探究铝与稀盐酸,稀硫酸反应速率存在差异的原因

提出假设 • 假设一：Cl－能促进金属铝与 H＋的反应。
•
假设二: SO４2-对Ｈ＋Βιβλιοθήκη Baidu金属铝 的反应起阻碍作用。
组
各取5mL酸
添加试剂
反应现象 （5min后）
A 实验一：分别取 5mL3mol/LHCl， B H２ＳＯ４入纯度为 99．5%的铝片各 一小片，然后添加 NaＣl，Nａ２SO４晶 C 体，实验现象如表：
铝与稀硫酸反应
现象：试管 内无明显现 象
材料： 15mol/LＨ２Ｓ Ｏ４ 少量铝片 试管
实验分析
• 稀盐酸和稀硫酸都是非氧化性酸， 在水溶液里都完全电离出Ｈ＋。铝 和非氧化性酸反应的实质是与Ｈ＋ 的反应，在Ｈ＋都等于3mol/L的两 种酸中，就中学知识可推得反应速 率应该相等。但即使把硫酸中的Ｈ ＋提高到6mol/L，铝和硫酸还是无 明显的反应现象。这其中的原因是 什么呢?既然两溶液中阳离子都只 有Ｈ＋，且浓度也相同，那么存在 的差异就可能跟Ｈ＋所处的环境不 同有关。
3mol/LＨ２ ＳＯ４
3mol/LＨ２ ＳＯ４ 3mol/LHCl
加入0.5ｇNaCl晶体 （约0．01mol）
有较多气 泡
加入1.4ｇNa２SO４晶 无气泡 体 加入1.4ｇNa２SO４晶 有较多气 体 泡现象与 a组无明 显差异 不加试剂（对比） 有较多气 泡
D
3mol/LHCl
分析
• （1）A组硫酸中加入NaCl，铝与硫酸就 明显反应，放出氢气。而B组硫酸中加入 Na２SO４无明显现象。这两种盐中都含Ｎ ａ＋说明这种差别并非由所加入的盐中Ｎ ａ＋引起，而是由阴离了引起，即Cl－促 进了金属铝与Ｈ＋的反应，Cl－促进反应 （2）C组实验在HCl中加入Na２SO４后反 应与D组盐酸中不加Na２SO４现象相同， 说明SO２－４对Ｈ＋与Al的反应并无阻碍作 用。 那么C l－为什么能影响Ｈ＋与金属铝 的反应呢?这种影响是否与铝片表面的致 密氧化铝保护膜有关呢?为了验证这一猜 测和假设，我们又设计了在不同情况下 的铝片与3mol/L的稀硫酸反应的实验。
分析
• （1）C组和E组实验中，铝分别与Hg和 Cu形成了原电池，但C组能反应，e组却 无明显现象，说明C组能反应的主要原因 并非是由形成原电池而引起的。 （2）C，B两组实验中铝与稀硫酸都明 显反应，但C组是铝置换出汞后铝表面形 成铝汞齐，破坏了铝片表面的致密氧化 膜；且铝汞齐的存在使铝片不易再形成 致密氧化膜。而B组实验铝片表面虽存在 致密氧化膜，但硫酸溶液中多了Cl－，即 Ｃl－的作用等同于破坏了铝片表面的致 密氧化膜。 （3）B组虽用砂纸暂时除去了铝表面的 致密氧化膜，但由于铝片在接触空气的 瞬间又重新生成了致密氧化铝膜，所以 反应现象不如C组明显。
验证猜想 2
组 铝片的处理方法 A 实验二：不同情况 下的铝片分别加入 3mol/L稀硫酸中， 实验现象如表3。 B C D E 铝片不处理（对照组） 铝片不处理，但加0．5ｇ NaCl 5ｍｉｎ后观察 无气泡 有较多气泡
用Hg(NO3)2液浸铝片片刻，水 有较多气泡 洗 仅用砂纸除去铝片表面的氧化 表面有微量气泡 膜 铝片浸入CuSO4溶液片刻，表 无气泡 面出现少量铜后水洗
得出结论
• 综合上述实验及分析，学生最终得出 结论：铝表面的致密氧化膜除了使其 在空气中具有耐腐蚀的性能外，在酸 中也具有一定的耐腐蚀性能，但这种 耐腐蚀性与酸中的Ｈ＋所处的环境关 系很大；某些阴离子（如Cl－）能促 进Ｈ＋破坏这种致密的氧化膜，使Ｈ ＋直接与铝原子接触迅速反应生成氢 气。铝与稀盐酸、稀硫酸反应现象之 所以不同，是由于盐酸中的Cl-能破 坏铝片表面的致密氧化膜，而硫酸中 的SO４２－离子却没有这种能力。教材 中的铝与稀硫酸反应生成氢气指的是 表面无致密氧化膜的铝。
课题引入
• 在一次实验中，我们用铝片分别和稀 盐酸、稀硫酸反应，发现铝片和稀盐 酸反应现象非常明显，而和稀硫酸却 几乎不反应。这和教材上的内容“铝能 跟稀盐酸或稀硫酸起反应生成氢气”不 一致?是什么原因呢?是试剂、药品出 了问题吗?
材料：3mol ／L HCl 少量铝片 试管
现象：铝片 冒泡（有气 体生成）， 试管外壁有 放热现象。 生成气体速 度较快
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