对铝和氯化铜反应的异常现象解释的补充与商榷

-精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 1 对铝和氯化铜反应的异常现象解释 的补充与商榷 摘要：对铝和氯化铜溶液反应的 异常现象解释作了某些补充和更正。通 过实验探究和理论分析发现：因受 Al3+和 Cu（OH）2 反应以及 Cu2+被 Al 置换反应的共同影响，铝和氯化铜溶 液反应过程中不会出现蓝色沉淀。因为 生成的 Cu 与 Al 会在体系中形成原电池， 使 Al 能持续反应，所以固体表面会不 断产生气泡。由于 Al 和 CuCl2 反应生 成 CuCl 的趋势更大，反应更易发生， 所以 CuCl 主要来自 Al 和 CuCl2 的反应。 中国论文网 /9/view-12940217.htm 关键词：铝与氯化铜；异常现象； -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 2 实验探究；教学研讨 文章编号：1005 C6629（2016）12C0090C03 中图 分类号：G633.8 文献标识码：B 铝片与 CuSO4 溶液反应，虽然 用砂纸擦去了铝片表面氧化膜，但两者 的反应速率仍然不太理想，于是笔者改 用 CuCl2 溶液，因为 Cl-可穿过氧化膜， 取代膜中的氧原子，使具有保护作用的 氧化膜成为可溶性氯化物，从而活化金 属表面，促进反应进行1。但在实验时 发现 Al 与 CuCl2 溶液的反应现象很出 人意料，而且溶液浓度不同，现象也不 同。通过检索发现，已有多位老师就这 个实验的反应现象进行了深入研究。仔 细比对已有文献和反应现象，发现有些 现象被忽视了，而对有些现象的解释并 不科学。于是结合文献和实验观察，对 部分现象进行补充解释，并对某些错误 解释提出商榷，以期对 Al 与 CuCl2 溶 液的反应形成更真实、更全面的认识。 本文涉及实验均在 21下进行。 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 3 1 实验现象概述 向烧杯中加入 20mL 0.5 mol L-1 CuCl2 浓溶液，加入铝片（未除去 氧化膜） ，可看到：铝片表面析出少量 紫红色固体，产生无色无味气体；溶液 由绿色变成深褐色；反应变得很剧烈呈 沸腾状，烧杯外壁发烫；溶液中出现白 色沉淀；如加 Al 至过量，白色固体最 终完全变成紫红色固体，反应结束后得 到无色溶液。 如果用 0.1 mol L-1 CuCl2 稀 溶液，则反应现象为：铝片表面析出疏 松的紫红色固体，产生无色无味气体； 烧杯发热；溶液最终变为无色；如果 Al 过量，则固体中持续有少量气体产生。 2 对实验异常现象的已有研究与 解释 范艳花等2在“ 铝与氯化铜溶液 反应异常现象的探究” （以下简称文 1） 一文中，对异常现象进行了系统分析， 证实：无色无味气体是 H2；白色固体 是 CuCl；深褐色是 CuCl2-（褐色）与 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 4 CuCl2（绿色）的混合色；紫红色固体 是 Cu。 袁鸿志3用缠有铜丝的铝片与 CuCl2 溶液反应，证实是原电池效应造 成析出的铜结构疏松。因为 H+也在铜 丝表面得到电子生成 H2，使析出的铜 无法形成致密结构。 朱华英4在“Al 与 CuSO4 溶液 和 CuCl2 溶液反应有何不同”（以下简 称文 2）一文中，通过稀释实验证明溶 液呈深褐色是因为存在CuCl2- 、CuCl32-、CuCl43-等配合离子：用 大量水稀释溶液，上述配合离子解离， 析出白色沉淀。 3 对异常现象的补充解释与商榷 3.1 为什么没有蓝色的 Cu（OH）2 沉淀 但是，在实验各环节中并没有看 到蓝色沉淀（CuCl2 没有， CuSO4 也没 有） ，文 1、文 2 也未提及有蓝色沉淀现 象。为什么不出现蓝色沉淀？经分析， 至少存在以下三种可能的原因。 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 5 实验 1 取少量蓝色沉淀，加 5mL 蒸馏水，加铝片（未除氧化膜） ， 无明显现象。再加入 1 滴管 0.5 mol L-1 CuCl2 溶液，观察现象。 实验 2 取少量蓝色沉淀，加 5mL 蒸馏水，加热使固体完全变黑，加 铝片（未除氧化膜） ，无明显现象。再 加入 1 滴管 0.5 mol L-1 CuCl2 溶液， 观察现象。 实验 3 取少量蓝色沉淀，加 5mL 蒸馏水，再加少量 AlCl3 固体，振 荡，固体立即溶解，溶液呈浅绿色且无 浑浊。 实验 1、实验 2 中加入 CuCl2 溶 液是为了让反应体系更接近 Al 与 CuCl2 溶液的反应。结果看到：铝片表 面缓慢产生气泡，10min 后固体变成紫 红色，最终溶液无色。实验 3 也证实了 原因三是成立的。 4 小结与疑问 Al 和 CuCl2 溶液反应是多个反 应同时进行的复杂体系，既有相互竞争， -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 6 又有相互促进；既有一步到位，又有分 步进行。CuCl2 溶液浓度不同，不仅反 应剧烈程度有差异，各个反应进行程度 也有差异。我们可用图 1 来归纳 Al 与 CuCl2 溶液的反应。 Al 与 CuCl2 浓溶液反应，以 区的变化为主，区变化为副。Al 与 CuCl2 稀溶液反应，以区变化为 主，区变化为副。至于 Cu+CuCl2、 Cu（OH） 2+Al、CuO+H2O+Al 的变化，可能存在， 但程度很弱。所以，如果到） 。在实验 13 中，根据原理分析应生成 Al（OH）3，为什么也看不见沉淀？笔 者推测 Al（OH）3 可能是以胶体的形 式分散到了水中，便采用了丁达尔效应 进行验证，结果成功地看到了光亮的通 路。但是，因为 Al3+也能通过水解形 成 Al（OH）3 胶体，使丁达尔效应这 一证明方式失去了惟一性，显得