【参考咨询】铝片长毛实验中几个问题的解惑 王程杰, 李桂林 (华东师大化学系, 上海200062)

铝片长毛实验中几个问题的解惑 王程杰, 李桂林 (华东师大化学系, 上海200062)

铝片长毛实验中几个问题的解惑



王 程 杰, 李 桂 林

(华东师大化学系 ,   上 海    200062)


摘 要 :   本 文 解 答 了  “铝 片 长 毛 ” 实验中为什么要先将铝片浸入硝酸汞溶液中 ?   为 什 么 会 这 么快地长出白毛 ?   这 白毛是什么晶格的氧化铝 ?   等 问 题 。   并就中学化学 实验中作为催化剂的活性氧化铝之特性 、     实验室制备作了 介 绍 。

关 键 词 :

文 章 编 号 :   1005-6629(2009)04-0005-03         中 图 分 类 号 :   G633.8              文 献 标 识 码 :   B





铝片长毛实验 (又称铝毛刷实验 )是颇受中学师



体,  用肉眼也观察不到有液态汞齐存在 。   铝表面生

成铝汞齐后就难再形成致密的氧化铝保护膜了 ,   并 失去该膜的保护作用 ,   很快会被空气中的氧气氧化 成白色的氧化铝 。  当铝汞齐表面的铝因氧化而减少 时,  铝箔上的铝原子便会不断溶解进入铝汞齐 ,   使


壁 (如 右 图 ),将试管浸入硝酸汞溶液 中 ,   片 刻 取 出 ,   然后置于空气中 , 不 久铝箔表面生出   “白 毛 ”,  红 墨 水


,,,

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铝持续不断地在表面被氧化 。   被氧化后的产物氧化 铝会脱离汞齐向外侧不断叠加堆积 ,   表面积大大增 加 。   所以在该实验中 ,   长 高 的  “白 毛 ” 是 氧 化 铝 ,


柱的右端上升 。   根据实验现象判断下列说法错误的 是:

A.实验中发生的反应都是氧化还原反应 ;

B.铝是一种较活泼的金属 ;

C.铝与氧气反应放出大量的热量 ;

D.铝片上生成的白毛是氧化铝和氧化汞的混合 

物。

该 题的正确选项是   “D”,  因为白毛中不会有 氧化汞 。   做该实验的成功率较高 ,   但有些师生对该 实验现象的成因不太了解 ,   如有人曾问 :   该实验为 什么要先将铝片浸入硝酸汞溶液中 ?   为什么会这么 快地长出白毛 ?   这白毛是什么晶格的氧化铝 ?   …… 众所周知 ,   铝是一种较活泼的金属 ,   接触空气

时其表面很容易被空气中的氧气氧化生成一层致密 的极薄的氧化铝 ,  该层氧化铝保护了内部的金属铝 不会被继续氧化 。   在铝片长毛实验中 ,   当铝的表面 沾上硝酸汞溶液以后 ,   硝酸汞溶液的酸性会慢慢破 坏该保护层 ,   并进一步与铝发生置换反应 ,   生成液 态金属——汞, 汞在常温下可以与铝结合生成铝汞 合金(又称作 “铝汞齐 ”)。  汞可以溶解许多金属 ,   如

Na、  K、  Ag、  Au、  Zn、  Cd、  Sn、  Pb等 而 形 成 汞 齐 ,

因组成不同 ,   汞齐可呈液态或固态 。   在本实验中仅 是铝表面生成一薄层铝汞齐 ,   实验中的铝片仍为固


而不是铝汞齐或氧化汞 。   铝汞齐起了不断传送铝原 子与空气中氧起反应的作用 。   该反应的反应式为 :

4Al(Hg)+3O2+2nH2O→2(Al2O3·nH2O)+4Hg (该 汞 又会形成新的铝汞齐) [1]

从上述介绍中可以知道 ,   硝酸汞溶液的作用是

破坏铝表面的保护膜并与铝发生置换反应产生单质 汞,  汞又进一步与铝生成铝汞齐 。

利用铝汞齐不仅可以使铝片快速生锈 ,   还可用 来演示铝与水反应产生氢气的实验 。   具体方法是 :

①取 一 宽 1 cm、  长 10 cm、  厚 约 1 mm 的 铝 片 , 用 砂 纸 打磨表面后绕成螺旋状 ,   放 入 1∶2盐 酸 溶 液 中 ,   会 有 气 泡 产 生 ,   约 1 min后取出用蒸馏 水 冲 洗

(要冲洗干净 )。

② 将除去氧化膜后的铝片 , 放 入 近 饱 和 的 Hg(NO3)2    溶 液 中 约 1~2 min,铝片表面会呈浅灰色 , 取出再用蒸馏水冲洗干净 。

③将表面汞齐化的铝 片 迅 速 放 入 J型 管 的 短 管 中,  在短管端口处插上涂有凡士林的活塞 ,   将活塞 置 于 开 启 状 态 ,   由长管口处加入近饱和的 NaCl 溶 液,  排尽活塞处的空气 ,   关闭活塞 。   一开始有细小 的无色气泡生成 ,   大 约 3 min后产气速度加快   (因 为溶液温度在上升 ,   加上溶液中的氯离子效应 ,   使 反 应 速 度 加 快 ),   此 时有大量的气泡逸出 ,   长 管 中