(OH)2并沒(méi)有形成沉淀，而是緊密覆蓋于鎂條的表面形成膜層，使鎂條表面很快發(fā)生了鈍化。用電流計(jì)檢測(cè)證明鎂條表面的膜層具有電子導(dǎo)電性(電子導(dǎo)體)，雖然電極反應(yīng)仍可進(jìn)行，但依靠Mg2+從鎂條表面轉(zhuǎn)移到溶液的溶解過(guò)程卻受到了抑制，使鎂極電勢(shì)正移，最終出現(xiàn)鎂極電勢(shì)高于鋁極電勢(shì)的結(jié)果：鋁極轉(zhuǎn)變?yōu)樨?fù)極，表面鈍化的鎂條為正極，電子從鋁片流向鎂條，電表指針向左偏移。電極反應(yīng)為：負(fù)極：Al-3e-+4OH=AlO-2+2H2O正極：O2+4e-+2H2O=4OH-(主要)；2H++2e=H2f(極少)這就是說(shuō)，由于在NaOH溶液中鎂條發(fā)生了鈍化，不僅改變了原電池的正負(fù)極，而且正極反應(yīng)也由析氫變?yōu)橹饕?。鋁片表面仍有許多氣泡的原因可能是鋁片不純導(dǎo)致鋁片在NaOH溶液中