胡君宇
上海市松江二中高二（9）班 上海市松江区 201600
摘要：探究了无水氯化铝“遇水可能爆炸”的原因，解释了这一现象与盐类水解过程的吸热是不矛盾的，并进一步研究了氯化铝溶于水产生白色烟雾的成份。
关键词：氯化铝、白色烟雾、能量变化
在《盐类水解》的学习中，课本上介绍了盐类水解的过程是吸热的，但实验室盛放氯化铝试剂瓶的标签上却注明“遇水可能爆炸”，似乎二者是矛盾的。 网上搜索的结果是“遇水反应发热放出有毒的腐蚀性气体”①。查阅资料，“无水AlCl3在常温下是一种白色固体，遇水发生强烈水解并放热，甚至在潮湿的空气中也强烈地冒烟。AlCl3将逐级水解直至产生Al(OH)3沉淀”② 。
这里出现了几个疑点：氯化铝溶于水到底是吸热还是放热？溶解过程中产生的气还是烟？
一、氯化铝溶于水的能量变化
【实验1】在小烧杯里放入1药匙无水氯化铝，注入约10毫升水。
现象：立即产生大量白色烟雾，用手触摸烧杯外壁，很烫。
结论：氯化铝溶于水放热。
在《兰氏手册》上查到，Al-Cl共价键的键能是494 kJ/mol，所以，要断开1 mol AlCl3中的所有共价键，需吸收热量为494 kJ/mol×3 mol =1482 kJ。也就是说，1 mol AlCl3在溶解过程中的扩散需吸收1482 kJ的热量。
查阅资料③，Al3+的水合能为-4655 kJ/mol，Cl-的水合能为-381 kJ/mol。经计算1 mol AlCl3所产生的离子水合放热共4655+381×3 = 5798(kJ)。也就是说，1 mol AlCl3在溶解过程中的水合放热为5798 kJ。
综上可知，1 mol 无水AlCl3溶于水时，扩散吸收1482 kJ的热量，水合放出5798 kJ的热量，综合二者，应放出热量4316 kJ。
以上结论与“盐类的水解是吸热过程”是否矛盾呢？
是不矛盾的。因为以上研究指的是氯化铝固体的溶解过程，而盐类水解指的是溶解后溶液中铝离子的行为。
【实验2】取某浓度的氯化铝溶液，用精密pH试纸测溶液的pH，升高温度后，再一次测溶液的pH。
现象：室温下该氯化铝溶液的pH为3.5，加热至70℃，再一次测定其pH为3.0。
结论：温度更高时，氯化铝溶液的pH减小，说明了水解程度增大，所以氯化铝溶于水后的水解是吸热的。
二、氯化铝溶解过程中产生的“白色烟雾”的成份是什么？
有人认为，这里只是烟，其成份是六氯化二铝④，而我们平时作业时许多题目呈现的是氯化氢。
【实验3】取2药匙无水氯化铝于小烧杯中，加入约10毫升水，立即用干燥的大烧杯罩住。等反应结束后，向大烧杯中加入少量水，充分溶解大烧杯内壁上的物质后，取所得溶液少许于试管中，滴加稀氨水检验铝离子。
现象：产生白色沉淀。
结论：该白色烟雾中有升华的氯化铝（即六氯化二铝）。
这种白色烟雾中有没有氯化氢呢？如果通过测定溶液的酸性来检验，似乎不行，因为铝离子在溶液中水解也呈现酸性。但是，如果以上实验中所得溶液的pH比氯化铝饱和溶液的pH还要小，就能够证明溶液的酸性还有氯化氢的贡献，进而得知白色烟雾中也含氯化氢。
在“实验3”中，小烧杯内尚有未溶解的氯化铝，可认为其中的溶液为氯化铝饱和溶液。
【实验4】分别测“实验3”小烧杯内溶液的pH和大烧杯内所得溶液的pH。
现象：小烧杯内溶液的pH为1.5，大烧杯内所得溶液的pH为0.5。
结论：该白色烟雾中也有氯化氢。
综上所述，无水氯化铝溶于水产生的白色烟雾中含有升华的氯化铝（即六氯化二铝）和氯化氢。
三、本研究的结论
1、无水氯化铝溶于水时，由于离子的水合能大于共价键的键能，即水合放热大于扩散吸热，所以无水氯化铝溶于水是放热的。
2、当氯化铝溶于水后，溶液中的铝离子会发生水解，该水解过程是吸热的。
3、无水氯化铝溶于水时，由于放热很多，使部分氯化铝升华；又由于温度升高促进了Al3+的水解，且降低了氯化氢的溶解度，使氢化氢气体部分逸出。所以“白色烟雾”中既有氯化铝，又有氯化氢。
（指导老师：上海市松江二中 范汝广）
参考文献
①百度百科
②《无机化学》（张祖德编著，中国科技大学出版社，2008年第一版）第458页
③《无机化学》（邵学俊等编著，武汉大学出版社，2003年第二版）第251页
④《化学教学》1993年第6期第35页