在中学化学的学习过程中，我们经常接触到原电池的概念以及相关的电极反应。今天，我们将聚焦于一种特殊的实验设计——镁（Mg）和铝（Al）这两种金属在氢氧化钠（NaOH）溶液中构成的原电池。

首先需要明确的是，在这种体系下，由于镁和铝都具有一定的活性，并且能够与碱性环境发生化学反应，因此可以形成一个闭合电路并产生电流。那么，具体是如何实现这一过程呢？

正极反应分析

正极上通常是电子流入的地方，这里发生的是一些较为复杂的氧化还原反应。对于本案例而言，铝会优先被溶解进入溶液中，同时释放出电子。但值得注意的是，铝表面通常会有一层致密的氧化膜（Al₂O₃），这层膜需要预先去除才能保证铝的有效参与。一旦去除后，铝将与氢氧根离子（OH⁻）作用生成偏铝酸根离子（[Al(OH)₄]⁻）：

\[ Al + 4OH⁻ → [Al(OH)₄]⁻ + 3e⁻ \]

这就是正极上的主要反应之一。

负极反应探讨

负极则是电子流出的一端，镁在这里充当了牺牲阳极的角色。镁比铝更加活泼，在氢氧化钠溶液中更容易失去电子，从而发生腐蚀现象。镁与水分子接触时会产生氢气，同时伴随着电子的释放：

\[ Mg - 2e⁻ → Mg^{2+} \]

\[ 2H₂O + 2e⁻ → H₂↑ + 2OH⁻ \]

这两个半反应共同构成了完整的负极过程。

总反应总结

综合上述两个半反应，我们可以得出整个原电池的工作原理及其总化学方程式。当镁和铝分别作为负极和正极置于氢氧化钠溶液中时，它们通过导线连接形成闭合回路，最终导致电能输出。

需要注意的是，在实际操作中还需要考虑温度、浓度等因素对反应速率的影响。此外，为了确保安全，实验应在专业指导下进行，避免不必要的风险。

通过以上介绍，我们不仅了解了镁和铝在特定条件下如何协同工作形成原电池，还掌握了如何书写相应的电极反应方程式。希望这些知识能帮助大家更好地理解原电池的基本原理及其应用价值！