铝的氧化实验改进

2016-06-16余瑾刘林单颖张芬

化学教学 2016年5期

余瑾刘林单颖张芬

摘要：针对上教版高中化学教材中“铝的长毛”演示实验存在的一些不足，进行了实验改进。改用新鲜剪下的铝丝及温度计，省去了打磨铝片的操作，且仅消耗1滴汞盐溶液，实验中能明显观察到升温及“长毛”现象。改进后的实验演示效果好，操作简便，试剂用量少，重现性高。

关键词：实验改进；铝的氧化；氯化汞；催化作用

文章编号：1005–6629（2016）5–0073–02 中图分类号：G633.8 文献标识码：B

1 问题的提出

铝的氧化实验是上海教材高二化学的演示实验[1]。失去了致密氧化膜保护的铝片在空气中与氧气反应，表面长出白色氧化铝“毛”并明显放热。铝表面长白毛的过程其实已经是吸氧腐蚀，有文献提到用X射线衍射仪测试分析该反应产物（产生的白毛）是一种无定形体的水合氧化铝（Al2O3·nH2O）[2]。

教师在实验时需将用砂纸打磨后的铝片的一端插入Hg（NO3）2溶液中约半分钟，拿出并用滤纸小心吸干、静置，一段时间后能观察到铝片表面长出“白毛”，若用手触摸铝片的另一端能感觉到铝片温度升高。

铝片长“毛”的速度受到多种因素的影响。第一，铝片的打磨，即铝片表面的氧化膜是否除尽。经多次实验笔者发现，教师是用砂纸手工打磨的，个人操作效果肯定会有差异，演示的效果就不稳定。查阅相关研究资料后发现[3]，有教师采用氢氧化钠溶液、沸水和氯化汞溶液除去氧化膜并形成铝汞齐。这种方法实验效果很好，也比较稳定，但实验装置和操作不够简便且实验耗材多，耗时略长。当然其中用氯化汞替代教材上的硝酸汞是个好建议，有资料显示：“氯化汞中的氯离子对铝的吸氧反应有明显的催化作用。此法（用少量氯化汞溶液制出铝汞齐的方法）用于铝和水反应制氢的实验准备上也同样有催化作用。[4]”

第二，铝片表面水分的去除。铝片表面水分需要吸干，若有水残留，反应时升温会变慢，则氧化的速率也就变慢了。然而吸干时如果过分用力，可能会破坏表面的铝汞齐，一样会影响实验效果。

第三，环境因素。该实验的反应速率会受到环境温度及空气湿度等因素影响[5]。

除了反应速率的问题以外，铝的氧化实验的现象是否易于感知或被观察也是该实验优化需要考虑的。该实验有两个明显现象，一是长“毛”，二是放热。从演示效果来看，放热这一现象只能用手接触铝片的方法感受，鉴于硝酸汞的毒性，操作存在明显的安全隐患。

针对这些问题笔者对实验的设计进行优化。改进后的实验安全性高、重现性强、操作简便、试剂耗用极少、现象明显。

2 实验仪器及试剂

仪器：剪刀、温度计（100℃量程）、滤纸、小试管（8×60mm）、铁架台、烧杯、漏斗、酒精灯

试剂：铝片（厚度约0.2～0.3mm）、0.1 mol/L HgCl2溶液、蒸馏水

3 实验装置图及仪器的组装说明

实验中需将缠有铝丝的温度计悬挂在铁架台上，观察温度的变化及长“毛”的现象。装置如图1所示。

4 实验操作

（1）用剪刀沿铝片的一边剪下一条细铝条，断面是未被氧化的光亮的铝，如图2所示。

（2）将铝丝扭成螺旋状（为了让“白毛”向四周扩散“生长”），并缠绕在温度计的水银球位置，见图3。