实验六 铝及其化合物的性质

微甜

一、实验目的

1. 掌握铝、氧化铝、氢氧化铝的两性；

2. 了解铝热法还原金属的反应；

3. 掌握沉淀的生成、离心、转移和铝热法的安全操作等实验技能。

二、实验原理

铝是典型的两性元素，其单质、氧化物、氢氧化物都可与强酸、强碱发生反应。

铝与空气或氧气接触，其表面会被氧化生成致密的氧化物保护膜，当氧化膜被破坏或不能生成时，铝会很快被氧化成三氧化二铝。

铝粉和金属氧化物粉末按一定比例混合，用引燃剂点燃，铝氧化时放出大量的热，可得到氧化铝和液态的还原金属，称为铝热还原法。

三、仪器与试剂

漏斗、蒸发皿、表面皿、试管、离心管、量筒、滴管、研钵、离心机、托盘天平、铁架台及附件、坩埚钳、三角架、泥三角、镊子、磁铁、砂盘、细沙、砂纸、滤纸、脱脂棉、点滴板。

HCl (2 mol·L(1)、H2SO4(3 mol·L(1)、NaOH 溶液(2 mol·L(1)、NaOH溶液(6 mol·L(1)、浓氨水、Al2(SO4)3 溶液(0.5 mol·L(1)、饱和 HgCl2溶液、蒸馏水、KClO3、Fe3O4、铝片(或粗铝丝)、铝屑、铝粉、镁条、硫粉。

四、实验内容

1. 铝的氧化——“毛刷”实验

将长 2cm、宽 1cm 铝片(亦可用从铝导线中抽出的粗铝丝)用砂纸打磨除去其表面氧化铝膜，在放有饱和氯化汞溶液的表面皿中浸泡半分钟，用镊子镊出，并用脱脂棉将铝片表面吸干，放入干燥、洁净的试管中，观察实验现象。实验中用过的氯化汞溶液要倒入指定的容器中集中处理。

2. 铝的两性

分取两个试管，各放入铝屑少许，一只注入 6 mol·L(1 NaOH 溶液约 2 mL，加热并在管口检验生成的气体；另一只注入 3 mol·L(1 H2SO4 溶液，在管口检验生成的气体。

检验产生的气体时，可将管口接近酒精灯火焰，或有尖锐的爆鸣声，或有“噗”的一声，可证明氢气的存在。

3. 氧化铝的两性

将铝的氧化产物——“白毛”轻轻刮下，分装在点滴板的两个凹穴中。一个凹穴中滴入 2 mol·L(1 的NaOH约 1mL；另一个凹穴中滴入 3 mol·L(1 的 H2SO4 溶液约 1 mL，观察实验现象。

4. 氢氧化铝的两性

取 3mL 0.5 mol·L(1 Al2(SO4)3 溶液于试管中，向试管中滴加氨水，生成白色蓬松的胶状氢氧化铝沉淀，继续滴加氨水，直到不再生成沉淀为止。用离心机使氢氧化铝沉降，然后吸取上部溶液，用蒸馏水洗涤沉淀，得到较纯的氢氧化铝沉淀，将沉淀转移到蒸发皿中，加热，观察氢氧化铝的分解，在分解产物中加 1mL 2mol·L(1 HCl 溶液，观察现象。

再制取氢氧化铝沉淀分装在两只试管中，往一支试管里滴加 2 mol·L(1 HCl，往另一支试管中滴加2mol·L(1 NaOH 溶液，观察两支试管里发生的现象。

5. 铝热剂

(1) 称取 10.0 g 烘干的四氧化三铁和 4.0 g 烘干的铝粉混合均匀(可混合后一起烘干)。引燃剂是氯酸钾粉末、铝粉和硫粉的混合物，其混合比为 9:3:1 (三者不可共研)。

(2) 用两层滤纸折成漏斗状，用水浸湿后，放在铁圈的泥三角上，下面放砂盘，承受分离出来的熔铁。

(3) 操作

实验操作宜在室外进行。把铝热剂倒入纸漏斗中，上面放少量引燃剂。取约10cm 长镁带，用坩埚钳夹在距下端约 1/3 部位上，在酒精灯上点燃上端后，迅速插入引燃剂中(插入后镁带保持垂直)，镁带燃烧的热量将使引燃剂和铝热剂相继燃烧，发出耀眼的强光，反应放出大量的热使生成的铁熔化，从纸漏斗底部流出，滴入下方的沙盘中，冷却后用磁铁来吸引，以确定铁的存在。

五、实验注意事项

1. 铝热剂实验中所用试剂都必须干燥。试剂烘干后，应放置冷却至室温后混合。

2. 引燃剂用量不宜太多，否则燃烧时容易喷射，使引燃铝热剂产生困难。实验时应远离他人和易燃物，以免发生意外。

3. 点燃镁带上方后迅速插入引燃剂及铝热剂中时，要保持镁带垂直，待快燃到坩埚钳处时，再撤出坩埚钳，防止点燃的镁带顷倒，点燃滤纸。

4. 做铝热剂实验时，铝和四氧化三铁的质量比为 2:5，镁带长约 10 cm。

5. 铝和氯化汞溶液反应时，应用镊子将铝片压至完全浸入氯化汞溶液中。实验完成后应立即用肥皂洗手。氯化汞俗称升汞，有剧毒。

实验操作视频一

实验操作视频二