范文一：铝与稀硫酸反应的探究

铝与稀硫酸反应的探究

本案例介绍的是我校课外活动兴趣小组的同学开展铝与稀硫酸反应的实验探究活动。在这次活动中,我和学生经历了发现并提出问题,建立假设,设计实验检验假设,并最终得出科学结论的过程,其中,有过困难的遭遇和对困难的焦虑,有着成功的喜悦,获得了科学探究的切身体验。

【过程】

1、提出问题

我在上“酸的通性”知识时，做了“铝、铜与稀硫酸的反应”的实验。我把铝片和铜片分别投入盛有等量、溶质质量分数相同的稀硫酸的试管中，结果并没有看到铝与稀硫酸反应的现象。铝在金属活动顺序表中介于镁和锌之间，镁、锌与稀硫酸反应现象非常明显，为什么铝与稀硫酸反应的现象并不明显呢,接着我把铝片投入稀盐酸中，想看看结果会不会也是这样，出乎我预料的是，铝与稀盐酸反应很剧烈，并产生大量的气泡。这说明铝能置换出酸中的氢，但为什么铝与稀硫酸几乎不反应，而铝与稀盐酸反应却非常明显呢,

2、建立假设

我要求学生以小组为单位进行讨论，对上述问题提出种种假设。学生提出的假设有:?可能是硫酸溶液中氢离子的浓度小于盐酸中氢离子的浓度;?可能是铝表面的致密氧

-2-阻碍了铝跟氢离化膜有保护作用;?可能是Cl能促进铝跟氢离子的反应;?可能是SO4子的反应。

3、设计实验，验证假设

对于氢离子的浓度对反应的影响，我们想:是否是硫酸的浓度太低，影响了铝与稀硫酸的反应,于是控制溶液中氢离子的浓度相同，并用不同浓度的硫酸和盐酸作为比较。我们设计了如下表所示的几个实验。

表1:氢离子浓度对反应的影响

编号 实验内容 实验现象 ? 1克99.5% 铝箔与15毫升6摩?升 反应剧烈，产生大量气泡。

HCl反应

1克99.5% 铝箔与15毫升3摩?升 开始没有明显现象，历时3分钟后，反应逐? HSO反应 渐开始，产生少量气泡，约半小时后反应停24

止。

? 1克99.5% 铝箔与15毫升3摩?升 开始没有明显现象,约半分钟后反应加快，

HCl反应 并产生大量气泡。

1克99.5% 铝箔与5毫升1.5摩?几乎不反应，加热后反应，冷却后反应停止。 ? 升 HSO反应 24

比较??或??可以得出，氢离子浓度相等的盐酸、硫酸与铝反应的速率有差异。铝与稀硫酸反应的现象并不明显，而铝与稀盐酸反应现象很明显。比较??可以得出,当氢离子浓度不相等时，反应的速率也不一样。氢离子浓度越大，反应的速率越快。比较??可以得出，浓度并不是影响铝与稀硫酸反应的主要原因。

1

对于假设(2)，铝表面有一层致密的氧化膜，是否是氧化膜阻止了铝与稀硫酸的反应,于是设计了以下一组实验:

表2:去膜的铝与盐酸、硫酸反应

编实验内容 实验现象

号

? 将去膜的铝片(少量)与3摩?升 HCl反有大量气泡产生

应

? 将去膜的铝片(少量)与1.5摩?升HSO起初能反应，一段时间后反应停止。 24

反应

(注:去膜即用砂纸打磨铝片或先在小烧杯中用NaOH溶液将铝片的氧化膜除去。)

从上述实验中我们发现:铝的氧化膜去掉了，铝与盐酸反应很快，而铝与硫酸起初能反应但后来为什么又不反应了呢,铝与稀硫酸反应的过程中，是否在溶液中又形成了氧化膜，氧化膜可以阻止铝与稀硫酸的反应,但为什么铝与稀盐酸反应时，在溶液中不

-2-会形成氧化膜呢,两种溶液中除了Cl、SO不同外，其它条件是一样的，问题是否出在4-2-Cl、SO上呢,我们设计了下面两组实验: 4-表3:Cl对反应的影响

编实验内容 添加试剂 实验现象 号

? 1克99.5% 铝箔与15不加试剂(对比) 几乎不反应，加热后反应，冷却

毫升1.5摩?升 HSO后反应停止。 24

反应

1克99.5% 铝箔与15加入0.6克NaCl晶体开始没有明显现象，5分钟后反? 毫升1.5摩?升 HSO(约0.01摩) 应逐渐加快，并有大量气泡产24

反应 生。

1克99.5% 铝箔与 加入1.4克 NaSO几乎不反应。 24

? 15毫升1.5摩?升 (约0.01摩)

HSO反应 24

从该实验我们发现，在?组硫酸中加入NaCl，铝与稀硫酸反应现象非常明显，放出

+氢气。而在?组硫酸中加入NaSO无明显现象。这两种盐中都含Na，说明这种差别并非24+-由加入的盐中的Na引起，而是由阴离子引起，即Cl 能破坏氧化膜，且能阻止溶液中氧

+化膜的形成，使H与铝接触而发生反应。因此，铝与稀硫酸反应时，要在溶液中加入含-Cl 的物质(如NaCl、盐酸等)，促使反应的进行。书本上铝与铜跟稀硫酸的反应，可

-2-能在稀硫酸溶液中加入了含Cl 的化合物，才产生如此效果。 而SO不能破坏氧化膜，4-或者说破坏氧化膜的能力没有Cl 强，同时也不能阻止去膜的铝在水溶液中又重新形成

+氧化膜，从而使H与铝原子不易接触，不利反应的进行。

2-表4:SO对反应的影响 4

2

编实验内容 添加试剂 实验现象

号

? 1克99.5% 铝箔与 不加试剂(对比) 开始没有明显现象,约半分钟后反应逐渐

15毫升3摩?升 加快，并产生大量气泡。

HCl反应

1克99.5 铝箔与 加入1.4克 开始没有明显现象，后反应逐渐加快，并? 15毫升3摩?升 NaSO(约0.01摩)产生大量气泡。 24

HCl反应

从该实验中我们发现，在?组盐酸中加入NaSO后反应的现象与?组不加NaSO的2424+2现象相同，说明SO对H与铝的反应并无阻碍作用。 4

4、得出结论

从上述实验中，我们不难发现，盐酸、硫酸与铝反应的速率的差异很大程度上是受-2-Cl、SO的影响。 4+(1)铝表面的氧化膜不仅能被H所破坏，还能被酸溶液中的阴离子所破坏。不同的-2-阴离子破坏能力不同，而Cl对氧化膜的破坏能力较SO强。表现在两个方面:?阻止4+氧化膜的形成。?破坏已生成的氧化膜。铝表面的氧化膜被破坏后，使H与铝原子直接接触，迅速反应生成氢气。

-+2)Cl可促进铝与H的反应。这就是为什么铝与稀盐酸反应现象非常明显的原因。 (

2-++(3)SO对铝与H的反应没有阻碍作用，但破坏氧化膜的能力很弱，使H与铝原子4

不能接触，反应不能进行。故铝与稀硫酸几乎不反应。如果要铝与稀硫酸反应，必须有-Cl或其它强破坏氧化膜的离子存在为前提。

【反思】

-2-这次活动中,学生触及到一些超出教学要求的知识,如Cl对氧化膜的破坏能力较SO4强，,但他们并没有因此而止步,而是持有一股强烈的好奇心和求知欲,执意去探究未知,充分体现了科学探究活动的开放性和魅力所在。

在探究过程中,我们把去膜的铝片投入稀硫酸中,期待着反应的发生,然而实验并没有出现预期的结果,我们困惑,但我们没有放弃努力。后来我们想到,既然铝能与稀盐酸反应,盐酸和硫酸不同之处,就是阴离子不同,如果在硫酸溶液中加入氯化钠,情况会怎样呢,当我们的尝试获得成功时,我们的兴奋之情难以言表。接着,我们把硝酸钠加入到稀硫酸之中,看看铝与稀硫酸反应的情况,结果现象不明显。于是我们得出了

-这样的结论,如果要铝与稀硫酸反应,必须有Cl或其它强破坏氧化膜的离子存在为前提。在整个过程中,学生经历的挫折与失败、成功与兴奋等种种体验是他们理解科学的本质、领悟科学精神的基础。这对于激发学生的智慧潜力,增强学生学习的自信心,形成科学的态度、情感和价值观,都是很有意义的。

(缪斯)

3

4

范文二：铝与稀盐酸和稀硫酸的反应

課題《居家化學實驗探究》 由澳門科學技術發展基金資助

鋁和稀鹽酸, 稀硫酸的反應

指導老師：康玉專

小組組員: 楊海晴（15號）

鄭書玉（20號） 鄧嘉怡（21號） 戴詠雅（22號）

2016年5月

目 錄

壹、 課題研究動機………………………………………………………3 貳、 課題研究方向………………………………………………………3 參、 研究試劑和器材 ………………………………………………….3 肆、 研究過程（研究步驟、結果與討論）……………………………4

一、氫離子濃度對反應的影響…………………………4 二、去膜的鋁與鹽酸、硫酸反應……………………………5 三、C l 四、S O

-

對反應的影響……………………………5-6

42-

對反應的影響…………………………6-7

伍、結論……………………………………………………………. 7-8

鋁和稀鹽酸、稀硫酸的反應

小組成員：楊海晴(15) 、鄭書玉(20) 、鄧嘉怡(21)、戴詠雅(22)

壹、 課題研究動機

高一的化學課程───鋁及其化合物，是最吸引我們的一環，更令我們感興趣的是鋁的化學實驗。其中我們最好奇的是鋁和稀鹽酸以及和稀硫酸的反應。平常讓人感到難以接觸到的，在化學課堂上較少能夠深究的，我們都很難親身去嘗試到的實驗課程，終於可借此體驗一番，真是令人興奮不已。課餘閒聊之時，突然靈機一觸：為什麼老師再演示實驗過程時會特別強調所用酸的不同濃度。如果做實驗的時候，參與實驗的化學品換作是另一濃度的酸，那麼實驗結果是否會有所變化呢？我們做出來效果是否與老師所演示的差不多呢？於是我們決定以此作為專題報告，開始我們的鋁的實驗大變身──鋁和稀鹽酸，稀硫酸的實驗。 貳、課題研究方向

一、氫離子濃度對反應的影響 二、去膜的鋁與鹽酸、硫酸反應 三、Cl -對反應的影響 四、SO 42-對反應的影響 參、 研究試劑和器材

一、藥品：鋁片、硫酸、鹽酸、氯化鈉、硫酸鈉

二、器材：試管、燒杯、砂紙、膠頭滴管、鑷子、酒精燈 肆、 研究過程（研究步驟、結果與討論）

一、氫離子濃度對反應的影響 (一) 、實驗步驟：

(二) 、討論：

比較①②或③④可以得出，氫離子濃度相等的鹽酸、硫酸與鋁反應的速率有差異。鋁與稀硫酸反應的現象並不明顯，而鋁與稀鹽酸反應現象很明顯。

(三) 、結論：

比較①③可以得出, 當氫離子濃度不相等時，反應的速率也不一樣。氫離子濃度越大，反應的速率越快。比較②④可以得出，濃度並不是影響鋁與稀硫酸反應的主要原因。

二、去膜的鋁與鹽酸、硫酸反應 (一) 、實驗步驟：

（注：去膜即用砂紙打磨鋁片或先在小燒杯中用NaOH 溶液將鋁片的氧化膜除去。）

(二) 、實驗結果：

鋁的氧化膜去掉了，鋁與鹽酸反應很快，而鋁與硫酸起初能反應但後來又不反應了

(三) 、實驗討論：

鋁的氧化膜去掉了，鋁與鹽酸反應很快，而鋁與硫酸起初能反應但後來為什麼又不反應了呢？鋁與稀硫酸反應的過程中，是否在溶液中又形成了氧化膜，氧化膜可以阻止鋁與稀硫酸的反應？但為什麼鋁與稀鹽酸反應時，在溶液中不會形成氧化膜呢？兩種溶液中除了Cl -、SO 42-不同外，其它條件是一樣的，問題是否出在Cl -、SO 42-上呢？

三、Cl -對反應的影響

(一) 、實驗步驟：

(二) 、實驗結果：

鋁與稀硫酸反應時，要在溶液中加入含Cl - 的物質（如NaCl 、鹽酸等），促使反應的進行。書本上鋁與銅跟稀硫酸的反應，可能在稀硫酸溶液中加入了含Cl - 的化合物，才產生如此效果。 而SO 42-不能破壞氧化膜，或者說破壞氧化膜的能力沒有Cl - 強，同時也不能阻止去膜的鋁在水溶液中又重新形成氧化膜，從而使H +與鋁原子不易接觸，不利反應的進行。

(三) 、實驗討論：

在②組硫酸中加入NaCl ，鋁與稀硫酸反應現象非常明顯，放出氫氣。而在③組硫酸中加入Na2SO4無明顯現象。這兩種鹽中都含Na+，說明這種差別並非由加入的鹽中的Na+引起，而是由陰離子引起，即Cl- 能破壞氧化膜，且能阻止溶液中氧化膜的形成，使H+與鋁接觸而發生反應。

四、SO 42-對反應的影響 （一）實驗步驟：

(二) 、實驗結果：

在②組鹽酸中加入Na 2SO 4後反應的現象與①組不加Na 2SO 4的現象相同，說明SO 42對H +與鋁的反應並無阻礙作用。

伍、結論：

在探究過程中，我們把去膜的鋁片投入稀硫酸中，期待著反應的發生，然而實驗並沒有出現預期的結果，我們困惑，但我們沒有放棄努力。後來我們想到：既然鋁能與稀鹽酸反應，鹽酸和硫酸不同之處，就是陰離子不同，如果在硫酸溶液中加入氯化鈉，情況會怎樣呢？當我們的嘗試獲得成功時，我們的興奮之情難以言表。接著，我們把硝酸鈉加入到稀硫酸之中，看看鋁與稀硫酸反應的情況，結果現象不明顯。這中間的過程，有挫折、有發現、有疑惑、有領悟、有興奮，這兩個月做的實驗可真多，實驗技巧增進不少，遇到問題也會透過討論、思考、找資料，做科研收穫真多。

從上述實驗中，我們不難發現，鹽酸、硫酸與鋁反應的速率的差異很大程度上是受Cl -、SO 42-的影響。

（1）鋁表面的氧化膜不僅能被H +所破壞，還能被酸溶液中的陰離子所破壞。不同的陰離子破壞能力不同，而Cl -對氧化膜的破壞能力較SO 42-強。表現在兩個方面：①阻止氧化膜的形成。②破壞已生成的氧化膜。鋁表面的氧化膜被破壞後，使H +與鋁原子直接接觸，迅速反應生成氫氣。

（2）Cl -可促進鋁與H +的反應。這就是為什麼鋁與稀鹽酸反應現象非常明顯的原因。

（3）SO 42-對鋁與H +的反應沒有阻礙作用，但破壞氧化膜的能力很弱，使H +與鋁原子不能接觸，反應不能進行。故鋁與稀硫酸幾乎不反應。如果要鋁與稀硫酸反應，必須有Cl -或其它強破壞氧化膜的離子存在為前提。

范文三：铝与稀硫酸反应的异常现象探究

铝与稀硫酸反应的异常现象探究

我们在做金属的化学性质的实验中，发现经过砂纸打磨过的铝片几乎不与稀硫酸反应，不符合金属活动性顺序。针对这以异常现象，我们在老师的指导下进行科学探究。

假设一:稀硫酸的浓度不够，反应难以发生。

实验验证:分别取不同浓度的稀硫酸与铝片(纯度为96%，且经过砂纸打磨，以下相同)反应。实验结果如下表:

+ 表一 铝与不同H浓度的稀硫酸反应(开始产生气泡的时间)

次 数 第一次(s) 第二次(s) 第三次(s) 酸

+]0.5g/L 18.59 12.5 16.5 稀硫酸 [H

+稀硫酸 [H]1.0g/L 19.34 26.48 37.22

+稀硫酸 [H]1.5g/L 41.59 83 53.62

实验现象(1—5min) 极少量气泡 极少量气泡 极少量气泡

分析:由以上数据可以得出，硫酸的浓度越大，反应速度越慢。而且，不管取用哪种浓度的稀硫酸，都几乎不与铝反应。说明假设一不成立。由此可以猜测，铝与稀硫酸反应的异常现象与稀硫酸自身有关。

假设二:铝与稀硫酸反应是硫酸自身的原因。

实验验证:取用相同浓度的稀硫酸和稀盐酸与铝片反应 + 表二 铝与相同H浓度的酸反应(开始产生气泡的时间)

次 数 第一次(s) 第二次(s) 第三次(s) 酸

+稀盐酸 [H]1.0g/L 8.12 16.38 7.4

+稀硫酸 [H]1.0g/L 19.34 26.48 37.22

表三 实验现象

反应进程(min) 1 2 5

+少量气泡 较多量气泡 较多量气泡 稀盐酸 [H]1.0g/L

+产生极少量的气泡 稀硫酸 [H]1.0g/L

分析:从上述数据得出假设二是成立的，说明铝与硫酸反应的异常现象与硫酸有关。同时也可以猜测，硫酸根在反应中起到了一定的阻碍作用。为确定这个猜测，我们进行了第三个实验。取用相同浓度的稀硫酸和稀盐酸在加入NaCl晶体、NaSO晶体后与铝24片反应。实验数据见下表:

表四 加入少量NaCl 晶体

1

次 数 实验现象 第一次(s) 第二次(s) 第三次(s) 酸 (1—5min)

+气泡逐渐增多 稀盐酸 [H]1.0g/L 4.09 3.47 9.47

+气泡增加少量 稀硫酸 [H]1.0g/L 2.81 5.53 2.78

表五 加入少量NaSO晶体 24

次 数 实验现象 第一次(s) 第二次(s) 第三次(s) 酸 (1—5min)

+气泡有所增多 稀盐酸 [H]1.0g/L 45 39.78 31.94

+极少量气泡 稀硫酸 [H]1.0g/L 22.63 25.31 15.27

分析:通过这组实验，并与表二、表三进行比较，发现加入NaCl 晶体后反应速度都增快，而加入NaSO晶体后基本无变化。说明硫酸根和氯离子在酸与铝的反应中发24

生了不同的作用，从而使反应现象出现较大差异。

到底是什么原因造成了如此大的差异呢,我们只有通过查阅资料来解决这个问题。 在资料中我们找到原因。

结论:由于铝的化学性质非常活泼，很容易跟空气中的氧气发生反应形成一种致密的氧化膜——氧化铝。在用砂纸打磨时，铝片在接触空气的瞬间又重新生成了致密氧化铝膜，所以砂纸几乎无法除去铝片表面的氧化膜。氧化铝和铝的晶体结构同属于立方面心紧密堆积，二者结构的这种相似性决定了它们的结合紧密牢固，铝越纯，常温下越难与酸反应，同时也不与水反应。因此要使铝与酸反应，必须先破坏表面的氧化铝薄膜。而铝表面氧化膜的破坏既与氢离子有关，又受酸液中阴离子的影响，不同的阴离子对氧

,,化膜的破坏能力不同，其中Cl对氧化铝薄膜的破坏能力最大，这是因为Cl既可以穿过氧化铝薄膜的缝隙，使氧化铝薄膜破裂而变成不连续的碎块，又可以移向铝表面把密

,集阵中的水分子替换出来，阻止了氧化铝薄膜的进一步形成。正是由于Cl对氧化铝薄

，膜的这种强破坏作用，才使氢离子更容易与铝表面的氧化膜发生反应:6H，AlO,233++3+2Al，3HO; 同时氢离子穿过铝表面的氧化膜而与铝接触、发生反应:2Al+6H=2Al2

，3H?，Q;随着反应的进行，铝表面氧化膜的逐渐减少，在单位时间内氢离子与铝2

的接触面积越来越大;达到一定程度后，铝片表面的氧化铝薄膜完全被破坏，使铝单质

,2完全暴露在氢离子周围。而SO不仅不能破坏铝片表面的氧化铝薄膜， 还有利于修4

复这种被破坏的氧化铝薄膜，因此常温下铝片与硫酸几乎不反应。

参考文献:

[1] 武汉大学、吉林大学等校编《无机化学》第三版. 高等教育出版社 1994年 [2] 林美凤.铝与酸、碱反应的实验探索及理论研究(J).化学教育. 2001年第12期 [3] 人民教育出版社化学室编著《高级中学教科书?化学》人民教育出版社2003年

2

范文四：九年级科学上册 铝与稀盐酸和稀硫酸反应的差异探究 浙教版

铝与稀盐酸和稀硫酸反应的差异探究

适用年级:中学 涉及领域: 自然科学 学校名称:待定

在一次学生实验中，学生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,为了寻找原因，学生在教师指导下重新用纯浓盐酸和浓硫酸配制了一定浓度的溶液，然后加入0.1×10×25毫米、纯度?99.5%的铝片验证是否确实存在上述现象。

一、问题

在一次学生实验中，学生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,为了寻找原因，学生在教师指导下重新用纯浓盐酸和浓硫酸配制了一定浓度的溶液，然后加入0.1×10×25毫米、纯度?99.5%的铝片验证是否确实存在上述现象，实验结果如表1。

表1 稀盐酸、稀硫酸与铝片反应现象对照 反应进程/分钟 1 2 5 15 20 3摩尔/升氯化氢 少量气泡 较多气泡 大量气泡 反应剧烈 铝片耗尽 1.5摩尔/升硫酸 均无明显现象(无气泡) 3摩尔/升硫酸 均无明显现象(无气泡)

无论是1.5摩尔/升还是3摩尔/升的稀硫酸，均无明显反应现象。其结论还是与教材的叙述不相符合。

二、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氢离子。铝和非氧化性酸反应的实质是与氢离子的反应，在氢离子都等于3摩尔/升的两种酸中，就中学知识可推得反应速率应该相等。但即使把硫酸中的氢离子提高到6摩尔/升，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氢离子，且浓度也相同，那么存在的差异就可能跟氢离子所处的环境不同有关(如阴离子的不同)。于是，学生作出如下假设。

用心 爱心 专心

三、假设

假设一:氯离子能促进金属铝与氢离子的反应。

假设二:硫酸根离子对氢离子与金属铝的反应起阻碍作用。

假设三:铝表面的致密氧化膜有保护作用，使氢离子与铝不易接触。

为了验证上述假设，经学生充分讨论，设计了如下实验方案进行验证。

四、验证

实验一:分别取5毫升3摩尔/升氯化氢、硫酸，加入纯度为99.5%的铝片各一小片，然后添加氯化钠、硫酸钠晶体，实验现象如表2。

表2 实验现象

反应现象(5分组别 各取5毫升酸 添加试剂 钟后)

加入0.5克氯化钠晶体 a 3摩尔/升硫酸 有较多气泡 (约0.01摩尔)

加入1.4克硫酸钠晶体 b 3摩尔/升硫酸 无气泡 (约0.01摩尔)

有较多气泡现加入1.4克硫酸钠晶体 c 3摩尔/升氯化氢 象与a组无明(约0.01摩尔) 显差异

d 3摩尔/升氯化氢 不加试剂(对比) 有较多气泡

实验分析:

(1)a组硫酸中加入氯化钠，铝与硫酸就明显反应，放出氢气。而b组硫酸中加入硫酸钠无明显现象。这两种盐中都含钠离子说明这种差别并非由所加入的盐中钠离子引起，而是由阴离子引起，即氯离子促进了金属铝与氢离子的反应。

(2)c组实验在氯化氢中加入硫酸钠后反应与d组盐酸中不加硫酸钠现象相同，说明硫酸根离子对氢离子与铝的反应并无阻碍作用。

那么氯离子为什么能影响氢离子与金属铝的反应呢,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，学生又设计了在不同情况下的铝片与3摩尔/升的稀硫酸反应的实验。

实验二:不同情况下的铝片分别加入3摩尔/升稀硫酸中，实验现象如表3。

表3 实验现象

组别 铝片的处理方法 5分钟后观察

a 铝片不处理(对照组) 无气泡

b 铝片不处理，但加0.5克氧化钠 有较多气泡

c 用硝酸汞液浸铝片片刻，水洗 有较多气泡

d 仅用砂纸除去铝片表面的氧化膜 表面有微量气泡

e 铝片浸入硫酸铜溶液片刻，表面出现少量铜后水洗 无气泡

用心 爱心 专心

实验分析:

(1)c组和e组实验中，铝分别与汞和铜形成了原电池，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，但硫酸溶液中多了氯离子，即氯离子的作用等同于破坏了铝片表面的致密氧化膜。

(3)d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。

五、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氢离子所处的环境关系很大;某些阴离子(如氯离子)能促进氢离子破坏这种致密的氧化膜，使氢离子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，是由于盐酸中的氯离子能破坏铝片表面的致密氧化膜，而硫酸中的硫酸根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。

虽然学生得出的结论不一定完全正确，实验方案也不一定合理，但却体现了学生不

惟书本、不惟教材，敢于批判的创新精神。这些分析、假设和结论使学生直接体验了科

学研究的过程和方法，掌握了一定的科研技巧，而这正是研究性学习的目的所在。

用心 爱心 专心

范文五：研究性学习一例-铝与稀盐酸和稀硫酸反应的差异探究

研究性学习?一例

——铝与稀盐酸?和稀硫酸反?应的差异探?究

一、问题

在一次学生?实验中，学生用铝片?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”(人教版高中?化学第二册?P(22)不一致?是什么原因?呢?是试剂、药品出了问?题吗?为了寻找原?因，学生在教师?指导下重新?用分析纯浓?盐酸和浓硫?酸配制了一?定浓度的溶?液，然后加入0?(1×10×25mm、纯度?99(5%的铝片验证?是否确实存?在上述现象?，实验结果如?表1。

表1 稀盐酸、稀硫酸与铝?片反应现象?对照

反应进程,,,, 1 2 5 15 20

少量气较多气大量气反应剧3mol,LHCl 铝片耗尽 泡 泡 泡 烈

1(5mol/L,,,,?均无明显现象(无气泡)? ,

3mol/L,,,,? 均无明显现象(无气泡)? ,

无论是1(5mol/L还是3m?ol/L的稀硫酸?，均无明显反?应现象。其结论还是?与教材的叙?述不相符合?。

二、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,。铝和非氧，，化?性酸反应的?实质是与,的反应，在,?都等于3m?ol/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,提高到6m?ol/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,，，，且浓度也相?同，那么存在的?差异就可能?所处的环境跟,?不同有关(如阴离子的?不同)。于是，学生作出如?下假设。

三、假设 ,， 假设一:,,能促进金属?铝与,的反应。 ，2- 假设二:SO对,与金属铝的?反应起阻碍?作用。 ,， 假设三:铝表面的致?密氧化膜有?保护作用，使,与铝不易接?触。

为了验证上?述假设，经学生充分?讨论，设计了如下?实验方案进?行验证。

四、验证

实验一:分别取5m?L3mol?/LHCl，H,,,,?，加入纯度为?99(5%的铝片各一?小片，然后添加N?a,l，,,,,,晶体，实验现象如??表2。 ,

表2 实验现象

反应现象(5,,,组别 各取5mL酸? 添加试剂 后)?

a 3mol/L,,,加入0(5,NaCl?晶体(约有较多气泡 ?

,? 0(01mol?) ,

3mol/L,,,加入1(4,,,,,,,晶?b 无气泡 ,? 体(约?0(01mol?) ,

加入1(4,,,,,,,晶?有较多气泡现象与?c 3mol/LHCl 体(约?0(01mol?) a组无明显差异? ?

d 3mol/LHCl 不加试剂(对比) 有较多气泡 ?

实验分析:

(1)a组硫酸中?加入,a,?,，铝与硫酸就?明显反应，放出氢气。而b组，硫酸?中加入,a?明显现象。这两种盐中?都含,,说明这种差?别并非由所?加,,,,无?，,，入的盐中?,,引起，而是由阴离?了引起，即Cl促进了金属?铝与,的反应。

(2)c组实验在?HCl中加?入,a,,?,,后反应?与d组盐酸?中不加Na?,,,,,，象相同，说明,,,?对,与Al的反?应并无阻碍?作用。 现,?,， 那么,,为什么能影?响,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，学生又设计?了在不同情?况下的铝片?与3mol?/L的稀硫酸?反应的实验?。

实验二:不同情况下?的铝片分别?加入3mo?l/L稀硫酸中?，实验现象如?表3。

表3 实验现象

组 别 铝片的处理?方法 5,,,后观察?

a 铝片不处理(对照组)? 无气泡

b 铝片不处理，但加?0(5,NaCl? 有较多气泡 ?

c 用,,(,,)片刻，水洗 有较多气泡 ?,,液浸铝片?

d 仅用砂纸除去铝片表面?的氧化膜? 表面有微量气泡?

铝片浸入,,,,,溶?液片刻，表面?e 无气泡 出现少量铜后水洗? ?

实验分析:

(1)c组和e组?实验中，铝分别与H?g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,l的作用等同?于破坏了铝?片表面的致?密氧化膜。

(3)d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。

五、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,所处的环境?关系很大;某些阴离子(如,,?)能促进,破坏这

，种致?密的氧化膜?，使,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?中的能破坏铝片Cl?表面的致密?氧化膜，,,而硫酸中的?,,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。

六、评析

虽然学生得?出的结论不?一定完全正?确，实验方案也?不一定合理?，但却体现了?学生不唯书?本、不唯教材，敢于批判的?创新精神。这些分析、假设和结论?使学生直接?体验了科学?研究的过程?和方法，掌握了一定?的科研技巧?，而这正是研?究性学习的?目的所在。

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