備受青睞的金屬鋁

備受青睞的金屬鋁

鋁，aluminum，源自alumen，“明礬”的意思。鋁從被發現到現在還不足200年，但從小小的牙膏管到龐大的飛機，到處都能見到鋁的身影，由此足見鋁的應用十分廣泛，這是為什么呢？

圖2-14-1　應用廣泛的鋁

金屬鋁之所以在應用方面地位顯赫，僅次于鋼鐵，成為第二大類金屬，當然是事出有因。

1.金屬鋁含量豐富

首先，按在地殼中的含量，鋁元素排行老三，僅次于氧和硅；就金屬元素來說，它則位居老大，是地殼中含量最豐富的金屬元素，這就為大規模地提煉和廣泛地使用金屬鋁提供了充足的來源。

2.金屬鋁具有優良特性

在物理性質方面：

（1）鋁的密度很小，僅為2.7 g/cm3。雖然它比較軟，但可制成各種鋁合金，如硬鋁、超硬鋁、防銹鋁、鑄鋁等。鋁合金強度高但仍較輕，廣泛應用于飛機、汽車、火車、船舶等制造工業，如一艘大型客船的用鋁量常達幾千噸。此外，宇宙火箭、航天飛機、人造衛星等也大量使用鋁及其合金。例如，一架超音速飛機上鋁及其合金部件約占全機部件的70%。

（2）鋁的導電性僅次于銀、銅。雖然鋁的導電率只有銅的2/3，但其密度只有銅的1/3，所以輸送同量的電，鋁線的質量只有銅線質量的一半。另外，鋁表面的氧化鋁膜不僅具有耐腐蝕性，而且具有一定的絕緣性，所以鋁在電器制造工業，電線、電纜工業和無線電工業中有著廣泛的用途。

（3）鋁是熱的良導體。金屬鋁的導熱能力比鐵大3倍，工業上常用金屬鋁制造各種熱交換器、散熱材料和炊具等。

（4）鋁有較好的延展性。鋁的延展性僅次于金和銀，可以拉成細絲，也可以輾壓成鋁箔，在100℃~150℃時甚至可制成薄于0.01 mm的鋁箔。各種鋁箔廣泛用于包裝香煙、糖果等。另外，金屬鋁還可制成鋁絲、鋁條，并能軋制各種鋁制品。

圖2-14-2　鋁制易拉罐

（5）鋁粉具有銀白色光澤（一般金屬粉末多為黑色）。利用這一性質，鋁粉常用來做涂料。這種涂料俗稱銀粉、銀漆，用于保護鐵制品，使其不被腐蝕且十分美觀。

（6）鋁板具有較強的光反射性能，其反射紫外線的性能比銀還強。鋁越純，其反射能力越好，因此金屬鋁常用來制造高質量的反射鏡，如太陽灶反射鏡等。

（7）鋁材能增強音響效果，所以廣播室、現代化大型建筑室內的天花板等也常采用鋁制部件。

交流·分享

金屬的一般物理性質有哪些？你能對鋁與鐵的物理性質做些比較嗎？請列表說明，并與同學們交流分享。

在化學性質方面：

（1）鋁是一種活潑的金屬，易被氧化，且在表面形成致密的氧化鋁膜，保護內部的鋁不再被氧化。不過，金屬鋁在大氣中自然形成的氧化膜，膜薄（40~50

），疏松多孔，為非晶態的，不均勻也不連續，不能作為可靠的防護、裝飾性膜層。現在，工業上越來越廣泛地采用陽極氧化或化學氧化的方法，在鋁制品表面形成一層氧化膜，以達到防護、裝飾的目的。金屬鋁常被用來制造化學反應器、醫療器械、冷凍裝置、石油精煉裝置、石油和天然氣管道等。

（2）鋁在氧氣中燃燒能放出大量的熱和耀眼的光，常用于制造爆炸混合物，如銨鋁炸藥（由硝酸銨、木炭粉、鋁粉、煙黑及其他可燃性有機物混合而成），以及照明混合物（如含硝酸鋇68%、鋁粉28%、蟲膠4%的照明劑）。

（3）鋁與一些金屬氧化物（如氧化鐵）反應能放出大量的熱，這種混合物被稱為鋁熱劑，常用來熔煉難熔金屬和焊接鋼軌等，還可做炸彈和炮彈用來攻擊難以著火的目標或坦克、大炮等。

探究·發現

寫出金屬鋁與氧化鐵發生鋁熱反應的化學方程式。探究：金屬鋁為什么能與一些金屬氧化物發生鋁熱反應？

由于鋁易奪取一些氧化物中的氧，因此常用作煉鋼過程中的脫氧劑。

（4）鋁粉和石墨、二氧化鈦（或其他高熔點金屬的氧化物）按一定比率均勻混合后涂在金屬上，經高溫煅燒可制成耐高溫的金屬陶瓷，這種金屬陶瓷在火箭及導彈技術上有重要應用。

總之，金屬鋁得以廣泛應用要得益于它的優良性能。盡管如此，由于純鋁的強度很低，不宜作構造材料，還是影響了它的應用領域。經過長期的生產實踐和科學實驗，人們逐步認識到可以通過加入合金元素及進行熱處理等方法來強化鋁，這樣就得到了一系列的鋁合金。

3.鋁合金為金屬鋁增光添色

鋁合金是在純鋁中加入一些合金元素制成的金屬材料。從不同的角度可以把鋁合金分為不同的類型。例如，根據合金的成分和生產的工藝特點，鋁合金通常分為形變鋁合金與鑄造鋁合金兩大類。

圖2-14-4　鋁合金型材

形變鋁合金能承受壓力加工，被加工成各種規格、各種形態的鋁合金材料，主要用于制造航空器材、建筑用門窗等。形變鋁合金又分為不可熱處理強化型鋁合金和可熱處理強化型鋁合金。前者不能通過熱處理來提高機械性能，只能通過冷加工來實現強化，主要包括高純鋁、工業高純鋁、工業純鋁及防銹鋁等；后者可以通過淬火等熱處理手段來提高機械性能，得到硬鋁、鍛鋁、超硬鋁或特殊鋁合金等。

鑄造鋁合金在鑄態下使用，按化學成分主要分為鋁硅合金、鋁銅合金、鋁鎂合金、鋁鋅合金四類，另外還有鋁稀土合金。

（1）鋁硅合金。含硅量在4%~13%之間，有良好的鑄造性能和耐磨性能，熱脹系數小，是品種最多、用量最大的一類鑄造鋁合金。添加0.2%~0.6%鎂的鋁硅合金，廣泛用于結構件如殼體、缸體、箱體和框架等的制造。添加適量的銅和鎂的鋁硅合金，具有較高的力學性能和耐熱性，廣泛用于制造活塞等部件。

（2）鋁銅合金。含銅4.5%~5.3%的合金強化效果最佳，適當加入錳和鈦能顯著提高室溫強度、高溫強度和鑄造性能。主要用于制作承受大的動、靜載荷和形狀不復雜的砂型鑄件。

（3）鋁鎂合金。是密度最小、強度最高的鑄造鋁合金，含鎂12%時強化效果最佳。室溫下有良好的綜合力學性能和可切削性，在大氣和海水中的抗腐蝕性能好。可用于制作雷達底座，飛機的發動機機匣、螺旋槳、起落架等零件，也可用作裝飾材料。

（4）鋁鋅合金。在鑄造條件下有淬火作用，即可“自行淬火”。不經熱處理就可使用，變質熱處理后鑄件有較高的強度，經穩定化處理后尺寸穩定，常用于制作模型、型板及設備支架等。

鑄造鋁合金具有與形變鋁合金相同的合金體系，具有與形變鋁合金相同的強化機理（除應變強化外），與形變鋁合金的主要差別在于鑄造鋁合金中硅的最大含量超過多數的形變鋁合金。鑄造鋁合金除含有強化元素之外，還必須含有足量的共晶型元素（通常是硅），以使合金具有較高的流動性，易于填充鑄造時鑄件的收縮縫。

觀察·思考

找一塊家用鋁合金裝飾材料，觀察它都具有哪些特性。查一查，這類鋁合金裝飾材料都可做什么用？

鋁合金彌補了純鋁的缺點，并增加了許多優良性能。鋁合金仍然保持了質輕的特點，但機械性能明顯提高，是典型的輕質高強度材料。鋁合金的耐腐蝕性有較大的提高，同時低溫性能好，基本不呈現低溫脆性。鋁合金有較好的裝飾效果，利用鋁合金陽極氧化處理后易于著色的特點可制成各種裝飾品，鋁合金板材、型材表面可以進行防腐、軋花、涂裝、印刷等二次加工制成各種裝飾板材、型材等裝飾材料。這些特性，使鋁合金得以廣泛應用。

圖2-14-5　飛機蒙皮是鋁合金，承力框架是硬鋁和超硬鋁

圖2-14-6　鋁合金窗

圖2-14-7　“全鋁”車身的跑車

圖2-14-7所示的是一款“全鋁”車身的跑車。這種跑車，一方面車身質量輕，轎車可以獲得非常好的動力并且可降低油耗；另一方面鋁合金是一種易于回收再造的材料，符合環保節能的要求。

不過，鋁合金也存在一些不足，主要是彈性模量小，雖然可以減小溫度應力，但用作結構受力構件時變形較大。另外，鋁合金耐熱性差，熱脹系數較大，可焊接性也較差。

二、鋁的傳奇故事——曾經當過金屬中貴族的鋁

（一）

傳說在古羅馬，一天，一個陌生人去拜見羅馬皇帝泰比里厄斯（Tiberius），獻上一只金屬杯子。這只杯子像銀子一樣閃閃發光，但是分量卻輕輕的。這個杯子是這個人用從黏土中提煉出的一種金屬做成的，當然，他并不知道這種金屬是什么。皇帝泰比里厄斯表面上表示感謝，心里卻害怕這種光彩奪目的杯子會使他的金銀財寶貶值，就處死了這位獻寶人。從此以后，再也沒有人敢提煉這種“危險的金屬”了。其實，獻寶人所提煉出的這種新金屬就是現在大家非常熟悉的金屬鋁。

（二）

19世紀以前，鋁被認為是一種稀有貴金屬，價格比黃金還要貴。歐洲的君主們都以自己的衣服上有鋁紐扣而自豪，誰買了一件有鋁紐扣的衣服，誰就覺得身份提高了好多。買不起這種奢侈品——鋁紐扣的其他君主，自然覺得地位低下，總是渴望有朝一日自己也能穿上這種帶鋁紐扣的衣服。

（三）

1848年以后，拿破侖三世登上了法國皇帝的寶座。拿破侖三世是一個喜歡炫耀自己的人，常常大擺宴席，宴請天下賓客。一天，他舉辦了一個盛大的宴會，邀請王室成員和貴族，以及一些地位較低的來賓一起前來赴宴。客人們入席后，發現餐桌上的餐具各不相同，在高貴的王室成員和皇宮貴族的餐桌上擺的都是鋁制的湯匙和叉子，而在地位較低的來賓的餐桌上擺的卻是普通的金制或銀制的餐具。盡管那一天的宴會十分豐盛，但是地位較低的來賓們的心情沉悶，他們覺得自己是在低人一等的餐桌上用餐。其實，這種做法也不是拿破侖三世的本意，在當時，他是無法給每個來賓都擺上既貴重而又稀少的鋁餐具的。原來，在差不多200年前的拿破侖時代，冶煉和使用金、銀已經有很長的歷史，宮廷中的銀器比比皆是。可是那時，鋁剛剛被發現不久，從鋁礬土中煉鋁的技術還非常落后，煉鋁自然也就十分困難，所以當時鋁是非常稀罕的東西。不要說平民百姓用不起，就是大臣貴族也用不上。

后來，為了進一步炫耀自己，拿破侖三世給當時從事提煉鋁的法國科學家和工業家圣克萊爾·德維利提供了一大筆資金，讓他用來大量生產鋁，準備用這些鋁為法國軍隊士兵的服裝上都安上鋁紐扣并裝備上鋁胸甲。但是，當時鋁的冶煉方法太落后了，電力又不足，因此鋁的產量一直很少，生產的鋁仍然很貴。結果，拿破侖三世的計劃沒有實現。但是，他還是花了大量資金讓他的衛士們都穿上鋁胸甲，這在其他國王看來當然是可望而不可即的。

（四）

俄羅斯作家車爾尼雪夫斯基（Chernyshevsky）在1863年他寫成的小說《怎么辦》中這樣描寫過金屬鋁：“終有一天，鋁將代替木材，甚至可能代替石頭。看，這一切是多么奢侈，到處都是鋁。”由此可以看出他對這種金屬的贊美和期待。

1889年，俄國著名的化學家門捷列夫到英國倫敦訪問和講學。為表彰他在化學上的貢獻，尤其是關于發現元素周期律和建立元素周期表的杰出貢獻，英國科學家們贈給他一件貴重的獎品——一架用金和鋁制成的天平。

其實，還有許多關于鋁的小故事。不過，這些小故事都不足為奇，因為鋁的價格高低完全取決于煉鋁工業的水平。

交流·分享

19世紀末，奧地利化學家拜爾在前人實驗的基礎上研究出了一種生產鋁的方法——電解氧化鋁。不久后，鋁的產量劇增，鋁的價格也大降。在俄國，1854年時1kg鋁要1200盧布；而到19世紀末，就降到了1個盧布。珠寶商人從此對鋁失去了興趣，但鋁卻受到了整個工業界的青睞。對此，你有什么感觸？請與同學們交流分享。

三、鋁的漫長發現史和冶煉史

情境·問題

人類自古以來就同含鋁的化合物打交道，但直至19世紀末鋁才嶄露頭角并逐漸得以廣泛應用，這是為什么？

1.鋁的發現史

古代，人們曾用一種稱為明礬（意思是“結合”）的礦物做染色固定劑。在俄羅斯，最早生產明礬的年代可追溯到8~9世紀，當時明礬用于染色業和羊皮鞣制業。

中世紀，生產明礬的作坊在歐洲已有好幾家。

16世紀，德國醫生兼自然科學歷史學家帕拉塞斯（Parace/sus P.A.T.，1949—1541）研究了許多物質和金屬，其中也包括明礬（硫酸鋁），證實它們是“某種礬土鹽”，在對鋁的研究歷史上寫下了新的一頁。帕拉塞斯所指的這種礬土鹽中的一種成分其實是鋁的氧化物，只不過當時并不知道，后來被叫作氧化鋁。

1757年，德國化學家馬格拉夫（Marggraf.A.S.，1709—1937）對“礬土”進行了分離，得到了帕拉塞斯提到過的那種物質。直到1807年，英國科學家漢弗萊·戴維（Humphry·Davy，1778—1829）才從明礬中提取了有關金屬，用電解法發現了鉀和鈉，不過他沒能夠分解氧化鋁。瑞典化學家貝采里烏斯（Jons Jakob Berzelius，1779—1848）進行了類似的實驗，但也未發現鋁。不過，科學家還是給這種并不清楚的金屬取了一個名字。先是貝采里烏斯把它稱為“鋁土”，后是戴維稱它為鋁。在沒提煉出純凈的金屬之前，這種金屬卻有名字了，這在元素發現史上還真是一件奇事。

圖2-14-8　德國化學家馬格拉夫

圖2-14-9　英國化學家、發明家戴維

圖2-14-10　瑞典化學家貝采里烏斯

圖2-14-11　丹麥物理學家、化學家奧斯特

圖2-14-12　德國化學家維勒

1825年，丹麥物理學家、化學家漢斯·奧斯特（Hans Christian rsted，1777—1851）提煉出一塊顏色和光澤有點像錫的金屬。在實驗過程中，他將氯氣通過紅熱的木炭和鋁土（氧化鋁）的混合物制得了氯化鋁，然后使氯化鋁與鉀汞齊、氯化鋁反應得到鋁汞齊。他在隔絕空氣的情況下將鋁汞齊中的汞蒸發掉得到了一種金屬。奧斯特把這一實驗結果發表在一份雜志上，不過這份雜志不太出名，加之奧斯特又忙于電磁現象研究，這個實驗就被忽視了。現在看來，奧斯特所得到的是一種不純的金屬鋁，但他最終還是與鋁的發現失之交臂。

奧斯特與德國年青的化學家維勒（Wohler.F.，1800—1882）是好朋友，就把如上所述的實驗過程和結果告訴了維勒，并說不想再繼續進行這一實驗了。聽了奧斯特的介紹，維勒很感興趣，便開始重復奧斯特的實驗。在實驗過程中，維勒發現鉀汞齊與氯化鋁反應能形成一種灰色熔渣，將這種灰色熔渣中所含的汞蒸發掉后可得到一種與鐵的顏色一樣的金屬塊，對這種金屬塊加熱時能產生類似于鉀燃燒時所產生的煙霧。維勒把這一切寫信告訴了貝采里烏斯，說重復了奧斯特的實驗但沒有制出金屬鋁，指出這不是一種制備金屬鋁的好方法。

于是，維勒設計了新的提煉鋁的方法，重新開始實驗。他使熱的碳酸鉀與沸騰的明礬溶液反應，將所得到的氫氧化鋁經過洗滌和干燥后與木炭粉、糖、油等混合并調成糊狀，然后將這種混合物放在密閉的坩堝中加熱得到了氧化鋁和木炭的燒結物，接著將這種燒結物加熱到紅熱程度并通入干燥的氯氣，這樣就得到了無水氯化鋁。維勒將少量金屬鉀放在鉑坩堝中，在它的上面覆蓋一層過量的無水氯化鋁，并用坩堝蓋將反應物蓋住；對坩堝加熱時，坩堝內的物質很快就達到了白熱的程度。反應完成后，維勒將冷卻后的坩堝放入水中，發現坩堝中的混合物并不與水發生反應，水溶液也不顯堿性，可見坩堝中的反應物之一──金屬鉀已經完全作用完了。這時，坩堝中剩下的混合物乃是一種灰色粉末，他認為這就是金屬鋁，于是于1827年末發表文章介紹了自己提煉鋁的方法。

當時，維勒提煉出來的鋁是顆粒狀的，顆粒大的也沒超過一個針頭大，但他堅持進行實驗并不斷地改進方法，前后用了18年的時間終于獲得了成功。這其中，1836年，維勒分離出小粒狀鋁；1849年，他又制得黃豆大的致密的鋁。

為了紀念維勒首次分離出金屬鋁，在美國威斯汀豪斯實驗室曾經鑄了一枚鋁制的維勒掛像。

探究·發現

查閱資料，寫出維勒提煉金屬鋁過程中所發生反應的化學方程式，并注明反應條件。

2.鋁的冶煉史

雖然丹麥的奧斯特分離出少量的鋁，德國化學家維勒發現了鋁并制得鋁塊，但用這種實驗的方法制得的鋁太昂貴了，無法進行大規模工業生產。

圖2-14-13　法國化學家德維爾

1854年，法國化學家圣克萊爾·德維爾（Sainte-Claire Deville，Henri Etienne，1818—1881）用金屬鈉與無水氯化鋁一起加熱制得一個小鋁球。實驗中，他改用金屬鈉代替金屬鉀雖然極大地降低了費用，但仍不適用于工業生產。

1884年，只有21歲的就讀于美國奧伯林學院化學系的青年學生查爾斯·馬丁·霍爾（Charles Martin Hal，1863—1914），聽到曾是維勒的學生的一位教授說 “不管誰能發明一種低成本的煉鋁法，都會出人頭地”后，意識到只有找到廉價的煉鋁方法，才能使鋁被普遍應用，便決心投入煉鋁方法的研究。

圖2-14-14　美國發明家、工程師和企業家查爾斯·馬丁·霍爾

霍爾的實驗室實際上就在自己家里的柴房中。他打算應用戴維早期的一項發明進行實驗：讓電流通過熔融的金屬鹽使金屬離子在陰極上沉積下來，從而將有關金屬分離出來。由于氧化鋁的熔點達到2050℃，要想使其熔化，必須找到一種能夠熔化氧化鋁而又能降低其熔點的材料。偶然之間，霍爾發現冰晶石（Na3AlF6）具有這種性能。冰晶石-氧化鋁熔鹽的熔點僅在930℃~1000℃之間，并且冰晶石在電解溫度下不被分解，又具有足夠的流動性，這對于電解的進行十分有利。

霍爾采用瓷坩堝、碳棒（陽極）和自制電池對精制的氧化鋁礦石進行電解。他把氧化鋁礦石熔于10%~15%的熔融冰晶石里，再通以電流，這時有氣泡出現，卻沒有金屬鋁析出。他推測，這是電流使坩堝中的二氧化硅分解而游離出硅。于是他對坩堝進行改裝，用碳做坩堝襯里并將碳作為陰極，從而解決了這一難題。

1886年2月的一天，霍爾終于看到小球狀的鋁聚集在陰極上，心情激動不已，連忙帶著所制得的一把金屬鋁球見他的教授。后來這些鋁球成為“王冠寶石”，至今仍珍存在美國制鋁公司的陳列廳中，而霍爾本人也成為美國著名的發明家、工程師和企業家，美國鋁業（Alcoa）副總裁。為了紀念查爾斯·馬丁·霍爾，美國奧伯林學院修建了一座霍爾的鋁制雕像。

廉價煉鋁方法的發明，使鋁這種在地殼中含量占8%的元素從此成了為人類提供多方面重要用途的材料。

非常巧合的是，一位與霍爾同齡的后來成為法國冶金學家的埃魯也在比霍爾稍晚些時候發明了相同的煉鋁方法。

霍爾與埃魯在相距遙遠的兩大洲，同年來到人世（1863年），又同年發明了電解煉鋁法（1886年）。雖然他們之間曾一度發生了專利權的糾紛，但后來卻成為莫逆之交。1911年，當美國化學工業協會授予霍爾著名的佩琴獎章時，埃魯還特意遠涉重洋到美國參加授獎儀式，親自向霍爾表示祝賀。后來，人們一提起電解煉鋁法發明的時候，總把霍爾和埃魯的名字聯在一起。

交流·分享

下面所列的是從鋁土礦中提取鋁反應過程及所涉及反應的化學方程式。

（1）溶解，將鋁土礦溶于NaOH（aq）：

Al2O3+2NaOH

2NaAlO2（偏鋁酸鈉）+ H2O

（2）過濾：除去殘渣氧化亞鐵（FeO）、硅鋁酸鈉等。

（3）酸化，向濾液中通入過量CO2：

NaAlO2+CO2+2H2O

Al（OH）3↓+ NaHCO3

（4）過濾、灼燒 Al（OH）3：

（5）電解：

與維勒提煉金屬鋁的過程相比，你有何感觸？請與同學們交流分享。

四、實驗室研究金屬鋁

1.實驗原理

（1）物理性質。

①鋁：金屬鋁是一種銀白色金屬，熔點為660.4℃，沸點為2467℃；它的硬度比較小，具有良好的延展性和導電性。

圖2-14-15　氧化鋁

②氧化鋁：氧化鋁是一種難溶于水的白色固體，無臭，無味，質地極硬，熔點為2050℃。

（2）化學性質。

①鋁：

鋁與酸反應 ：如2Al +6HCl

2AlCl3+ 3H2↑

鋁與堿反應 ：如2Al+2NaOH+2H2O

2NaAlO2+3H2↑

鋁與非金屬反應：如

鋁熱反應：可簡單認為是鋁與某些金屬氧化物（如Fe2O3、Fe3O4、Cr2O3、V2O5等）在高熱條件下發生的反應。由此產生的鋁熱法是一種利用鋁的還原性獲得高熔點金屬單質的方法。鋁熱反應是一個放熱反應，其中鎂條為引燃劑，氯酸鉀為助燃劑。鎂條在空氣中燃燒，氧氣是氧化劑；插入混合物中的部分鎂條燃燒時，氯酸鉀則是氧化劑，保證鎂條的繼續燃燒，同時放出足夠的熱量促使氧化鐵和鋁粉反應。由于鋁熱反應放出大量的熱，只要反應已經引發就可劇烈進行，放出的熱使生成的鐵呈液體狀態。要注意，不能用高錳酸鉀代替氯酸鉀，因為高錳酸鉀氧化性太強，高溫下會和具有強還原性的鎂反應發生爆炸。以氧化鐵為例，鋁熱反應的化學方程式為：

②氧化鋁：

氧化鋁是典型的兩性氧化物，既能和酸反應也能和堿反應，如：

Al2O3+ 6HCl2AlCl3+ 3H2O

Al2O3+ 2NaOH

2NaAlO2+ H2O

2.實驗用品

試劑：易拉罐，蒸餾水，0.5 mol/L CuSO4溶液，2 mol/L CH3COOH溶液，2mo l/L NaOH溶液，氧化鐵粉末，KClO3固體，鎂條，鋁粉。

儀器：試管，酒精燈，蒸發皿，托盤天平。

材料：砂紙，鑷子，剪子，濾紙，火柴，細沙，藥匙。

3.實驗過程

（1）將易拉罐清洗干凈后，用剪子將其剪成若干碎片。

（2）在空氣中加熱：用鑷子取一片細長易拉罐罐體碎片，在酒精燈上加熱一角，觀察現象。

（3）與酸的反應：取一小片易拉罐罐體碎片放入試管中，加入10 mL 2mol/L CH3COOH溶液浸泡幾分鐘，觀察現象。

（4）與堿的反應：取一小片易拉罐罐體碎片放入試管中，加入10 mL 2mol/L NaOH溶液，觀察現象。

（5）與鹽溶液的反應：

①取一小片易拉罐罐體碎片浸入20 mL 0.5 mol/L CuSO4溶液泡1~2分鐘，取出碎片靜置，觀察碎片表面發生的現象。

②將一小片易拉罐罐體碎片放入試管中，加入10 mL 2 mol/L NaOH溶液浸泡，片刻后取出，用蒸餾水沖洗干凈后，浸入20 mL 0.5 mol/L CuSO4溶液泡1~2分鐘，取出碎片靜置，觀察碎片表面發生的現象。

（6）鋁熱反應：

①取一張圓形濾紙，倒入5g炒干的氧化鐵粉末，再倒入2g鋁粉。

②將兩者混合均勻。用兩張圓形濾紙，分別折疊成漏斗狀，將其中一個取出，在底部剪一個孔，用水潤濕，再跟另一個漏斗套在一起，使四周都有四層。

圖2-14-16　鋁熱反應實驗裝置

③將漏斗狀濾紙架在鐵圈上，下面放置盛沙的蒸發皿，把混合均勻的氧化鐵粉末和鋁粉放在紙漏斗中，上面加少量氯酸鉀，并在混合物中間插一根鎂條，點燃鎂條，觀察發生的現象。

④蒸發皿里的鎂條劇烈燃燒，放出一定的熱量，使氧化鐵粉末和鋁粉在較高的溫度下發生劇烈的反應，放出大量的熱；同時，紙漏斗被燒穿，有熔融物落入蒸發皿里的沙中。待熔融物冷卻后，除去外層熔渣，仔細觀察可以看到，落下的是鐵珠。這個反應叫作鋁熱反應，反應生成鐵和氧化鋁。

4.鋁熱反應實驗中的注意事項

（1）鋁熱反應有一定的危險性，如果沒有有效的防火和耐高溫措施，不適合在家里或房間里做該實驗；否則，容易造成化學燙傷、化學爆炸等事故。

（2）鎂條必須打磨光亮，長10cm左右為宜：太短時燃燒產生的熱量不足，太長則造成浪費。

（3）不要在承接容器中加水，否則水高溫分解產生的氫氣容易發生爆炸。（4）切忌在反應物附近放置可燃物，易燃物或玻璃等易爆物品。

（5）用氯酸鉀做氧化劑時，不能隨意加大劑量，否則會引起物理爆炸和化學爆炸；在點燃反應物之前，應先撤離周圍人員并與實驗裝置保持一段距離。

5.由實驗引發的思考

（1）將易拉罐罐體碎片加熱后，碎片熔化但并沒有掉落，這說明了什么問題？（提示：熔化的是鋁，沒有熔化的是氧化鋁）

（2）對于與CuSO4溶液反應的比較實驗，你認為是什么原因導致了不同的實驗現象？總結一下，可以采用哪些方法除去鋁表面的氧化膜？

（3）通過這些實驗，你認為我們在使用鋁制餐具時應注意哪些問題？