摘要：阐述高中化学课堂上学习氧化铝是两性氧化物，为什么教师都不直接选用实验室里的氧化铝进行实验验证，而是采用著名的毛刷实验作为验证的理由。
关键词：氧化铝；两性
文章编号：1008-0546（2012）11-0089-01 中图分类号：G633.8 文献标识码：B
doi：10.3969/j.issn.1008-0546.2012.11.037
以氧化铝为例学习两性氧化物知识是高中化学一个重要的部分，全国多种教材中都是以直接告知的方式呈现。为了使学生加深认识氧化铝的两性，很多老师都会选用毛刷实验作为演示实验。为了理清理由，笔者选择了中学实验室和大学实验里的氧化铝粉末进行了反复的实验验证，实验结果：氧化铝粉末既不与酸反应也不与碱反应。经查阅相关文献资料[1]和实验验证，得知事出有因。
一、教材比较
（1）人教版[2] “氧化铝难溶于水，却能溶于酸或者强碱溶液中，它溶于碱时，生成物是偏铝酸盐和水，因此，氧化铝是一种两性氧化物。”Al2O3+6H+=2Al3++3H2O，Al2O3+2OH-=2AlO2-+H2O。
（2）苏教版[3] “将铝土矿与氢氧化铝溶液混合，其中的Al2O3与NaOH发生反应，生成能溶于水的偏铝酸钠。在一定条件下，氧化铝也可以与酸反应。我们把既与酸又与碱反应生成盐和水的氧化物称为两性氧化物。”Al2O3+2NaOH=2NaAlO2+H2O，Al2O3+3H2SO4=Al2（SO4）3+H2O。课后讨论中有：刚玉的主要成分是α-Al2O3的内容。
（3）沪科版[4] “氢氧化铝能分别于强酸和强碱溶液反应，是两性物质。”课后讨论中设计题目有：氧化铝能否溶于强酸和强碱溶液？写出氢氧化铝、氧化铝分别跟盐酸和氢氧化钠溶液反应的化学方程式。
（4）鲁科版[5] “氧化铝也一样，既能溶于强酸溶液，也能溶于强碱溶液。氧化铝这类氧化物属于两性氧化物。两性氧化物既能与强酸反应，又能与强碱反应。”Al2O3+6H+=2Al3++3H2O，Al2O3+2OH-+3H2O=2[Al（OH）4]- 课后习题第4题：工业上利用铝土矿来提取氧化铝做冶炼铝的原料。
综上比较得出：一是有三大教材都是直接告知氧化铝能与酸和碱反应，是两性物质。二是其中的苏教版教材提到：“在一定条件下”。三是没有演示实验。
二、查阅归纳
（1）纯净的氧化铝是白色无定形粉末，俗称矾土，化学式Al2O3，密度3.9-4.0g/cm3，熔点2050℃、沸点2980℃，不溶于水。氧化铝有α、κ、θ、δ、χ、η、γ、ρ8种不同晶型。8种氧化铝不仅可以相互转化，而且按照其生成温度可以分为低温（<600℃）和高温两类，属于低温的有ρ、χ、η和γ型Al2O3四种，属于高温的有α、κ、θ、δ型Al2O3四种。
（2）最常见的氧化铝是α-Al2O3和γ-Al2O3。α-Al2O3属六方紧密堆积晶体，晶格能很大，故熔点、沸点很高，熔点2015±15℃，密度3.965g/cm3，硬度8.8。α型氧化铝不溶于水、酸或碱，工业上也称铝氧。γ-Al2O3是一种多孔性高活性强吸附能力的物质，属立方紧密堆积晶体，不溶于水，但能溶于酸和碱，是典型的两性氧化物，将它加热至1200℃就全部转化为α型氧化铝，γ型氧化铝是氢氧化铝在140-150℃的低温环境下脱水制得，工业上也叫活性氧化铝、铝胶。只有这种氧化铝才可以溶于酸碱。
三、实验制备
实验研究表明：
1.若用氢氧化铝凝胶状沉淀来制备活性氧化铝不仅费时，而且加热温度不易控制
向装有一定量AlCl3固体粉末的烧杯中缓慢加入稍过量的浓氨水，并不断搅拌。反应完全后，边搅拌边加热，待烧杯中物质由糊状几乎变为粉末状时停止加热。将固体粉末转移到坩锅中，加热使氢氧化铝脱水，即可制得活性氧化铝。
2.若用[毛刷实验][6]轻松制备可以与酸与碱反应具有活性的水合氧化铝
取一段铝箔，用镊子夹持上端，将下端（约5cm长）浸入盛在试管里的热氢氧化钠溶液中（浓度为6mol/L），到反应出现大量气泡后取出。用流水冲洗干净后再将其浸入盛在试管里的0.1mol/L的硝酸汞溶液中1min-2min.取出后立即用流水冲洗，并用滤纸吸干表面的水。然后将此铝条静置在玻璃片上，观察现象。可见铝条表面很快生成白色绒毛状物质（氧化铝）并在一段时间内增长呈毛刷状。这是因为铝表面与从硝酸汞中置换出的汞微粒形成铝汞齐，阻碍了氧化铝保护层的生成，使铝不断被氧气氧化生成活性氧化铝。
各取少量用毛刷实验制备得到的活性氧化铝粉末，分别与强酸和强碱溶液作用，观察到氧化铝的反应活性很好，不仅能快速溶解在酸和碱溶液中，而且反应速度随反应物浓度、反应温度升高而加快。在弱酸和弱碱溶液中也能微溶，即使放置很长时间后也不会改变它的性质，完全可以达到验证演示的要求。
四、几点启示
（1）在中学实验室和大学实验药品柜中放置的氧化铝粉末是常见氧化铝中的是α型，不是γ型。要使氧化铝与酸与碱反应，不可忽视是先制备活性氧化铝。
（2）在学习氧化铝是两性氧化物性质的过程中，如果教材以著名的毛刷实验作为补增验证的演示实验，不仅能填补纯理论上的讲解知识而凸显的苍白，而且有助于学生加深理解两性氧化物的概念，并为两性氢氧化物的学习提供更有利的知识线索。
（3）学习过程永无止境，尤其在中学教师走专业化的道路，课堂不仅是学生学习知识的重要场所，也是一个教师发现问题探究问题的基点，而进一步深层次研修更是教师插上翅膀的捷径。
参考文献
[1] 蔡霞，沈若冰.如何制备能与酸和碱反应的氧化铝[J].化学教与学，2010，（4）：17
[2] 人教社化学室.化学必修1[M].北京：人民教育出版社，2004.6
[3] 王祖浩.高中化学必修1[M].南京：江苏教育出版社，2008.5
[4] 上海中小学课程教材改革委员会.高中化学二年级第一学期[M].上海：上海科学技术出版社，2006
[5] 王磊.高中化学必修1[M].济南：山东科学技术出版社，2004
[6] 王程杰.铝片长毛实验中几个问题的解惑[J].化学教学，2009，（4）：5-6
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