本實驗可觀察到:
1.鋁為兩性金屬,與酸或鹼性溶液作用,同樣可得氫,其反應如反應式( l )與〈 2 )。
2.放熱反應累積了所產生的熱,反應溫度提高了,加速了反應。
3.晃晃的火焰諛明了反應所產生的氣體是可燃的氫。
1.為什麼用火燒過的口香糖鋁箔,與氫氧化鈉溶液反應時,開始很慢,約兩三分鐘後,反應即變成相當劇烈? 2.設計簡單的實驗以支持你對問題1的答案。
鋁是離子化傾向相當大的金屬,因此容易與酸作用產生氫而溶解。鋁與鹽酸或稀硫酸反應的反應式如下:
一、溶液的配製 1.取氫氧化鈉固體 12 克溶於水,配成 100 毫升,即得約 3M 的 Na0H 溶液。2.取濃鹽酸 25 毫升溶於水,配成 100 毫升,即得約 3M 的 Hcl 溶液。
二、量筒 最好使用透明的塑膠製 50 毫升的量筒。若無量筒,則用 50 毫升的錐形瓶也可以。
三、點火 用蠟燭可以在量筒口點燃反應所產生的氫氣,但容易被吸進量筒內的火焰吹熄。因此若要連續點火,則改用打火機較為理想。點火時必須要注意,一定要用一隻手壓住量筒的底部,因為氫氣一著火,不僅發出聲音「撲休」,而且火焰會被吸入量筒內,相當壯觀,學生容易驚嚇而打翻量筒。若欲蓋住量簡口以熄滅火焰,以便連續點火時,更容易激動而打翻量筒。一般地說,氫在空氣中燃燒時,會發出淡淡的火焰而產生水。若在氫與氧的體積比,2比l的混合氣體(爆鳴氣)點火,即發出劇烈的爆鳴聲,因此不可不特別注意。若使用錐形瓶,則火焰比較容易在瓶內繼續燃燒,終至瓶內缺氧而熄滅。
四、鋁箔
口香糖的鋁箔一張大小為 4.6cm × 9.0cm ,而重約 0.077 克〈 以 10 張稱重,得 0.770 克)。一般家庭用的鋁箔同樣剪成 4.6cm × 9.0cm ,則重約為 0.154 克(以 10 張稱重,得 1.542 克),是包口香精的鋁箔單張的2倍。因此一張回收的包口香糖的小小鋁箔紙,若完全反應,則在常溫常壓約可產生 100 毫升的氫氣。筆者曾經連續點火,一張小小鋁箔所產生的氫氣,共點了七次,因此真的不可小看回收的一張小小鋁箔。
五、參考解答
1.原因至少有二:
(1)用火燒過的鋁箔,其表面會有一層氫化鋁的薄膜,隔絕了鋁與氫氫化鈉溶液的接觸,而阻擋了反應,但薄膜浸泡於氫氧化鈉溶液一段時間後,薄膜即被浸蝕而反應加快。
(2)鋁與氫氧化鈉的反應是放熱反應,因此反應的進行會累積熱量,亦即會因這些熱量提高了反應溫度,加速了反應。
2.針對問題 1 的回答,可以做下列兩個實驗:
(1)用兩個量筒,除了一個用火燒過的鋁箔,另一個用帶有薄紙的鋁箔〈但事先浸泡於水)外,在相同的條件下,同時做實驗比較。