鋁鈍化實(shí)驗(yàn)的拓展性研究

顏炳忠

鋁鈍化實(shí)驗(yàn)的拓展性研究

顏炳忠

（蘇州大學(xué)附屬中學(xué)江蘇蘇州215006）

現(xiàn)行的蘇教版高一化學(xué)教材中,在鋁的性質(zhì)介紹里增加了鋁在冷的濃硫酸和冷的濃硝酸的鈍化實(shí)驗(yàn)。若只是依教材完成這個(gè)實(shí)驗(yàn),則并不能很好激發(fā)出學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性和主觀能動(dòng)性,要是能在整個(gè)教學(xué)過(guò)程中進(jìn)行合理聯(lián)系和精心拓展,就可能會(huì)充分調(diào)動(dòng)起學(xué)生學(xué)習(xí)化學(xué)的熱情,會(huì)使同學(xué)們?cè)鰪?qiáng)對(duì)化學(xué)的理解,增加他們對(duì)化學(xué)科學(xué)探索的興趣和勇氣,會(huì)取得一箭多雕的效果。在教學(xué)研究過(guò)程中,我對(duì)此進(jìn)行了一些探索,并取得了非常好的效果,現(xiàn)將探索結(jié)果共享如下。

實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備：濃硫酸適量、0.2mm厚度的鋁箔、蒸餾水、氯化鈉晶體、(稀鹽酸、硫酸鈉晶體、稀硫酸)砂紙、膠頭滴管、試管、酒精燈等。

探究過(guò)程：

1.取濃硫酸約2mL加入一支小試管中,再向其中加入一小塊打磨去表面氧化膜的鋁箔,觀察一會(huì)兒,無(wú)明顯現(xiàn)象(注：若時(shí)間長(zhǎng)了,會(huì)看到少量細(xì)小氣泡懸浮在濃硫酸中,正好說(shuō)明鈍化不是不反應(yīng))。

2.向無(wú)明顯現(xiàn)象的該試管中加幾滴水(注意要將試管傾斜,使水沿試管內(nèi)壁流入),輕輕振蕩,觀察到的現(xiàn)象是：反應(yīng)立即劇烈進(jìn)行,產(chǎn)生大量氣泡。這時(shí)其實(shí)是水與濃硫酸混合產(chǎn)生的熱量使原冷的濃硫酸變成了熱的濃硫酸從而使鈍化膜被破壞,繼而反應(yīng)產(chǎn)生了二氧化硫氣體——有兩種方法可證明SO2的生成：①聞氣味法,有能使人感覺(jué)胸悶咳嗽的有刺激性氣味的氣體生成,這是二氧化硫的特殊氣味;②漂白法,用濕潤(rùn)的品紅試紙放在試管口,試紙褪色,若在酒精燈火焰旁烘烤一下則又恢復(fù)為紅色,這是二氧化硫漂白的特征。學(xué)生們會(huì)非常興奮的。

3.向此試管中繼續(xù)加水約為原濃硫酸體積的3到4倍左右,使其變成稀硫酸,此時(shí)又可觀察到反應(yīng)速度馬上變得很慢,學(xué)生覺(jué)得不解,因?yàn)樗麄兊挠∠笾袖X和稀酸應(yīng)該很容易反應(yīng)的。不曾想到鋁與稀硫酸的反應(yīng)居然有出乎意料的情況。

但更出乎他們意料的事情還在接下來(lái)的實(shí)驗(yàn)中呢。

4.再向此反應(yīng)速度很慢的試管中加進(jìn)少量的氯化鈉晶體,振蕩,反應(yīng)立即劇烈進(jìn)行,產(chǎn)生大量氣泡。這是什么氣體,學(xué)生很容易設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案驗(yàn)證產(chǎn)生了氫氣。但學(xué)生心中卻不自覺(jué)地產(chǎn)生了一個(gè)巨大的問(wèn)號(hào),是什么原因?qū)е铝诉@個(gè)現(xiàn)象？

學(xué)生的情緒在這樣不斷變化的沖擊中被完全調(diào)動(dòng)了起來(lái),學(xué)生們自然而然地想搞清楚這些現(xiàn)象的產(chǎn)生都是因?yàn)槭裁戳?。此時(shí)再結(jié)合教材給出答案：氯離子對(duì)金屬鋁制品的破壞作用。學(xué)生會(huì)在極強(qiáng)的感官?zèng)_擊下極易接受并對(duì)鋁制品在使用過(guò)程的注意點(diǎn)有一個(gè)明確的認(rèn)識(shí)(教材中的實(shí)驗(yàn)要耗費(fèi)2～3天時(shí)間,效果且不去管它)。

后來(lái),我對(duì)此實(shí)驗(yàn)又進(jìn)行了進(jìn)一步的探索,設(shè)計(jì)是這樣的：

1.［實(shí)驗(yàn)A］用未打磨去氧化膜的鋁片放入兩支盛有同濃度冷的稀硫酸的試管中,實(shí)驗(yàn)如下表：

實(shí)驗(yàn)未打磨去氧化膜的鋁片+冷的稀硫酸+少量氯化鈉晶體未打磨去氧化膜的鋁片+冷的稀硫酸現(xiàn)象幾秒鐘即開(kāi)始反應(yīng),且越來(lái)越快較長(zhǎng)時(shí)間后仍無(wú)明顯現(xiàn)象結(jié)論氯離子對(duì)鋁的鈍化膜有明顯的破壞作用鋁的鈍化膜對(duì)H+有保護(hù)作用

說(shuō)明：加了氯化鈉晶體的試管中的現(xiàn)象：一個(gè)半小時(shí)后鋁已基本耗盡,而未加氯化鈉晶體的試管中還沒(méi)有明顯變化。

2.［實(shí)驗(yàn)B］用未打磨去氧化膜的鋁片放入兩支盛有同濃度冷的很稀鹽酸的試管中,實(shí)驗(yàn)如下表：

實(shí)驗(yàn)未打磨去氧化膜的鋁片+冷的稀鹽酸+適量氯化鈉晶體未打磨去氧化膜的鋁片+冷的稀鹽酸現(xiàn)象幾秒鐘即開(kāi)始反應(yīng),且越來(lái)越快幾分鐘后開(kāi)始有氣泡,但較長(zhǎng)時(shí)間后速率仍較慢(時(shí)間長(zhǎng)短決定于鹽酸的濃度的相對(duì)大小結(jié)論溶液中氯離子越高,則其對(duì)鋁的鈍化膜的破壞作用就越明顯

說(shuō)明：經(jīng)一個(gè)半小時(shí)后加氯化鈉晶體的鋁片已經(jīng)反應(yīng)完,而未加的還在繼續(xù)反應(yīng)。

在上表結(jié)論的類似的解釋中,有一種觀點(diǎn)認(rèn)為硫酸根離子對(duì)H+與鋁的反應(yīng)起了阻礙作用,于是我又設(shè)計(jì)了一個(gè)實(shí)驗(yàn)試圖進(jìn)行對(duì)此進(jìn)行驗(yàn)證：

3.［實(shí)驗(yàn)C］用未打磨去氧化膜的鋁片放入兩支盛有同濃度冷的很稀鹽酸的試管中,實(shí)驗(yàn)如下表：

實(shí)驗(yàn)未打磨去氧化膜的鋁片+冷的稀鹽酸+適量硫酸鈉晶體未打磨去氧化膜的鋁片+冷的稀鹽酸較長(zhǎng)時(shí)間后鋁片表面產(chǎn)生氣泡,且速率明顯高于加入硫酸鈉晶體的一個(gè)結(jié)論溶液中硫酸根離子對(duì)鋁與酸的反應(yīng)產(chǎn)生了抑制作用現(xiàn)象較長(zhǎng)時(shí)間后,鋁片表面產(chǎn)生少量氣泡

說(shuō)明：反應(yīng)一段時(shí)間后未加硫酸鈉晶體的試管中的現(xiàn)象：產(chǎn)生氣體將鋁片托起,而硫酸鈉晶體則慢了許多。反應(yīng)開(kāi)始五個(gè)小時(shí)后,未加硫酸鈉的鋁片早已經(jīng)反應(yīng)完,而加了硫酸鈉晶體的則還在繼續(xù)反應(yīng)。

至于氯離子對(duì)鋁鈍化膜的破壞原理,有很多人做了很多探索性的研究,本文不做探討。僅就上述實(shí)驗(yàn)總結(jié)如下：

效果：此實(shí)驗(yàn)的拓展是我在一次我校對(duì)外交流課上進(jìn)行的,所有聽(tīng)課老師都覺(jué)得耳目一新,學(xué)生也都驚詫不已。更重要的學(xué)生們探究的熱情也被完全調(diào)動(dòng)了起來(lái)。

優(yōu)點(diǎn)：在學(xué)生做了稀酸、堿與鋁反應(yīng)的實(shí)驗(yàn)后,立即以濃硫酸、濃硝酸對(duì)比,學(xué)生的第一反應(yīng)是：反應(yīng)一定會(huì)更快,而結(jié)果出其不意,此其一。鋁的鈍化膜是有“天敵”的,無(wú)需過(guò)多的語(yǔ)言解釋,學(xué)生已經(jīng)心領(lǐng)神會(huì),此其二。而氯離子能加速鋁腐蝕,教材上以一個(gè)耗時(shí)2～3天的實(shí)驗(yàn)來(lái)說(shuō)明此事,雖有效果,但缺少心靈的沖擊力,此其三。讓學(xué)生在學(xué)習(xí)中學(xué)會(huì)探索,則是我最大的心愿,相信此時(shí)達(dá)到了,此其四。

感想：在一個(gè)真正創(chuàng)新型的社會(huì)里,人的探索精神無(wú)疑是最為可貴的。但探索精神的培養(yǎng)與獲得只靠單純教授課本知識(shí)是不可能實(shí)現(xiàn)的。這就要求作為教師的我們?cè)谄綍r(shí)的教學(xué)中能夠勇于探索,再將這些成果更重要的這些方法或態(tài)度在教學(xué)過(guò)程中傳導(dǎo)給自己的學(xué)生,或是用這樣的態(tài)度對(duì)他們起到潛移默化、潤(rùn)物無(wú)聲的影響才是真正重要的。這大概才是“授之魚(yú),不如授之以漁”真正的含義吧。

1008-0546（2013）05-091-02

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10.3969/j.issn.1008-0546.2013.05.042