这个反应我是在高中时第一次碰到的,那时也仔细的想了,然后查了很多化学竞赛书和大学化学教材,后来就明白了.
首先,你确实不应该把氧气考虑进去的,因为这个反应即使在隔绝空气的情况下也一模一样的发生,反应物与生成物都不变,都是Al,NaOH,H2O,NaAlO2,H2.实验已经证实的.再说出题目的人,来考这个题的本意是：Al和Mg的金属性或金属活动性Mg比Al强,照一般的惯性思维,很多人就会认为金属性强的一极Mg做负极,相对较弱的一级Al做正极,但事实却恰恰相反,所以一般的人就会做错,少数人会做对,具有区分度.可以说,在多数情况下,一般的表观规律和本质规律往往相一致,但总会有少数情况是矛盾的,当矛盾的时候,我们当然要看本质的规律了.
所以电化学中正负极的真正判断,要看哪一极失去电子,失去电子的那一极才是真正的负极,另一级才是正极.原来的用金属性的判断方法,大多数都适用,这时就不能用了,要用本质了.
所以,当你知道实验事实或查化学资料得知该事实后,同时又明白了出题人的意图后,你就不会把O2考虑进去了,因为这题跟吸氧腐蚀没有关系.
第二,原电池的正负极反应要看化学反应的原理,其实一个原电池的反应和原电池中的物质直接反应的唯一区别在于,原电池反应是用外电路连接正负极,反应中的电子得失转移不是直接接触而来,而是通过外电路形成电流,有序的在正负极得失,负极本身失去电子,而溶液中的氧化剂在正极得到电子.就是说本来直接反应的话化学能转变成热能或内能,而通过形成原电池后反应的话,化学能转化成了电能.然后一个是无序的直接反应,另一个是有序的在两极反应.
说白了,化学反应本质完全相同,因为反应物,生成物,反应原理都一样,就能量转化形式,和反应的有序性不一样.
所以,当我们知道Al本来就能和NaOH的水溶液反应时,那么第一个就知道,Al会失电子变成Al3+,既然在一个原电池的氧化还原反应中当还原剂的,那它就作负极,这是本质规定,而正极不管是Mg也好,石墨C也好,还是Cu也好,它们实际都不参加反应,它们的作用基本上就是当导线,溶液中的氧化剂要从它们这极把负极失去的电子得到,所以它们就被称为正极.
所以,从反应原理就可知,负极反应为：2Al - 6e- == 2Al3+,马上发生Al3+ + 4OH- ==AlO2- + 2H2O反应,所以负极反应又可以写成：2Al - 6e- + 8OH- == 2AlO2- + 4H2O ；
而正极反应只有一种写法：6H2O + 6e- == 3H2 (气) + 6 OH- ,
正负极反应合并后,总反应方程式为：2Al + 2H2O +2NaOH == 2NaAlO2 + 3H2(气) .
大功告成!明白了吧!
