铝合金罐主要成分的研究_盐酸论文

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一般的易拉罐主要为铝合金，其中以铝铁合金和铝镁合金最为常见。本次实验选取可口可乐公司生产的雪碧汽水易拉罐作为探究的对象。铝铁合金或铝镁合金的易拉罐主要成分是铝，另一种主要成分是铁还是镁则需要通过实验才能得出结论。本次实验既是对铝合金中铝成分的验证，也是对铁或镁成分的探究。

一、设计方案

利用铝与铁、镁的不同化学性质来确定铝合金易拉罐的主要成分。

二、理论分析

易拉罐主要成分铝是相对活泼的金属，跟氢氧化钠、盐酸都能反应，反应方程式如下：

铁及铁的化合物跟盐酸及氢氧化钠反应的方程式如下：

镁及镁的化合物跟盐酸及氢氧化钠反应的方程式如下：Mg+2HClMgCl[，2]+H[，2]↑

三、实验探究

（1）药品与仪器

实验药品：氢氧化钠（6％）、盐酸（6mol/L）。

实验仪器：可乐易拉罐、酒精灯、烧杯、玻璃棒、试管若干、铁架台、石棉网、钳埚夹、剪刀、胶头滴管（1滴管约1.7mL，约25滴）、火柴。

（2）探究过程及现象

①配制6％的氢氧化钠和6mol/L的盐酸。

②将易拉罐剪开，平展，用砂纸打磨使表面油漆去掉，再剪成条状，称取三份，每份0.1g，放好。

实验一：将一份易抽罐条在氢氧化钠溶液中浸泡，片刻后取出并用蒸馏水冲洗。取一只80mL的烧杯，将冲洗过的易拉罐条状物放入其中，加入1/2的热水，点燃酒精灯，开始加热，同时用玻璃棒搅动。可以看到有气泡生成，同时有白色沉淀生成。

实验二：用胶头滴管在装有铝合金的试管中加入NaOH溶液4滴管，可以看到气泡生成，伴随着有黑色颗粒状物质沉在溶液中，开始反应的产物不能迅速溶解，静置24小时后，黑色物质变成棕红色。

实验三：用胶头滴管在装有铝合金的试管中加入2滴管盐酸，开始反应慢，片刻后反应加快，将一支燃烧着的火柴放在试管口，听到轻微的爆鸣声，溶液呈灰黑色，然后呈轻微的棕色，有细密的小气泡连续生成，同时面积小的铝合金会在液面快速转动，有嘶嘶的声响，有热量放出，反应完成后，溶液澄清，静置24小时后溶液呈黄绿色。

实验四：剪一块铝合金在酒精灯上灼烧，有燃烧现象，铝合金表面被黑色物质覆盖。

实验五：取实验四中的少量生成物于一小试管中，用滴管加入6mol/L的盐酸溶液，加到6滴时，有白色絮状沉淀生成。加到18滴时沉淀完全消失。再加入NaOH溶液，加到20滴时有沉淀生成，摇晃消失，再加入18滴时沉淀不消失，再加8滴沉淀消失，静置10分钟后，可看到棕红色沉淀。

实验六：取实验五中的生成物少量于一小试管中，用滴管加入3％的NaOH溶液，加入1滴时，有白色絮状沉淀生成，加到18滴时，沉淀消失，溶液显棕色。

四、解释与结论

①在实验一中，有反应2Al+6H[，2]O2Al（OH）[，3]↓+3H[，2]↑在进行，有沉淀和气泡生成。因为生成的沉淀会覆盖在铝合金表面阻止反应的继续进行，所以要用玻璃棒搅动才能使反应完全。

②在实验二中，有反应2Al+2NaOH+2H[，2]O2NaAlO[，2]+3H[，2]↑在进行。黑色物质是铁经空气中的氧氧化后生成的氧化亚铁。在空气中静置24小时后变成棕红色的是三氧化铁。开始反应时有白色沉淀后消失是因为铝与水或NaOH反应首先生成Al（OH）[，3]沉淀，然后在碱性环境下促使沉淀溶解。

③在实验三中，有反应2Al+6HCl2AlCl[，3]+3H[，2]↑在进行。爆鸣声可以证明H[，2]的生成。

④开始时反应缓慢是因为铝合金表面的氧化膜阻止反应的迅速进行，等氧化膜溶解后，反应迅速进行。静置24小时后溶液呈黄绿色是Fe[3+]的作用。

⑤在实验四中，铝与氧气反应有燃烧现象，随后即被生成的黑色Fe[，3]O[，4]覆盖住不能继续反应。

⑥在实验五中，首先盐酸要与氢氧化钠中和，再与生成物NaAlO[，2]反应。H[，2]O+H[+]+AlO[，2][-]Al（OH）[，3]↓，加到足量时，Al（OH）[，3]+3HClAlCl[，3]+3H[，3]O，再加入NaOH溶液时，再次生成Al（OH）[，3]沉淀，加入足量时Al（OH）[，3]+NaOHNaAlO[，2]+2H[，2]O，沉淀溶解。棕红色沉淀是与NaOH没反应的FeO与HCl反应后生成Fe[2+]，与OH[-]反应生成Fe（OH）[，2]沉淀，经空气中的氧氧化后变成棕红色的Fe（OH）[，3]沉淀。

⑦在实验六中，盐酸过量，所以加入的氢氧化钠首先中和盐酸，再与AlCl[，3]反应，3NaOH+AlCl[，3]Al（OH）[，3]↓+3NaCl。氢氧化钠过量时会发生Al（OH）[，3]+NaOHNaAlO[，2]+2H[，2]O的反应，沉淀溶解。同时，呈棕色的是Fe（OH）[，3]沉淀。

从实验现象可以确定可口可乐公司生产的雪碧汽水的易拉罐中的主要成分是铝和铁。

五、注意

如果事先没有将易拉罐内层打磨干净，反应后会有半透明的薄膜状物漂浮在溶液中，用玻璃棒将其取出，洗净，晾干，灼烧，与塑料的反应一样，查阅资料得知为有机涂料。

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