铝和氯化铜反应原理

铝和氯化铜反应原理.铝和硫酸铜呢?用离子方程式表示原理都是一样的都是置换成铜铝与硫酸铜发生置换反应,硫酸铝水解产生硫酸。剩余的铝再与铜发生原电池反应,它的发应程度最剧烈,原电池反应会加速水解进程!水解反应与原电池反应互相促进,产生的气体是氢气。同浓度的氯化铜和硫酸铜水解程度谁大应该是后者大,因为硫酸是二元酸,其第二步电离是部分电离,所以实际硫酸根也会水解,与铜离子水解相互促进。

铝与氯化铜反应的现象是铝丝表面析出的铜呈海绵状,同时产生了大量的氢气,为此,师生一起对铝和氯化铜溶液反应的机理进行实验探究。

关键词铝氯化铜反应机理

1 提出问题

为了探究铝和氯化铜溶液反应的机理,笔者先让同学们根据已有知识推测铝丝放入氯化铜溶液中可能有以下几点:(1)铝丝逐渐减少;(2)铝丝表面附上红色的铜;(3)溶液颜色逐渐褪去;(4)溶液温度逐渐升高,说明是放热反应。在后面的实验过程中,同学们通过观察还发现:(1)生成的铜并没有紧密吸附着在铝丝的表面,而是呈蓬松的海绵状;(2)反应一段时间后有大量气泡主要从铜的表面逸出,且在一段时间内气泡越冒越快,经检验证明是氢气。为了培养大家的探究兴趣和分析能力,老师和学生一起趁热打铁对铝和氯化铜溶液反应的机理进行实验探究。

2 合理猜想

“科学研究首先要善于发现问题,但是科学研究还离不开合理的猜想和假设。”笔者把学生分几组进行讨论,其结果汇总如下:

对铝丝表面析出的铜呈海绵状的猜想有3点:(1)铝丝表面有油污;(2)氯化铜溶液浓度太大,反应太快;(3)生成的铜和铝形成原电池反应。

对于产生氢气,大家的猜想有4点:(1)铝和氯化铜溶液的反应导致溶液温度升高,使铝和热的水反应产生了氢气;(2)反应生成的铜和铝组成原电池,使铝更容易和水反应产生氢气;(3)铝和氯化铜溶液反应放出的热促使铜离子水解,铝和水解生成的酸反应产生氢气;(4)课本上说铝制的容器不能盛放咸味的食物,因为食盐溶液能腐蚀铝制容器,所以此处也可能是氯离子的存在促进了铝和水的反应。

3 实验验证

用实验验证上述猜想,首先要设计合理的实验方案,然后再通过实际操作、观察现象、综合分析、严密推进得出结论。经过讨论,大家设计如下实验方案并分组实验:

[实验1]分别取表面洁净光滑的3块铝片作A组和不同浓度的氯化铜溶液反应进行比较;再分别取表面洁净光滑的3块铝片,下半截缠上细铜丝后作B组和不同浓度的氯化铜溶液反应进行比较,实验现象记录如下:

铝和氯化铜反应原理

铝和氯化铜反应原理

[实验2]分别取4根表面洁净光滑的铝丝为C组直接和下列溶液反应;4根下半截缠上细铜丝的铝丝为D组和下列溶液反应;再取前面实验中得到的附着有海绵状铜的4根铝丝洗净后作为E组和下列溶液

反应作比较,实验现象记录如下:

铝和氯化铜反应原理

4 得出结论

实验1中的铝片表面光滑且已去油,和不同浓度的氯化铜溶液反应得到的铜都呈海绵状,说明铝和氯化铜溶液反应生成的铜的形态和氯化铜溶液的浓度无太大关系;半截缠上铜丝的铝片和氯化铜溶液反应,生成的铜基本上集中在缠有铜丝部位,说明该反应中铜铝原电池确实存在,可能是生成海绵状的原因之一。

实验2的现象说明氢气主要从铜的表面逸出是多种因素共同作用的结果:(1)铝和氯化铜溶液的反应导致溶液温度升高;(2)反应生成的铜和铝组成原电池;(3)铜离子水解;(4)氯离子作用;(5)海绵状铜作为原电池电极也是促使铝和水反应放出氢气的很重要原因。

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