【doc】铝跟氨水反应初探

【doc】铝跟氨水反应初探 铝跟氨水反应初探 0, , ;f在, 化学教学2000年.第5期 惑魑 许国忠申于明 (浙江盘芈/k中321oo0) 6629【2ooom5—0042—02中国分娄号:0614,316,136.13文献标识文章编号:1005— 码:c 一 ,问题的提出 在许多化学教材中都说明铝易溶于强碱溶 液.如1990年人教版高中化学第二册P20说 明……镁不能跟碱起反应,但铝能跟强碱溶液 起反应,生成氢气和偏铝酸盐.再如[美]w?H? 内博尔等着.陈复等译的普通化学(第四分册) P.164通过实验证明也如此.这说明铝溶于强 碱溶液是一个不争的事实.但是否意味着不溶 于弱碱?查找现有资料均未提及铝与弱碱是否 反应的报导.笔者为此对铝与氨水(弱碱)能否 反应,程度如何等进行了探究. 二,实验探究 实验1:铝能否与氨水反应? 选用材料:纯度?995%的铝片(厚度01 mm);新购分析纯氨水,?H3含量250, 28.0%;蒸馏水;氢氧化钠溶液. 取新配制1:10的氨水20mL和重量为 242.Omg的铝条于大试管中,配上导管(装配成 一 套固渡反应装置),室温为24?.不加热观 察,铝条表面有微量气泡产生.加热时,铝条表 面有大量气泡产生,用排水法收集气体.先加 表一: 0毛l.{ f;I 热一段时间后,停止加热,冷却至室温,1小时 后收集到l1.0mL气体;3小时后又收集到 5.6mL气体,反应基本停止,铝片未反应完. 实验2:不同浓度的氨水(取浓氨水加水稀 释)与铝反应情况结果见表一. 实验3:铝与氨水反应产物检验 (1)在实验1收集到的气体,移近火焰有噗 的声音发出,反复测试都同样证明产物为氢气. 【2)观察反应后混合液,发现试管底部有白 色不溶物产生,过滤,取白色固体分成二份.一 份加6mol/L盐酸未见溶解;另一份加6mol/L 氢氧化钠同样也未见溶解;推测产物可能为 n—Aln0或其它氧化铝的水化物. (3)取上述滤渡5mL逐滴加入稀盐酸未见 变化;若用稀氢氧化钠溶液返滴.则能观察到少 量白色絮状沉淀;再加入氢氧化钠溶液,则絮状 沉淀消失,故一部分铝形成偏铝酸盐. (4)用湿润的红色石蕊试纸置于试管口上 方,可以观察到试纸变蓝,证明氨水未完全反应 完. 氨水的浓度 铝条反应条件1:】0.l200l:5o0】lo.o 蒸馏水(15 tool/L)(15~I/L)l01n】.L)j(.075rml/L)(003~]/L)(0015mo]/1.) 片刻.即有较长时间才l较长时间才 室温24?片刻即有气气泡附在铝有气泡附在隋气泡附在 体逸出表面且有少铝丧面,但铝表面.但无明显现象无明显现象无明显现象 氧化膜束量气体逸出不选出』不逸出 除的铝条反应激烈, 反应激烈.反应较激烈l反应较激烈有少量气体加热后铝片 加热拎却仍继续冷却仍继续砖却至室温I冷却至室温逸出,停止表面有明显无明显现象 加热片刻即气泡增多但反应反应反应停止反应停止 无气体逸出不逸出 姐 20(10年,第5期读者信箱43 氮的浓度 铝条反应条件】:01】O】】O0I:l.500 蔫馏水(】5 m0l/I)1l5tool/f)"I15tool/lO075~t/L)'003mol/L)(00l5rmt/L) 即有较多气量气无明显气泡无明显气泡 室温24体逸出井持无明显现象 用碱液除续反应逸出逸出 去氧化膜 的铝条反应很激烈反应激烈有量璧篓反应较激烈有少量气体加热有大量气体大量气体逸譬竺詈妻罂每兰逸出,停止加热至沸有 逸出出臣应基车停矗盂叫加热至室温少量气体逸无明显现象 反应停止 三,结果讨论 从上述实验看,铝能与氨水反应,且随氨水 浓度的增大,温度的升高反应趋于激烈,其产物 主要为氢气和偏铝酸盐不溶固体可能是在加 热条件下,Al发生水解生成A1203'nH20沉 淀,最后变为n—AI203.那么部分铝和氨水反 应的实质如何呢?为何反应不能进行到底?查 电极电位pH=7若PH一 =iarm.[AIO3一]= lmol/L时,H, +oH一()_413VEn^n,-『l}l 1798V?E=一0.413一(一1798}= 1.385V>0;故铝能与水在常温下反应.用铝汞 齐投人水中,不断产生氢气可以验证.但事实 上若用氢氧化钠除去表面氧化铝的铝条,直接 投入蒸馏水中,却未见有持续的气泡产生.这 主要原因是生成氢氧化铝不溶物覆盖在铝表 面,阻止了铝和水进一步接触导致反应中断. 那么加氨水却能产生氢气原因何在?这应探讨 氨水能否溶去覆盖的氢氧化铝,若能使氢氧化 铝溶解或部分溶解,则能使铝和水接触而持续 反应.氢氧化铝是一种两性化合物,是一种弱 碱,也可作为一种极弱的酸来看待: AI(OH)3~HAIO2+HzO HAlO2H+AIOz(pKa=12.2J 当氢氧化铝与碱作用时,会生成偏铝酸盐 而溶解 AI(OH)3+OHAlOf+2H20 [AI]/[OH一]=K=HI『tdof:/[H?OH一一 =Ka/Kw=63 市售氨水的浓度为15mol/L(舍氨约25%. 2O?时密度为0.9g/c?I3),其中[OH']可通过如 下汁算求得: NH'H'O;一NH+OH一 [NH?OH一]/[NH3?H20]=K = 『OH一/15=1.8×10 『OH一]=15×1.8×10,=2.7×10一 [OH一]=1.6x10一mol/L 在该氨水中,设每升所溶解氢氧化铝的克 数为w,则由 A1(OH)3+OH一;一AlO+2H2O 溶解前:1.6×10.0 溶解后:1.6×10,一xx K=[AIO2一]/[OH]=63 [Alo2'/[OH一]=x/(16×10,一x)=63 x=[Al02]=1.57×10一mol/L w=x?M(摩尔质量)?V(体积) =1.57×i0一×78×1=1.2g 由上述计算知,氢氧化铝能微溶于氨水. 这就证明覆盖在铝表面的氢氧化铝能被氨水部 分溶解,使其表面局部破坏,从而能与水反应产 生氢气,但随着反应进行[NH]的增大,由于同 离子效应[OH一]降低,再加上氨水反应后浓度 的减小,故氢氧化铝就难溶于该溶液的过剩氨 水中.导致反应中断.因此铝与氨水的反应不 能进行到底.若在加热条件下,则增加氨水电 离度使【OH一]增大,从而反应速度加快.即使 氨水浓度更低,如稀释100倍也能产生一定量 的氢气.