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铝和水蒸气反应实验的绿色化设计 甘肃环县二中 贺荣臻 铝和水蒸气反应实验的绿色化设计 贺荣臻 1 （1.甘肃省庆阳市环县二中，E-mail:herongzhen1987@126.com） 摘要：在初中我们学习的金属活动性顺序表：K Ca Na Mg Al Zn Fe Sn Pb (H) Cu Hg Ag Pt Au，根据此表可知铝的金属活动性比铁的要强，但是在实际试验中我们发现铁很容易和水蒸气发生反应生成氢氧化亚铁[Fe(OH)2]和氢气（H2），而铝和水蒸气却很难发生反应，经过多次实验我们发现这是由于铝太活泼很容易和空气中的氧气发生反应生成一层致密的氧化膜，阻止了铝和水蒸气进一步反应。因此，我通过实验研究，设计出一套既可行又环保的绿色化实验方案。 We know that Al is more active than Fe in Chemistry according to the Metal Activity List we learned in junior middle school. However, when meeting with vapor, Fe is easier to be oxidized to produce Fe(OH)2 and H2 than Al. After several experiments, we find that the reason is that Al is so active that it can produce a dense oxide film when meeting with oxygen, which can prevent AL from being oxidized further. In order to give you a clear obsercation of this oxidation, the author in this thesis has designed a green pilot program which is both operable and environmentally friendly. 关键字：金属活动性 铝与水蒸气 绿色化 正文： 一、实验目的 在不污染环境的条件下，能够观察到铝和水蒸气反应时的现象，并检验其反应产物。 二、实验原理 在一个封闭的装置中，先利用稀盐酸除去铝表面的氧化膜，然后再加入碳酸钠溶液与盐酸溶液反应，生成二氧化碳排除反应剩余的盐酸溶液，并保护铝片阻止其与空气的接触而氧化。最后再让水蒸气与铝发生反应放出氢气。 1 铝和水蒸气反应实验的绿色化设计 甘肃环县二中 贺荣臻 三、实验用品 1．药品：铝片 盐酸（1：2） 碳酸钠 氯化钠 肥皂液 2．仪器：大试管 导气管 橡胶塞 止水夹 烧杯 表面皿 注射器 酒精灯 铁架台 3．装置 （固定装置略去） 四、实验步骤 1．去除氧化膜 按照实验装置图1所示组装仪器。在筛板上装上铝片，在加入1：2盐酸后，塞上橡胶塞。使盐酸与铝片上的氧化膜发生反应（为加快反应可用酒精灯加热）。当铝片表面变黑时可认为氧化膜已除去。 2．排出空气和剩余的盐酸 按照实验装置图2所示， 先打开止水夹（1）关闭止水夹（2）。用注射器向大试管中慢慢注入混有酚酞的饱和碳酸钠溶液，当导气管口有气泡冒出时，打开止水夹（2）关闭止水夹（1）。利用反应后生成二氧化碳气体排出装置中的空气和剩余的盐酸，以防止铝再被空气氧化。当试管内的溶液显浅红色时，停止注入饱和碳酸钠溶液。 3．铝和水蒸气反应 按照实验装置图2所示，另用一注射器向大试管中注入适量的饱和氯化钠溶液，当试管底部的残留液被排出后，关闭止水夹（2）打开止水夹（1）。再向大试管中注入适量的饱和氯化钠溶液（约占试管容积的1/3），然后点燃酒精灯对试管中的液体加热，使液体沸腾后产生的水蒸气与铝接触并发生反应放出无色气体，将导气管插入到盛有肥皂液的表面皿中后可吹出许多皂泡。用火柴点燃皂泡，可看到气体燃烧的火焰，并听到轻微的爆鸣声。 五、实验现象 去除氧化膜的铝片和水蒸气相遇时可产生无色气体，此气体吹出皂泡可以用火柴点燃，并能听到轻微的爆鸣声。 六、实验结论 在封闭装置中，去除氧化膜的铝片和水蒸气接触后可以发生反应并放出氢气。 七、本实验设计的创新点 1. 在封闭装置中去除氧化膜的操作可防止铝再次被氧化。 2 铝和水蒸气反应实验的绿色化设计 甘肃环县二中 贺荣臻 2. 用稀盐酸作为去除氧化膜的试剂对环境无污染。 3. 用反应后产生的二氧化碳气体将多余的盐酸排出，操作不仅简便，而且还可保持实验装置的无氧环境，防止铝再次被氧化。 4. 将饱和食盐水加热沸腾后产生的水蒸气用于和铝反应可以加快反应速率。 3 本文来源：https://www.dywdw.cn/2a6791eddd88d0d232d46a03.html
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2022-03-19
