事出有因 說氧化鋁

賀紅巖 張春燕 丁 偉

（1新疆察布查爾錫伯自治縣第一中學 新疆 伊犁 835300；2華東師范大學化學系 上海 200241）

以氧化鋁為例學習兩性氧化物知識是高中化學一個重要的部分，全國多種教材中都是以直接告知的方式呈現。為了使學生加深認識氧化鋁的兩性，很多老師都會選用毛刷實驗作為演示實驗。為了理清理由，筆者選擇了中學實驗室和大學實驗里的氧化鋁粉末進行了反復的實驗驗證，實驗結果：氧化鋁粉末既不與酸反應也不與堿反應。經查閱相關文獻資料［1］和實驗驗證，得知事出有因。

一、教材比較

（1）人教版［2］“氧化鋁難溶于水，卻能溶于酸或者強堿溶液中，它溶于堿時，生成物是偏鋁酸鹽和水，因此，氧化鋁是一種兩性氧化物。”Al2O3+6H+=2Al3++3H2O，Al2O3+2OH-=2AlO2-+H2O。

（2）蘇教版［3］“將鋁土礦與氫氧化鋁溶液混合，其中的Al2O3與NaOH發生反應，生成能溶于水的偏鋁酸鈉。在一定條件下，氧化鋁也可以與酸反應。我們把既與酸又與堿反應生成鹽和水的氧化物稱為兩性氧化物。”Al2O3+2NaOH=2NaAlO2+H2O，Al2O3+3H2SO4=Al2（SO4）3+H2O。 課后討論中有：剛玉的主要成分是α-Al2O3的內容。

（3）滬科版［4］“氫氧化鋁能分別于強酸和強堿溶液反應，是兩性物質。”課后討論中設計題目有：氧化鋁能否溶于強酸和強堿溶液？寫出氫氧化鋁、氧化鋁分別跟鹽酸和氫氧化鈉溶液反應的化學方程式。

（4）魯科版［5］“氧化鋁也一樣，既能溶于強酸溶液，也能溶于強堿溶液。氧化鋁這類氧化物屬于兩性氧化物。兩性氧化物既能與強酸反應，又能與強堿反應。”Al2O3+6H+=2Al3++3H2O，Al2O3+2OH-+3H2O=2［Al（OH）4］-課后習題第 4題：工業上利用鋁土礦來提取氧化鋁做冶煉鋁的原料。

綜上比較得出：一是有三大教材都是直接告知氧化鋁能與酸和堿反應，是兩性物質。二是其中的蘇教版教材提到：“在一定條件下”。三是沒有演示實驗。

二、查閱歸納

（1）純凈的氧化鋁是白色無定形粉末，俗稱礬土，化學式 Al2O3，密度 3.9-4.0g/cm3，熔點 2050℃、沸點 2980℃，不溶于水。 氧化鋁有 α、κ、θ、δ、χ、η、γ、ρ8 種不同晶型。 8種氧化鋁不僅可以相互轉化，而且按照其生成溫度可以分為低溫（＜600℃）和高溫兩類，屬于低溫的有 ρ、χ、η 和γ 型 Al2O3四種，屬于高溫的有 α、κ、θ、δ 型 Al2O3四種。

（2）最常見的氧化鋁是 α-Al2O3和 γ-Al2O3。 α-Al2O3屬六方緊密堆積晶體，晶格能很大，故熔點、沸點很高，熔點 2015±15℃，密度 3.965g/cm3，硬度 8.8。α 型氧化鋁不溶于水、酸或堿，工業上也稱鋁氧。γ-Al2O3是一種多孔性高活性強吸附能力的物質，屬立方緊密堆積晶體，不溶于水，但能溶于酸和堿，是典型的兩性氧化物，將它加熱至1200℃就全部轉化為α型氧化鋁，γ型氧化鋁是氫氧化鋁在140-150℃的低溫環境下脫水制得，工業上也叫活性氧化鋁、鋁膠。只有這種氧化鋁才可以溶于酸堿。

三、實驗制備

實驗研究表明：

1.若用氫氧化鋁凝膠狀沉淀來制備活性氧化鋁不僅費時，而且加熱溫度不易控制

向裝有一定量AlCl3固體粉末的燒杯中緩慢加入稍過量的濃氨水，并不斷攪拌。反應完全后，邊攪拌邊加熱，待燒杯中物質由糊狀幾乎變為粉末狀時停止加熱。將固體粉末轉移到坩鍋中，加熱使氫氧化鋁脫水，即可制得活性氧化鋁。

2.若用［毛刷實驗］［6］輕松制備可以與酸與堿反應具有活性的水合氧化鋁

取一段鋁箔，用鑷子夾持上端，將下端（約5cm長）浸入盛在試管里的熱氫氧化鈉溶液中（濃度為6mol/L），到反應出現大量氣泡后取出。用流水沖洗干凈后再將其浸入盛在試管里的0.1mol/L的硝酸汞溶液中1min-2min．取出后立即用流水沖洗，并用濾紙吸干表面的水。然后將此鋁條靜置在玻璃片上，觀察現象。可見鋁條表面很快生成白色絨毛狀物質 （氧化鋁）并在一段時間內增長呈毛刷狀。這是因為鋁表面與從硝酸汞中置換出的汞微粒形成鋁汞齊，阻礙了氧化鋁保護層的生成，使鋁不斷被氧氣氧化生成活性氧化鋁。

各取少量用毛刷實驗制備得到的活性氧化鋁粉末，分別與強酸和強堿溶液作用，觀察到氧化鋁的反應活性很好，不僅能快速溶解在酸和堿溶液中，而且反應速度隨反應物濃度、反應溫度升高而加快。在弱酸和弱堿溶液中也能微溶，即使放置很長時間后也不會改變它的性質，完全可以達到驗證演示的要求。

四、幾點啟示

（1）在中學實驗室和大學實驗藥品柜中放置的氧化鋁粉末是常見氧化鋁中的是α型，不是γ型。要使氧化鋁與酸與堿反應，不可忽視是先制備活性氧化鋁。

（2）在學習氧化鋁是兩性氧化物性質的過程中，如果教材以著名的毛刷實驗作為補增驗證的演示實驗，不僅能填補純理論上的講解知識而凸顯的蒼白，而且有助于學生加深理解兩性氧化物的概念，并為兩性氫氧化物的學習提供更有利的知識線索。

（3）學習過程永無止境，尤其在中學教師走專業化的道路，課堂不僅是學生學習知識的重要場所，也是一個教師發現問題探究問題的基點，而進一步深層次研修更是教師插上翅膀的捷徑。

［1］ 蔡霞，沈若冰.如何制備能與酸和堿反應的氧化鋁［J］.化學教與學，2010，（4）：17

［2］ 人教社化學室.化學必修 1［M］.北京：人民教育出版社，2004.6

［3］ 王祖浩.高中化學必修1［M］.南京：江蘇教育出版社，2008.5

［4］ 上海中小學課程教材改革委員會.高中化學二年級第一學期［M］.上海：上海科學技術出版社，2006

［5］ 王磊.高中化學必修 1［M］.濟南：山東科學技術出版社，2004

［6］ 王程杰.鋁片長毛實驗中幾個問題的解惑［J］.化學教學，2009，（4）：5-6