铝与稀硫酸反应的探究

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1、铝与稀硫酸反应的探究本案例介绍的是我校课外活动兴趣小组的同学开展铝与稀硫酸反应的实验探究活动。在这次活动中，我和学生经历了发现并提出冋题，建立假设，设计实验检验假设，并最终得出科学结论的过程，其中，有过困难的遭遇和对困难的焦虑，有着成功的喜悦,获得了科学探究的切身体验。【过程】1、提出问题我在上“酸的通性”知识吋，做了“铝、铜与稀硫酸的反应”的实验。我把铝片和铜片分别投入盛有等量、溶质质量分数相同的稀硫酸的试管中，结果并没有看到铝与稀硫酸反应的现象。铝在金属活动顺序表屮介于镁和锌之间，镁、锌与稀硫酸反应现象非常明

2、显，为什么铝与稀硫酸反应的现象并不明显呢？接着我把铝片投入稀盐酸中，想看看结果会不会也是这样，出乎我预料的是，铝与稀盐酸反应很剧烈，并产生大量的气泡。这说明铝能置换出酸中的氮，但为什么铝与稀硫酸儿乎不反应，而铝与稀盐酸反应却非常明显呢？2、建立假设我要求学生•以小纽为单位进行讨论，对上述问题提出种种假设。学牛提出的假设有:⑴可能是硫酸溶液中氢离子的浓度小丁盐酸中氢离子的浓度；⑵町能是铝表而的致密氧化膜有保护作用；⑶可能是C1能促进铝跟氮离子的反应；⑷可能是SO产阻碍了铝跟氮离子的反应。3、设计实验，验证假设对于氢

3、离了的浓度对反应的影响，我们想：是否是硫酸的浓度太低，影响了铝与稀硫酸的反应？于是控制溶液中氢离子的浓度相同，并用不同浓度的硫酸和盐酸作为比较。我们设计了如下表所示的儿个实验。表1：氢离了浓度对反应的彩响编号实验内容实验现彖①1克99.5%铝箔与15毫升6摩/升HC1反应反应剧烈，产生大量气泡。②1克99.5%铝箔与15毫升3摩/升HzSO.仮应开始没有明显现象，历时3分钟后，反应逐渐开始，产生少量气泡，约半小吋后反应停止。③1克99.5%铝箔与15毫升3摩/升HC1反应开始没有明显现象，约半分钟后反应加快，并产

4、生人罐气泡。④1克99.5%铝箔与5毫升1.5摩/升H2SO4反应几乎不反应，加热后反应，冷却后反应停止。比较①②或③④可以得出，红离子浓度相等的盐酸、硫酸与铝反应的速率有差异。铝与稀硫酸反应的现彖并不明显，而铝与稀盐酸反应现彖很明显。比较①③可以得出，当氢离子浓度不相等时，反应的速率也不一样。氢离子浓度越大，反应的速率越快。比较②④可以得出，浓度并不是影响铝与稀硫酸反应的主要原因。对于假设（2）,铝表面有一层致密的氧化膜，是否是氧化膜阻止了铝与稀硫酸的反应？于是设计了以下一组实验：表2：去膜的铝与盐酸、硫酸反应

5、编号实验内容实验现象①将去膜的铝片（少量）与3摩/升I1C1反应有大量气泡产生②将去膜的铝片（少量）与1.5摩/升HoSO.,反应起初能反应，一段时间后反应停止。（注：去膜即用砂纸打磨铝片或先在小烧杯中用NaOH溶液将铝片的氧化膜除去。）从上述实验屮我们发现：铝的氧化膜去掉了，铝与盐酸反应很快，而铝与硫酸起初能反应但示来为什么又不反应了呢？铝与稀硫酸反应的过程屮，是否在溶液中又形成了氧化膜，氧化膜可以阻止铝与稀硫酸的反应？但为什么铝与稀盐酸反应时，在溶液中不会形成氧化膜呢？两种溶液屮除了C「、SO/不同外，其它条

6、件是一样的，问题是否出在ClSO产上呢？我们设计了卞血两组实验：表3：C1对反应的影响编号实验内容添加试剂实验现象①1克99.5%铝箔与15毫升1.5摩/升H2SO4反应不加试剂（对比）几乎不反应，加热后反应，冷却后反应停止。②1克99.5%铝箔与15毫升1.5摩/升H2S0,反应加入0.6克NaCl晶体（约0.01摩）开始没有明显现象，5分钟后反应逐渐加快，并有大量气泡产生。③1克99.5%铝箔与15龜升1.5摩/升HSOJxby加入1.4克NeS0（（约0.01摩）儿乎不反应。从该实验我们发现，在②组硫酸小

7、加入NaCl,铝与稀硫酸反应现象非常明显，放出氢气。而在③组硫酸中加入NaECV无明显现象。这两种盐中都含Ns,说明这种差別并非由加入的盐中的隠引起，而是山阴离子引起，即⑴能破坏氧化膜，且能阻止溶液中氧化膜的形成，使H•与铝接触而发生反应。因此，铝与稀硫酸反应时，要在溶液屮加入含C「的物质（如NaCl、盐酸等），促使反应的进行。书木上铝与铜跟稀硫酸的反应，可能在稀硫酸溶液屮加入了含C「的化合物，才产生如此效果。而SO广不能破坏氧化膜，或者说破坏氧化膜的能力没有C1强，同时也不能阻止去膜的铝在水溶液中又重新形成氧化

8、膜，从而使｝「与铝原子不易接触，不利反应的进行。表4：SO广对反应的影响编号实验内容添加试剂实验现彖①1克99.5%铝箔与15毫升3摩/升HC1反应不加试剂（对比）开始没有明显现象,约半分钟后反应逐渐加快，并产生大屋气泡。②1克99.5铝箔与15毫升3摩/升HCI反应加入1・4克Na.SOi（约0.01摩）开始没有明显现象，后反应逐渐加快，并产生人量气泡。从该实验中我们发