酸溶液溶解氧化鋁和氯離子對(duì)金屬氧化膜破壞的探究

潘斌

學(xué)習(xí)目標(biāo)

知識(shí)與技能：知道鋁元素在自然界中的存在形式，掌握氧化鋁的兩性特點(diǎn)。電腦和網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用。

過(guò)程與方法：增強(qiáng)實(shí)驗(yàn)探究能力，加深對(duì)元素化合物知識(shí)的學(xué)習(xí)方法的認(rèn)識(shí)。學(xué)會(huì)用比較和探究的方法來(lái)研究問(wèn)題。

情感態(tài)度與價(jià)值觀(guān)：對(duì)正在學(xué)習(xí)的知識(shí)有一個(gè)渴望和需求的心理；通過(guò)Al（OH）3性質(zhì)的探究實(shí)驗(yàn)，體驗(yàn)科學(xué)探究成功的喜悅，培養(yǎng)善于與他人合作的良好心理品質(zhì)；學(xué)會(huì)對(duì)事物的評(píng)價(jià)。

情境

1.學(xué)習(xí)鋁、氧化鋁、氫氧化鋁的性質(zhì)和應(yīng)用，尤其是除去鋁表面氧化膜的實(shí)驗(yàn)中，發(fā)現(xiàn)Al2O3分別與稀硫酸、鹽酸反應(yīng)的區(qū)別。2.教材69頁(yè)（蘇教版化學(xué)1）的“拓展視野”：鋁制品不宜盛放咸菜等腌制食品，氯化鈉中的氯離子會(huì)破壞氧化膜結(jié)構(gòu)。

根據(jù)以上兩種情境，我們提出了酸在溶解氧化鋁過(guò)程中為什么會(huì)不一樣和氯離子為什么會(huì)破壞鋁制品的表面氧化膜的問(wèn)題，并進(jìn)行研究。

任務(wù)與預(yù)期成果

任務(wù)：

1.設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)完成c（H+）不同的鹽酸溶解相同的氧化鋁有什么不同的研究；

2.設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)完成c（H+）不同的硫酸溶解相同的氧化鋁有什么不同的研究；

3.設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)完成c（H+）相同的鹽酸和硫酸溶解相同的氧化鋁有什么不同的研究；

4.設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)完成c（H+）相同的硫酸加入NaCl前后溶解相同的氯化鋁有什么不同的研究；

5.根據(jù)生活和網(wǎng)絡(luò)，研究你的結(jié)論對(duì)生活和工業(yè)生產(chǎn)的指導(dǎo)作用。

預(yù)期成果：

1.任務(wù)1中的預(yù)期成果：c（H+）大的溶解速度快。c（H+）的不同值差距要大一點(diǎn)，這樣實(shí)驗(yàn)效果更明顯；

2.任務(wù)2中雖然c（H+）不同，但實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象可能相同，均不明顯；

3.任務(wù)3中鹽酸能較快溶解氧化鋁，硫酸溶解速度慢，且不一定能觀(guān)察到被溶解的現(xiàn)象；

4.任務(wù)4中未加前現(xiàn)象基本相同，加入NaCl的溶解速度明顯加快；

5.最終結(jié)論：Cl-對(duì)氧化鋁的溶解有促進(jìn)作用。

過(guò)程（過(guò)程要體現(xiàn)研究性學(xué)習(xí)的主要環(huán)節(jié)）

組員1（研究任務(wù)1）：

1.設(shè)計(jì)并準(zhǔn)備實(shí)驗(yàn)：0.1mol/L的鹽酸、1mol/L的鹽酸、氧化鋁固體、兩只試管、滴管、燒杯；

2.進(jìn)行實(shí)驗(yàn)并觀(guān)察；

3.發(fā)表結(jié)論：c（H+）大的溶解速率快，c（H+）小也溶解得快，只是相對(duì)較慢。

組員2（研究任務(wù)2）：

1.設(shè)計(jì)并準(zhǔn)備實(shí)驗(yàn)：0.1mol/L的硫酸、1mol/L的硫酸、氧化鋁固體、兩只試管、滴管、燒杯；

2.進(jìn)行實(shí)驗(yàn)并觀(guān)察；

3.發(fā)表結(jié)論：c（H+）大的溶解氧化鋁不明顯，c（H+）小也溶解得不明顯。

疑惑：硫酸是不是不能溶解氧化鋁。

小組討論組員2的結(jié)論和疑惑：

1.組員1發(fā)表意見(jiàn)：是不是此反應(yīng)要在加熱或其他條件下才能進(jìn)行；

2.組員2立刻加熱，一段時(shí)間后觀(guān)察現(xiàn)象。

無(wú)太明顯現(xiàn)象；

3.組員3發(fā)表意見(jiàn)：上網(wǎng)搜索；

4.組員4上網(wǎng)搜索后得出結(jié)論：α-氧化鋁難溶于酸；

5.組員1發(fā)表看法：為什么鹽酸又能溶解氧化鋁呢？

組員3（研究任務(wù)3）：

1.設(shè)計(jì)并準(zhǔn)備實(shí)驗(yàn)：0.2mol/L的鹽酸、0.1mol/L的硫酸、氧化鋁固體、兩只試管、滴管、燒杯；

2.進(jìn)行實(shí)驗(yàn)并觀(guān)察；

3.發(fā)表結(jié)論：c（H+）相同時(shí)，鹽酸可溶解氧化鋁，但硫酸現(xiàn)象不明顯；

4.發(fā)表猜想：實(shí)驗(yàn)中只有Cl-和SO2-4不一樣，是不是他們對(duì)溶解氧化鋁有一定的影響呢？如果能解決此問(wèn)題那我們就能解釋鹽酸能溶解氧化鋁而硫酸不能溶解氧化鋁的原因了。

組員4（研究任務(wù)4）：

1.設(shè)計(jì)并準(zhǔn)備實(shí)驗(yàn)：0.1mol/L的硫酸、NaCl固體、氧化鋁固體、兩只試管、滴管、燒杯；2.進(jìn)行實(shí)驗(yàn)并觀(guān)察。3.發(fā)表結(jié)論：加NaCl后，硫酸就能溶解氧化鋁了，應(yīng)該是Cl-對(duì)酸溶解氧化鋁有促進(jìn)作用。

小組討論：

組員4發(fā)表看法：結(jié)合以上我們的實(shí)驗(yàn)結(jié)論、教材69頁(yè)的拓展視野、網(wǎng)絡(luò)查詢(xún)資料，可以認(rèn)為氯離子確實(shí)對(duì)酸溶解氧化鋁有一定的促進(jìn)作用。

組員1發(fā)表看法：溶解速度還和酸的濃度有關(guān)。

組員3發(fā)表疑惑：為什么氯離子會(huì)促進(jìn)酸溶解氧化鋁呢？

組員2：上網(wǎng)搜索，得到結(jié)論。

結(jié)論和成果

氯離子確實(shí)對(duì)酸溶解氧化鋁有一定的促進(jìn)作用，是因?yàn)槁入x子能優(yōu)先地有選擇地吸附在鈍化膜上，把氧原子排擠掉，然后和鈍化膜中的陽(yáng)離子結(jié)合成可溶性氯化物；同時(shí)氯離子有很強(qiáng)的穿透性，容易穿透金屬表面的氧化膜，造成縫隙蝕和孔蝕。

評(píng)價(jià)

1.實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)合理，能仔細(xì)地觀(guān)察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象并得出較為準(zhǔn)確的結(jié)論，并能用語(yǔ)言表達(dá)。

2.學(xué)生思考問(wèn)題深刻，并能由實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象分析原因，且能產(chǎn)生新的問(wèn)題和疑惑。

3.學(xué)生有較好的方法解決實(shí)驗(yàn)中的問(wèn)題且有創(chuàng)新。

4.學(xué)生及時(shí)引進(jìn)和利用有效的資源。

5.學(xué)生善于交流，能接受別人的結(jié)論，善于發(fā)表自己的看法。

6.學(xué)生積極參與小組討論、合作與分享。

（責(zé)任編輯 羅 艷）