這個反應我是在高中時第一次碰到的,那時也仔細的想了,然后查了很多化學競賽書和大學化學教材,后來就明白了.
首先,你確實不應該把氧氣考慮進去的,因為這個反應即使在隔絕空氣的情況下也一模一樣的發(fā)生,反應物與生成物都不變,都是Al,NaOH,H2O,NaAlO2,H2.實驗已經(jīng)證實的.再說出題目的人,來考這個題的本意是：Al和Mg的金屬性或金屬活動性Mg比Al強,照一般的慣性思維,很多人就會認為金屬性強的一極Mg做負極,相對較弱的一級Al做正極,但事實卻恰恰相反,所以一般的人就會做錯,少數(shù)人會做對,具有區(qū)分度.可以說,在多數(shù)情況下,一般的表觀規(guī)律和本質(zhì)規(guī)律往往相一致,但總會有少數(shù)情況是矛盾的,當矛盾的時候,我們當然要看本質(zhì)的規(guī)律了.
所以電化學中正負極的真正判斷,要看哪一極失去電子,失去電子的那一極才是真正的負極,另一級才是正極.原來的用金屬性的判斷方法,大多數(shù)都適用,這時就不能用了,要用本質(zhì)了.
所以,當你知道實驗事實或查化學資料得知該事實后,同時又明白了出題人的意圖后,你就不會把O2考慮進去了,因為這題跟吸氧腐蝕沒有關系.
第二,原電池的正負極反應要看化學反應的原理,其實一個原電池的反應和原電池中的物質(zhì)直接反應的唯一區(qū)別在于,原電池反應是用外電路連接正負極,反應中的電子得失轉(zhuǎn)移不是直接接觸而來,而是通過外電路形成電流,有序的在正負極得失,負極本身失去電子,而溶液中的氧化劑在正極得到電子.就是說本來直接反應的話化學能轉(zhuǎn)變成熱能或內(nèi)能,而通過形成原電池后反應的話,化學能轉(zhuǎn)化成了電能.然后一個是無序的直接反應,另一個是有序的在兩極反應.
說白了,化學反應本質(zhì)完全相同,因為反應物,生成物,反應原理都一樣,就能量轉(zhuǎn)化形式,和反應的有序性不一樣.
所以,當我們知道Al本來就能和NaOH的水溶液反應時,那么第一個就知道,Al會失電子變成Al3+,既然在一個原電池的氧化還原反應中當還原劑的,那它就作負極,這是本質(zhì)規(guī)定,而正極不管是Mg也好,石墨C也好,還是Cu也好,它們實際都不參加反應,它們的作用基本上就是當導線,溶液中的氧化劑要從它們這極把負極失去的電子得到,所以它們就被稱為正極.
所以,從反應原理就可知,負極反應為：2Al - 6e- == 2Al3+,馬上發(fā)生Al3+ + 4OH- ==AlO2- + 2H2O反應,所以負極反應又可以寫成：2Al - 6e- + 8OH- == 2AlO2- + 4H2O ；
而正極反應只有一種寫法：6H2O + 6e- == 3H2 (氣) + 6 OH- ,
正負極反應合并后,總反應方程式為：2Al + 2H2O +2NaOH == 2NaAlO2 + 3H2(氣) .
大功告成!明白了吧!