镁铝原电池问题

文章编号:1005-6629(2009)08-0114-01中图分类号:G633.8文献标识码:B

[问题]以镁条、铝条为电极,以稀NaOH溶液为电解质溶液构成的原电池,人们普遍认为铝是负极。某化学兴趣小组进行了如下的探究实验:如图1所示将两块大小相近的镁条和铝条,用砂纸打磨去氧化膜后分别与双向灵敏电流表“-”、“+”极连接后,迅速将两极插入盛有1 mol・L-1 NaOH溶液的烧杯中。开始通过电流表指针向右偏转铝条表面有许多气泡,很快电流表逐渐减小至0;随后,指针向左偏移,且电流逐渐增大,但读数比开始时小,此外,铝片表面气泡有所减少,但是镁条表面只有极少量气泡产生。

根据以上实验现象,回答下列问题:

(1)开始阶段,原电池的正极是___(填镁或铝)片;铝片产生的气泡是___, 负极发生的反应是___。

(2)随后阶段,铝片发生的电极反应是______;镁条表面只产生极少量的气泡,其原因是:2H2O+2e-=H2+2OH-(极少),试判断此电极发生的主要反应是____;铝片表面气泡有所减少,但并未消失,产生这一现象的可能原因是_______。

[命题意图]

本题为原创,根据《化学教育》2006年第2期秦志武老师的“关于镁铝原电池问题的讨论”这篇文章内容编制而成。旨在考察学生对于实际问题的分析和处理能力。该试题同样是基于真实实验探究设置的,真实的实验探究就要考虑到其他因素对实验的影响。

[解题思路]

在开始阶段铝片上有很多气泡产生,说明H+在铝片上得电子,铝作正极,镁作负极,考虑到上述因素可知发生反应: Mg2++2OH-=Mg(OH)2,在随后阶段由指针的偏向可以推测铝作负极,铝片在碱性溶液中发生反应:Al+4OH--3e-=AlO2-+2H2O, 正极镁条上发生的反应比较难推测,但是考虑到该实验并没有隔绝空气,又在碱性溶液,可能会发生如下反应:2H2O+O2+4e-=4OH-,对于铝片表面气泡仍有产生的原因,做过教材上原电池实验的师生不难推断出是由于铝片的纯度不够。

[参考答案]

(1)铝, H2, Mg2++2OH-=Mg(OH)2

(2)Al+4OH--3e-=AlO2-+2H2O

2H2O+O2+4e-=4OH-

铝片中含有杂质,构成原电池

[试题点评]

1. 打破了学生常规的思维模式。传统的观点认为镁不与碱溶液反应,但是经实验验证,镁可以与碱溶液中的水发生反应,随着反应的进行,生成的Mg(OH)2会附着在镁的表面,阻止反应的继续进行。与理想中假设不符,可以充分认识到实验现象是由多种因素综合而产生的。

2. 具有很高的开放性。题目并没有给出固定的答案,因而学生甚至可以在课后依据该题目进行相关的实验探究。

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