铝与铜盐溶液反应的研究和建议

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1、铝与铜盐溶液反应的研究和建议胡明盛（重庆市江北中学400714）摘要铝与琉酸铜溶液反应置换出铜的效果极差•但铝在有卤离子存在的铜盐溶液中反应置换出铜的效杲极好。通过一系列实验对其原因进行研究，并对课堂教学中用铝与铜盐溶液反应的实验探究提出建议。关赞词铝铜盐溶液卤离子研究建议铝与铜盐溶液反应置换岀铜，这已是基础化学中的一个常识问题，这一反应不仅是研究铝的化学性质的重要内容.也是推断金腸活动性或离子化傾向的乘要实验.特别是新课程的九年义务教育课程实验教材教科书将铝与硫酸俐溶液反应作为课堂探究活动的一个范例，这一反应以及实验在中学化学教学中的重要性十分突

2、出.1问题的提出铝是一种较为活泼的金属，铝能否置换出铜盐溶液中的铜，这是由2者的还原电位决定的，已知：以尸山=-1.66,反："2+心=0.34*所以，反应2AI+3Cu2+—2A1>++3Cu将正向进行并较为彻底，实验时似乎只要打磨掉铝表面的氧化膜，将铝放入任何铜盐溶液中都可以获得好的效果•但在实际的实验中，无论是将铝片直接放入硫酸铜溶液或是将铝片表面氧化膜用砂纸打磨干净后放入硫酸铜溶液中反应，在不太长的时间内极难发现有铜析出.在硫酸铜溶液中加入稀硫酸酸化也无法使实验效果有明显改善。但是，如果将铝片（无论是否用砂纸打磨）放入氯化铜溶液中，效果都很

3、好，放入后发现铜迅連析出并可在数分钟内形成铜树，这和将铝与硫酸铜溶液反应出现巨大的反差.那么，这种显着差异的本质是什么？所有金属与硫酸铜、氯化铜溶液反应都出现这种显著的差异吗？进行铝与硫酸匍溶液反应置换出铜的实验特别是没有氯化铜时应该采取什么措施？这些问题•笔者通过以下实验进行了探究.2实验内容（1）铝与硫酸钢、氯化铜溶液反应出现巨大差异，与其他金属反应也会出现巨大差异吗？实验1铝、锌、铁分别与硫酸铜、氯化铜溶液反应对照金属种类CuSO4溶液(0.5mol/L4mL)CuCl2溶液(0.5mol/L4mL)大量气泡•铝片上迅速A1（砂纸打磨）短时间

4、无变化•数小时后沉积红色铜・3min左观察铝片上仅有少置红右形成铜树•溶液逐渐色斑点变为无色•温度上升到50C〜60C表面迅速变黑，2min左表面迅速变黑■1minZn右转化为红色，温度变化〜2min左右转化为红不明显色，温度变化不明显Fe（工业表面变黑，3min左右转表面较快岀现红色・10铁丝）化为红色JOmin时观察min时观察覆盖的铜铜层较薄•色泽偏深层厚•色泽鲜艳实验1表明，铝在硫酸铜、氯化铜溶液中反应置换岀铜的速率和现象差异极大>锌、铁分别在硫酸铜、氯化铜溶液中反应置换出铜在速率和现象上虽有筮异，但在絞短的时间内都能置换出铜，这也许就是许

5、多人认为用砂纸打磨表面氧化膜后的铝在硫酸铜、氯化铜溶液中反应都能获得满意效果的原因。（2）在盐酸、氯化铜等溶液中有氯离子存在•铝表面的氧化脱易被破坏，将其称为“氯离子现象”或“氯离子效应”，例如傅鹰教授就谈到这种氧化膜“在盐类（如NaCI）的溶液中.这层氧化膜易脱落叫打文献［2］也谈到“盐酸破坏铝的钝态”、“氯离子很容易被吸附在氧化膜上•把氧化膜中的氣离子取代出来”;刘怀乐老师也谈到铝与氯化铜溶液反应“才最有最快的反应速度，报明显的现欽和竝佳的实脸效果”2】.问題是：氯离子能破坏铝表面的氧化膜，硫酸根离子对铝表面的氧化膜是否有影响，怎样影响？为什么

6、2者的反应速率差异如此巨大？只有氯离子才有所谓“氯离子效应”吗？其他阴离子呢？它们有何规律？对此，笔者进行了下述实验.实验21mol/LCuS（）4溶液与等体积1mol/L其他溶液混合后与铝反应对比（现象如图1）混合的溶液混合后现象加入铝片（砂纸打磨）后现象（室温：28€）蓝色溶液iomin左右铝片表面出现气泡1mol/LNaF中出现少和红色的铜•溶液混度上升到约♦白色沉30X2,4h后观察铝片覆盖的钢淀而浑浊较多，24h观察溶液无色迅速反应•大董气泡・3min左右1mol/LNaCI篮绿色形成较完號铜树附着牢固•溶液溶液温度上升到50C〜6（TC

7、,24h后铜树保持完整，溶液无色迅速反应大量气泡.4min左右蓝色形成较完整铜树附着牢固，溶液1mol/LNaBr溶液温度上升到50C左右，24h后铜树保持完整•溶液无色产生灰黑可观察液面有气泡产生，温度上1mol/LNal色沉淀，浑升到35X2左右，24h后铝片表浊（生成面红色铜较多，但顔色较暗，溶Cui)液较澄清短时间无变化•温度无明显变等体积蒸他水蓝色化，数小时后观察铝片上仅有极溶液少量红色斑点・24h后红色斑点增多，溶液仍为蓝色盘色数小时无任何变化.24h后有少1mol/LNa2SO<溶液M红色斑点•溶液仍为盎色蓝色数小时无任何变化.24h

8、后有极1mol/LNaNOj溶液少量红色班点•溶液仍为篮色从左起依次所加为，NoF•NaCI.NaBr.Nal.水.Mi?