2009年，第4期骨干教师专业成长之窗5
铝片长毛实验中几个问题的解惑
王程杰．李桂林
(华东师大化学系，上海200062)
摘要：本文解答了“铝片长毛”实验中为什么要先将铝片浸入硝酸汞溶液中?为什么会这么快地长出白毛?这
白毛是什么晶格的氧化铝?等问题。并就中学化学实验中作为催化剂的活性氧化铝之特性、实验室制备作了
介绍。
关键词：
文章编号：1005—6629(2009)04—0005一03中图分类号：G633．8文献标识码：B
铝片长毛实验(又称铝毛刷实验)是颇受中学师
生关注的一个趣味实验。全国2007年
化学高考(上海卷)出了一道“长白
毛”的考题(18题)：用一张已除去表
面氧化膜的铝箔紧紧包裹在试管外
壁(如右图)，将试管浸人硝酸汞溶液
中，片刻取出，然后置于空气中，
不久铝箔表面生出“白毛”，红墨水
柱的右端上升。根据实验现象判断下列说法错误的
是：
A．实验中发生的反应都是氧化还原反应；
B．铝是一种较活泼的金属：
C．铝与氧气反应放出大量的热量：
D．铝片上生成的白毛是氧化铝和氧化汞的混合
物。
该题的正确选项是“D”，因为白毛中不会有
氧化汞。做该实验的成功率较高，但有些师生对该
实验现象的成因不太了解，如有人曾问：该实验为
什么要先将铝片浸入硝酸汞溶液中?为什么会这么
快地长出白毛?这白毛是什么晶格的氧化铝?……
众所周知，铝是一种较活泼的金属，接触空气
时其表面很容易被空气中的氧气氧化生成一层致密
的极薄的氧化铝．该层氧化铝保护了内部的金属铝
不会被继续氧化。在铝片长毛实验中，当铝的表面
沾上硝酸汞溶液以后．硝酸汞溶液的酸性会慢慢破
坏该保护层，并进一步与铝发生置换反应，生成液
态金属——汞．汞在常温下可以与铝结合生成铝汞
合金(又称作“铝汞齐”)。汞可以溶解许多金属，如
Na、K、Ag、Au、Zn、Cd、Sn、Pb等而形成汞齐，
因组成不同．汞齐可呈液态或固态。在本实验中仅
是铝表面生成一薄层铝汞齐，实验中的铝片仍为固
体，用肉眼也观察不到有液态汞齐存在。铝表面生
成铝汞齐后就难再形成致密的氧化铝保护膜了．并
失去该膜的保护作用，很快会被空气中的氧气氧化
成白色的氧化铝。当铝汞齐表面的铝因氧化而减少
时，铝箔上的铝原子便会不断溶解进入铝汞齐，使
铝持续不断地在表面被氧化。被氧化后的产物氧化
铝会脱离汞齐向外侧不断叠加堆积．表面积大大增
加。所以在该实验中，长高的“白毛”是氧化铝．
而不是铝汞齐或氧化汞。铝汞齐起了不断传送铝原
子与空气中氧起反应的作用。该反应的反应式为：
4AI(Hg)+302+2nil20_2(A1203·nH20)+4Hg(该汞
又会形成新的铝汞齐)[11
从上述介绍中可以知道，硝酸汞溶液的作用是
破坏铝表面的保护膜并与铝发生置换反应产生单质
汞，汞又进一步与铝生成铝汞齐。
利用铝汞齐不仅可以使铝片快速生锈，还可用
来演示铝与水反应产生氢气的实验。具体方法是：
④取一宽1cm、长10cm、厚约1mm的铝片。
用砂纸打磨表面后绕成螺旋状，放人1：2盐酸溶液
中，会有气泡产生，约1min后取出用蒸馏水冲洗
(要冲洗干净)。
②将除去氧化膜后的铝片，放人近饱和的
Hg(N03)：溶液中约1～2min，铝片表面会呈浅灰色，
取出再用蒸馏水冲洗干净。
③将表面汞齐化的铝片迅速放人J型管的短管
中，在短管端口处插上涂有凡士林的活塞，将活塞
置于开启状态，由长管口处加入近饱和的NaCl溶
液，排尽活塞处的空气，关闭活塞。一开始有细小
的无色气泡生成，大约3min后产气速度加快(因
为溶液温度在上升，加上溶液中的氯离子效应．使
反应速度加快)，此时有大量的气泡逸出．长管中
万方数据
6化学教学2009年，第4期
的液面上升，短管中液面下降；同时，有灰白色絮
状沉淀生成向上浮动。
④产生的元色气体约8mL
时(约需要10min左右)，打开活
塞，点燃(如右图)，可见气体燃
烧(是氢气燃烧)。
⑤可继续做长白毛实验：
将上述反应过的铝片取
出．用滤纸轻轻的吸除表面溶液，置于桌面上，过
一会儿，可见铝片表面长出胡须状的“白毛”(如右
图)。此时，触摸铝片，会感
觉到铝片发热。上述铝与水
反应的相关反应式为：
2AI(Hg)+6H20=2AI(OH)
3+3H2t+2Hg(该汞又会形成
新的铝汞齐1
铝是亲氧元素，铝与氧自发反应的趋势很强。
通过查阅相关资料『21可知道：铝的标准电极电势在
酸性溶液中为一1。676V、在碱性溶液中为一2．300V；
△{G：(A1203，S)=一1576．41kJ·tool～。所以一旦在铝
片表面形成铝汞齐，仅几分钟时间即可长出1—2cm
的胡须状的氧化铝“白毛”。该白毛长出的速度还和
环境的温度及空气的湿度等因素有关，如在冬天低
温、空气干燥时做该实验，白毛的生成速度就很慢。
A120。为一种白色、难溶于水的固体，它有多
种晶型，其中主要有Ot—A1203和1一A1203。Ot—A1203晶
体属于六方密堆积构型，晶格能大，熔点高，硬度
大．化学性质不活泼，故又称“非活性氧化铝”，
其量几乎占全部氧化铝的90％以上。而^y—A1：0。晶
体属于面心密堆积构型，晶格能小，化学性质活泼，
故又称为“活性氧化铝”【引。活性氧化铝是一类多孔
物质，具有密度低，比表面积大，孔隙率大的特
性。除了1一A1：0，，活性氧化铝还有其他多种晶型
结构和名称。故氧化铝有多种规格及制备方法，它
们的表面性质如比表面积、微孔结构、孔容、孑L径
分布等也有很大差异．从而导致表面活性的极大差
异。利用这一特点制造出各种类型的活性氧化铝可
作为多种用途的催化剂、催化剂载体或吸附剂，用
以满足化工生产的需要。
在中学化学实验中活性氧化铝也是被选用的催
化剂之一。如全国中学化学新教材(人教版、苏教
版1和上海市中学化学新教材(上科版)等都编有
石蜡催化裂化实验，该实验用到的氧化铝催化剂就
必需选用“活性氧化铝”。那么铝片上的“白毛”
是0【一A1：03还是1一Al：037笔者将铝汞齐表面刚长出
的新鲜“白毛”用竹刀刮下，用X一射线衍射仪测
试分析fx一射线衍射仪是利用x射线衍射原理研究
物质内部微观结构的一种大型分析仪器，应用于精
确测定物质的晶体结构，精确地进行物相分析)，发
现这些“白毛”中确实不见HgO的晶格(HgO为正交
晶系)，但也不见氧化铝中最常见的OL—A1：0，及v—
A1：0，晶格，“白毛”的成份是一种元定形的水合氧化
铝(Al：O，·nH：0)。为了进一步验证，笔者做了如下二
个实验。实验①：取赤豆大小新制得的氧化铝“白
毛”置于一小试管中，加入1mL1：1的盐酸，振荡试
管，可观察到“白毛”迅速溶解了。查文献资料[31可
知：OL—AI：03不溶于酸和碱，7一A1：03微溶于酸和碱，
而无定形水合氧化铝可溶于酸。实验②：用干净、
干燥的坩埚称取了0．1224g新制得的氧化铝“白
毛”，置于500℃烘箱内加热至恒重，“白毛”脱
水后的重量变成0．0614g。可知新制得的“白毛”
——水合氧化铝中的含水量近达50％，A1：03-nH20
式中的n值约为5，6(资料1】显示该Al：0，·nH。0中的13值
是不恒定的1。由于白毛氧化铝的含水量高，做一
次铝片长毛实验所得到的A1：0，的量又极少，故选
其作为活性催化剂的制备实验就很不方便。为此，
我们选用J形管做上述实验：即将表面汞齐化的较
厚的铝片放人烧杯的食盐水中，使之较长时间反应．
然后取出残留铝片，将溶液中沉淀物经过抽滤f抽
干)、用水洗涤、再抽干，最后将其置于550oC烘箱
内加热、脱水至恒重(约30min)，即可得到活性氧
化铝，这样做一次可获得较多的产物。我们将制得
的白色氧化铝再次送入X一射线衍射仪作测试分析，
检测结果是该白色氧化铝主要由叮一A1：0，和无定形
A1：0，组成。有资料[4l显示，铝汞齐制备法也是化工
厂生产活性氧化铝被选用的方法之一．当然实际生
产的工艺流程复杂得多，与上述实验过程有很大不
同．但反应原理基本相同——由铝汞齐法制得的氢
氧化铝沉淀，再脱水成活性氧化铝。反应式为：
2AI(OH)3(225。C)竺+A1203·H20+2H20
A1203·H20(500-550％)垒3''-A1203+H20
《化学教学》2008—12期p10d[_有一篇题为“对
乙烯加成实验的绿色化改进”的文章(作者：林绳
轩、张爱武)，文中对人教版新教材化学必修2中的
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2009年．第4期教改实践与探索7
重振化学实验教学
王以权
(上海市徐汇区教师进修学院，上海20()032)
文章编号：1005--6629(2009)04--0007--03中图分类号：G633．8文献标识码：B
化学实验在化学教学中的意义
中学化学实验尽管只是非常基础的、比较初级
的实验，但，却是一种重要的科学实践活动，是学
生学习化学必不可少的手段之一。只有经过教师加
强在实验上的精心引导，严格、规范的实验训练，
学生才能真正进人化学学科的领域。
1．1激发学生学习化学的兴趣
古人道：“知之者不如好之者，好之者不如乐
之者。”爱因斯坦也说过：“兴趣是最好的老师，
它可激发人的创造热情、好奇心和求知欲。由百折
不挠的信念所支持的人的意志，比那些似乎是无敌
的物质力量有更强大的威力。”
我曾作过“学生非智力因素对学生学业成绩的
影响和非智力因素的培养”的课题研究，研究结果
是学生学业成绩和非智力因素相关程度远高于智力
因素．特别和非智力因素中的求知欲等方面特性相
关更为显著。因此．激发学生学习化学的兴趣至关
重要。
实验能提供学生积极的情绪体验，在实验过程
中学生会被实验现象所吸引，会产生对实验结果的
期待．有时还会发生认知冲突，会引起对未知领域
的探索，从而在学习过程中产生兴趣。我们老师有
这样的体会：大多数学生几乎对所有的化学实验都
感兴趣，特别对有声、光、电现象的实验更是兴趣
倍增。因此，化学教师要把化学实验作为激发学生
学习化学兴趣的“法宝”。
“铁丝在氧气中的燃烧”、“氢氯爆呜”、“铝
热反应”、“银镜反应”等实验一定会引起所有学
生热烈的反响，久久保留在学生的记忆中，’“硫酸
铝溶液中滴加氢氧化钠溶液”、“压力对二氧化氮
和四氧化二氮平衡的影响”等实验则会引起学生积
极的深入的思考。所以，有经验的老师一定会根据
教学内容在教学过程中尽可能安排相关实验．以激
发学生学习兴趣，达到情意发展的目标。
1．2加深对化学学科的理解
在教师的教学过程中，常常会听到学生抱怨化
学内容太多记不住，对化学知识的理解比较困难，
感到化学很难学。学生受到一些化工厂重大事故和
污染环境等事件的影响，认为化学是一门危险的学
科，今后不愿从事化学化工事业。
化学学科有很多需要记忆的内容，如．元素符
号、化学方程式、物质的名称、俗称、颜色、状态
“石蜡油的催化裂化”实验作了改进(见
右图)。。笔者选用该改进装置和方法，在
左侧干净的中号试管中放入适量用上述
铝汞齐法制得的活性氧化铝粉末，胶头
滴管中吸人约1mL精制煤油嘲，右侧试管
加入适量酸性高锰酸钾溶液。用酒精灯
集中加热(如用酒精喷灯效果更佳1，到试管内温
度达500oC左右时，逐滴(慢慢地)滴加精制煤油。
可观察到右侧试管内气泡不断产生。很快高锰酸钾
溶液褪色。然后再用少量石英砂替代活性氧化铝粉
末做一次对照实验，则高锰酸钾溶液褪色速度明显
变慢了。说明用上述铝汞齐法自制的活性氧化铝粉
末。，对烷烃的裂化有较好的催化作用。
参考文献：
[I】北京师范大学无机化学教研室编．无机化学(下册)【M]北京：
人民教育出版社．1982．756-765．
[2]王麟生主编．化学元素性质数据手册【M】．北京：科学技术文献
出版社．2002．40～41．
[3]竺际舜主编．无机化学【M]北京：科学出版社．2008．350"--353．
[4]上海市化轻公司化工供应部编无机化工产品工艺【M]上海：
上海科学技术出版社．1987．64-65．
[5】林绳轩，张爱武．对乙烯加成实验的绿色化改进化学教学田
2008(121．P10．
万方数据
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