文档介绍：铝粉与偏铝酸钠溶液反响的实验研究
摘要：铝是中学常见的元素，也是中学教学中为数不多的能与氢氧化钠溶液反响的金属单质。作者研究了铝粉与偏铝酸钠溶液的反响，分析了实验现象，提出了偏铝酸钠溶液的作用，并进一步分析了铝与氢氧化钠溶液反响的过程。铝粉与偏铝酸钠溶液反响的实验研究
摘要：铝是中学常见的元素，也是中学教学中为数不多的能与氢氧化钠溶液反响的金属单质。作者研究了铝粉与偏铝酸钠溶液的反响，分析了实验现象，提出了偏铝酸钠溶液的作用，并进一步分析了铝与氢氧化钠溶液反响的过程。
关键词：铝粉;偏铝酸钠;实验研究;证据推理
文章编号：1008-0546〔2021〕09-0094-02
中图分类号：：B
2021
一、问题的提出
铝与强酸、强碱溶液均能反响，这是中学元素化合物教学的重要内容，在元素周期律教学中同样起到重要作用。有文献说明【1】，铝不仅能与氢氧化钠溶液反响，也能与氨水〔pH=〕和碳酸钠溶液〔pH=12〕反响，生成偏铝酸钠和氢气，溶液中的氢氧根离子起重要作用。偏铝酸钠溶液也呈碱性，它与铝是否可以反响？它与氨水、碳酸钠溶液又有什么异同？笔者对此展开研究。
二、实验过程与现象分析
[实验1]铝粉与蒸馏水和氢氧化钠溶液〔pH=13〕反响的比照，见表1〔铝粉在实验中过量，下同〕。
由以上实验可知，铝粉无论在常温下还是加热后，都很难与水反响。常温下铝与氢氧化钠溶液〔pH=13〕能反响，加热后反响更快。由此说明，溶液中的氢氧根离子对铝被氧化起到重要作用。有文献【2】计算了铝与水反响的热力学数据，在298K时，铝与水反响的热力学趋势很大，△G=-。因此，铝粉很难与水反响的原因，主要是因为铝粉外表致密的氧化膜对铝和水的阻隔。
[实验2]铝粉与pH均为13的偏铝酸钠和氢氧化钠溶液反响的比照〔取偏铝酸钠固体，溶解后参加氢氧化钠溶液，用pH试纸测其pH=13〕，见表2。
pH一样的两种溶液，常温下与铝反响的速率呈现较大区别，可推知偏铝酸钠溶液可以较快破坏铝粉外表的氧化膜，但其机制尚不清楚。对白色沉淀进展研究，设计以下实验。
[实验3]取带有白色沉淀的浊液分成两份，经离心别离后得到固体。分别向两份固体中参加氢氧化钠溶液和盐酸，沉淀未见明显溶解。由此推知，该沉淀主要是a-Al203。
[实验4]一段时间后进一步观察现象，见表3。
氢氧化钠溶液的pH不断减小，原因是随反响进展，溶液中的氢氧根离子不断被消耗，至24小时pH降至10左右，虽然存在氢氧根离子，但其與铝反响已经较难。偏铝酸钠溶液的pH至24小时后几乎不变〔照旧为13〕，说明其中的氢氧根离子浓度几乎不变。其原因是：Al02+2H20=Al〔OH〕3+OH-，当溶液中的氢氧根离子与铝反响时，偏铝酸根离子的水解平衡不断正移，使氢氧根离子不断被补充。而且铝粉与氢氧根离子反响又生成偏铝酸根离子，使得偏铝酸根离子也不断被补充，偏铝酸钠溶液的浓度几乎不变，因此反响至24小时后的溶液pH几乎不变，大量白色浑浊的产生也是偏铝酸根离子水解平衡不断正移所导致的。由以上实验可以推知，铝粉与偏铝酸钠溶液的总反响，实际上是铝粉和水的反响，即2Al+3H20=Al203+3H2↑，偏铝酸钠从宏观上起到催化作用。
取实验4中铝粉和偏铝酸钠溶液反响至24小时