对铝与盐酸反应中灰色物质的探究

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1、摘要：本文就铝与盐酸反应实验过程屮产生的灰色物质是什么，及产生的原因进行了探究。从反应速率的影响、C1—对氧化膜的影响、晶体结构的影响三个方面对灰色物质的产生进行了分析探究，了解到灰色物质是反应过程中产生的铝粉，反应速率、C1—、晶体结构是其产生的重要因素。关键词：铝；盐酸；灰色物质；探究1、问题的提出铝与酸碱反应是中学化学中学生的一个分组试验，全日制普通高级中学教科书（必修加选修）《化学》第二册第四章“儿种重要的金属”介绍金属铝能与稀盐酸反应生成氢气，但没有描述实验现象。笔者演示该实验时，发现实验现象为：铝片（粗

2、铝）与lmol/L盐酸刚开始儿乎不反应，稍微加热，片刻反应即发生，且程度剧烈，有大量气泡生成，同吋混有大量灰色物质产生，此时溶液浑浊。当盐酸过量，反应完毕后溶液变澄清。“灰色物质是什么？”很多同学大声提问。笔者带着这个问题和同学们一起走进了实验室。2、物质的分析“灰色物质究竟是什么？"实验前笔者反问学生，于是大家议论纷纷，最后得出两种代表性意见：1、灰色物质可能是杂质；2、从表面观察，可能是铝粉。带着这些问题，笔者引导同学们设计实验，进行验证。2.1、物质的制备：“巧妇难为无米之炊”，做物质的鉴定之前，必须制备一定

3、量的灰色物质。因为酸过量，灰色物质溶解，所以必须用较大量的铝和少量的盐酸反应，加热，才有大量灰色物质生成。实验后离心、过滤、洗涤，将灰色的物质提取备用。2.2、物质的鉴定2.2.1、杂质的排除是否是因为演示时使用的铝片纯度不够，灰色物质是杂质呢？实验室老师为我们提供了含量不少于99.5%的铝箔（Si...0.15;Cu...0.015;Fe…0.015;N...0.05,天津市化学试剂科贸公司），做同样的实验，现象为：同样有大量气泡生成，同时伴有大量灰色物质产生。此实验证明灰色物质是杂质的可能性很小，可以排除。2.

4、2.2、铝粉的确认铝粉的可能性很大，同学们结合高中所学知识，设计了以下4个对比实验：表1灰色物质与盐酸、氢氧化钠反应编号实验内容实验现象①少量灰色物质加入10ml3mol/L盐酸溶液灰色物质溶解，并有气泡产生②少量灰色物质加入10ml3mol/LM氧化钠溶液灰色物质溶解，并有少气泡产生③少量实验①中的溶液，逐滴滴入Imol/L氢氧化钠溶液先有白色沉淀生成，后溶解，溶液澄清④少暈实验②屮的溶液，逐滴滴入lmol/L盐酸溶液先有白色沉淀生成，后溶解，溶液澄清由以上4个实验我们发现：该灰色物质既能与酸反应，又能与碱反应；

5、与酸生成的盐与碱可生成白色沉淀，又能溶于过量的碱；与碱生成的物质能与酸反应生沉淀，又能溶于过量的酸。由此同学们认为该灰色物质是铝粉。笔者结合大学《分析化学》所学知识，做了一个A13+的鉴定实验，对学生实验结论进一步冃定。取少量灰色物质与盐酸反应后的溶液，在醋酸及醋酸镀的弱酸性溶液屮（PH=4〜5）,加入金黄色素三竣酸镀（铝试剂），溶液呈红色；加氨水使溶液呈碱性并加热，促进鲜红色絮状沉淀的生成。由此可知，灰色物质与盐酸反应后应是铝盐，结合学生的四组实验，可以确认灰色物质便是铝粉。3、原因的探究铝是一种比较活泼的金属。

6、铝的还原电极电位EAC=—1.67V,EB@=—2.35V,所以铝既能与酸反应，又能与碱反应。3.1、速率对反应的影响因为反应加热后才产生大量铝粉，同学们认为是否产生铝粉与反应速率有关，于是设计以下7个实验进行分析验证。表2不同条件下的铝与盐酸反应的实验（室温15°C）编号实验内容实验现象①5g粗铝片（过量）与15mlImol/LHCl开始几乎不反应，加热，片刻反应即发生，反应程度剧烈，有大量气泡生成，同时混有大量灰色物质产生②5g粗铝片（过量）与15ml3mol/LHCl片刻反应即发生，反应程度剧烈，有大量灰色物

7、质和气泡产生③5g99.5%铝泊（过量）与15ml0.Imol/LHCl有少量气泡产生，加热煮沸，产生气泡速率稍大，溶液一直澄清④5g99.5%铝泊（过量）与15ml2mol/LHCl开始没有明显现象，历时2小时后，反应逐渐剧烈，产生气泡，并伴有大量灰色物质生成,且有少量的金属光泽小块状物质产生，反应完毕后，不消失⑤5g99.5%铝泊（过量）与15ml3mol/LHCl,加热开始没有明显现彖，历时1分钟后，反应逐渐剧烈，产生气泡，并伴有大量灰色物质生成,反应完毕后，不消失⑥5g99.5%铝泊（过量）与15ml6mo

8、l/LHCl开始有少量气泡生成，历时3分钟后，反应逐渐剧烈，产生气泡，并伴有大量灰色物质生成，反应完毕后，不消失⑦2g99.5%铝泊与60ml6mol/LHCl,开始有少量气泡生成，历时3分钟后，反应逐渐剧烈，产生大量气泡，并伴有大量灰色物质生成，反应完毕后，灰色物质消失，溶液澄清从以上7个实验同学们分析得出：加快反应速率有利于反应中产生铝粉。改变反应速率的