Question

(16分) 某校化學興趣小組的同學經查閱資料得知：鋁表面致密的氧化膜能使鋁與其周圍的介質(空氣、水等)隔絕，但奇怪的是鋁制容器仍不能用來盛放和腌制咸菜。為此該小組的同學對鋁表面的氧化膜進行了探究，其過程如下，請完成下列填空。
(1)用坩堝鉗夾住一塊擦去氧化膜的鋁片，放在酒精燈火焰上灼燒，鋁片表面接觸火焰的部分變暗，片刻后變軟，輕輕搖動，會左右搖晃，卻不像蠟燭那樣滴落。這是因為鋁表面氧化膜的熔點________(填“高于”或“低于”)內層鋁的熔點，并將其裹住，所以不易發生滴落現象。
(2)取純凈的鋁箔，包裹住一小塊金屬鈉后放入水中無現象；將該鋁箔用針刺些小孔后再包裹住一小塊金屬鈉后放入水中，迅速就有大量的氣泡產生。試解釋其中的原因，并寫出相關的化學方程式：___________      ___________________。
(3)用砂紙打磨一鋁片，使其表面變粗糙，再將其放入CuSO₄稀溶液中，2～3 min后有少量紅色固體附著在其表面。試寫出產生紅色固體的離子方程式：                     。
(4)把兩塊未用砂紙打磨過的鋁片都浸入氫氧化鈉溶液中，片刻后其表面產生無色氣體。試寫出鋁的氧化膜與氫氧化鈉溶液反應的離子方程式：___________________________。
(5)另取一鋁制易拉罐，收集滿一罐CO₂，加入過量的濃氫氧化鈉溶液，立即把口封閉。可以發現易拉罐“咔咔”作響，并變癟了；過一會后，易拉罐又會作響并鼓起來。試解釋為什么，寫出有關的離子方程式                                          

Answer 1

(1)高于；（2）鋁與水不反應，鈉與水迅速反應產生氫氣；生成的氫氧化鈉溶液又溶解金屬鋁再產生氫氣。相關的化學方程式為：2Na+2H₂O=2NaOH+H₂↑; 2Al+2 NaOH+ 2H₂O=2 NaAlO₂+3H₂↑（3）2Al+3Cu²⁺=2Al³⁺+3Cu ； (4)Al₂O₃+2OH^-=2AlO₂^-+H₂O； (5) 開始時濃氫氧化鈉溶液吸收CO₂引起易拉罐內壓強減小，導致易拉罐變癟，離子方程式為：CO₂+2OH^-= CO₃^2-+ H₂O；過一會后暴露出來的Al又與氫氧化鈉溶液反應生成了H₂，壓強又逐漸增大，導致易拉罐又重新鼓了起來，離子方程式為：2Al+2OH^-+ 2H₂O=2AlO₂^-+3H₂↑

試題分析：（1）鋁在酒精燈火焰上加熱，鋁表面生成氧化鋁，氧化鋁的熔點高于鋁，所以內部的鋁熔化，但外面的氧化鋁并不熔化，好象有一層膜兜著。
（2）鋁包在鈉表面，鋁與水不反應。用針刺些小孔后鈉與水生成氫氧化鈉和氫氣，生成的氫氧化鈉溶液又與鋁產生氫氣。反應方程式為2Na+2H₂O=2NaOH+H₂↑; 2Al+2 NaOH+ 2H₂O=2 NaAlO₂+3H₂↑。
（3）用砂紙打磨鋁片，表面的氧化鋁被除去，鋁與硫酸銅溶液反應置換出銅。
（4）氧化鋁與氫氧化鈉溶液離子方程式為Al₂O₃+2OH^-=2AlO₂^-+H₂O。
（5）開始時濃氫氧化鈉溶液吸收CO₂引起易拉罐內壓強減小，導致易拉罐變癟，離子方程式為：CO₂+2OH^-= CO₃^2-+ H₂O；過一會后暴露出來的Al又與氫氧化鈉溶液反應生成了H₂，壓強又逐漸增大，導致易拉罐又重新鼓了起來，離子方程式為：2Al+2OH^-+ 2H₂O=2AlO₂^-+3H₂↑
點評：通常情況下鎂、鋁的表面有一層致密的氧化物保護膜能保護內部的金屬不被氧化，所以鎂、鋁不需要密封保存。