从离子方程式角度分析,该反应的速率与温度、铝的表面积及c(H+)有关。若在同一温度下,将相同表面积的铝放入同pH的稀硫酸和稀盐酸中,反应速率应该相同,事实果真如此吗?
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将未去膜的两块相同的铝片分别放入3 mol/L盐酸、1.5 mol/L硫酸中,盐酸能与铝片反应,产生气泡,加热后反应加快。在常温下硫酸与铝不反应,加热后反应,产生气泡,冷却后反应又停止。
将两块相同的去膜铝片(铝片与氢氧化钠浓溶液充分反应,待铝片明显变薄,氧化膜完全除掉后,马上用清水冲洗铝片)分别放入3 mol/L盐酸、1.5 mol/L硫酸中。去膜铝片在盐酸中剧烈反应,产生大量气泡,去膜铝片与硫酸起初能反应,但很快就停止。
将未去膜铝片浸泡在饱和食盐水中一天,取出,洗净,再放入1.5 mol/L硫酸中,能连续不断地产生气泡,一段时间后反应又会停止。
为什么同pH的稀硫酸和稀盐酸与铝反应的速率会不同?
从上述实验事实可以看出:
(1)去膜和未去膜铝片与相同浓度酸反应,速率大小相差很大,说明铝片表面的氧化膜会影响铝片与酸的反应速率。
(2)盐酸、硫酸(加热)与未去膜的铝片都能反应,说明H+能破坏铝表面的氧化膜,但常温下较弱;未去膜铝片与盐酸反应快,未去膜铝片在饱和食盐水中浸泡后,能与稀硫酸反应,说明Cl-对铝表面的氧化膜有破坏作用,对铝表面的氧化膜几乎没有破坏作用。
(3)去膜铝片与硫酸起初能反应,后反应停止,说明铝片不但在空气中而且在溶液中都会被氧化,形成致密的氧化膜。(www.xing528.com)
(4)去膜铝片在盐酸中剧烈反应,产生大量气泡,说明Cl-不仅能破坏铝表面氧化膜还能阻止铝表面氧化膜的形成。
显然,Cl-与对铝表面氧化膜的影响,使铝与同pH的稀硫酸和稀盐酸反应的速率不同。
食盐(或Cl-)对下列化学反应均有影响:
(1)实验室制备氢气
用市售纯Zn和1∶4稀H 2SO4反应制备H 2的反应很慢,通常加入CuSO4溶液,构成原电池,增大反应速率。若在1∶4稀H 2SO4溶液中加入少量食盐,也能加快反应,得到适宜的反应条件。
(2)Mg、Al跟水的反应
通常情况下Mg与水反应极其缓慢,Al跟水在常温下几乎观察不到明显的变化,擦去Mg、Al表面的氧化膜,分别将其投入食盐水中,能观察到Mg表面生成很多细小气泡,Al在食盐水中一段时间后,可以观察到Al表面有很少的气泡生成,放置一昼夜后,镁条完全溶解,生成白色沉淀,而铝条观察不到明显的现象,试管底部有少量白色絮状沉淀产生。
(3)用Al条和CuSO4溶液做铜树
向硫酸铜溶液中加入铝条,几乎观察不到明显的现象。若向溶有食盐的硫酸铜溶液中放入铝条,则很快观察到有漂亮的铜树生成。
上述三个实验中加入食盐,实际是提供了Cl-,Cl-对金属表面氧化膜有影响,使金属表面活化,使金属更易发生氧化反应。
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