今天早晨，一位已经毕业的晓庄学院02级化学师范生（现在江苏省怀仁中学教书）在网上问我一个问题：“铝能说具有两性的吗？之前的两性氧化物，两性氢氧化物的概念都要生成盐和水的，铝的两性，有的老师讨论说因为没有盐和水生成，所以就不能叫两性。”
     我是支持“两性”说法的：铝既然在金属与非金属的交界处，就说明他的性质介于金属与非金属之间。铝左边的镁可以和酸反应，右边的硅可以和碱反应，根据元素周期律，这就说明了铝既可以和酸反应，又可以和碱反应。由于铝的碱性非常的弱，以致于几乎呈中性，所以它的强酸弱碱盐特别容易水解，而其他金属的碱性大多比他强，就没有那么容易水解。铁的碱性很弱，就注定了他的盐类也能像铝盐一样水解。和硫酸不反应是因为硫酸强氧化性，能使他钝化，生成一层很稳定的氧化膜，而盐酸没有这种效果。周期表的分界面是右边为硼、硅、砷、碲、砹，左边是铝、锗、锑、钋；这形成了一条对角线，在金属区里面的接近分界面的金属主要讨论它们的熔点和硬度，为我们研究新材料着准备工作。金属铝有两性是一个原因，但不是绝对的原因，因为还有铍、锌也是两性金属。特别是锌相距分界面较远。第二个问题是钝化膜。在常温下，铁、铝、铬都被浓硝酸钝化，但稀硝酸可溶解铁。浓硫酸也能钝化它们。所以，两性和钝化不绝对是铝独一的性质，也不是铝专有的怪异性质，当然与它处在分界面有关，但也不是绝对的理由。因为化学是一门以实验为基础的自然科学，有很多现象可用推理解难，还有更多现象无法推理。

     关于铝的两性，在不同的辅导书籍上有着两种不同的观点：
一说：“铝有两性，但此两性不是既显酸性又显碱性，而是既显金属性又显非金属性”。
理由：从铝与稀酸反应放出氢气说明铝具有金属性，从铝与强碱溶液反应生成含氧酸盐（AlO2-的中心原子为Al，其它多数含氧酸根离子如硫酸根、硝酸根、磷酸根等的中心原子均为非金属原子）说明铝显非金属性。

     另一说：“铝既能与酸反应，又能与强碱溶液反应，但不属于两性物质（因铝与碱反应不能生成盐和水），也不能说它具有非金属性。”
理由：因为铝与强碱溶液反应的本质是2Al + 6H2O = 2Al(OH)3 + 3H2↑，Al(OH)3 + NaOH = NaAlO2 + 2H2O两式相加为：2Al + 6H2O + 2NaOH = 2NaAlO2 + 4H2O + 3H2↑，由以上反应方程式可知：铝不直接与NaOH作用，铝失去电子，仍表现为金属性。
此事化学界有争议.但支持铝的两性的人多于反对派

 

其它参考资料：
1、以下内容来自K12论坛
先看：
《志鸿优化设计》（南方出版社，主编任志鸿、孟国泰）：
铝不是两性物质。因为铝跟强碱溶液反应是分三步进行的：
第一步：Al2O3+2NaOH=2NaAlO2+H2O
第二步：2Al+6H2O=2Al(OH)3+3H2↑
第三步：Al(OH)3+NaOH=NaAlO2+2H2O
二、三步合并：
2Al+2NaOH+2H2O=2NaAlO2+3H2↑
由以上反应可知铝并不直接和碱反应，强碱只起了溶解氧化膜和氢氧化铝的作用，所以铝不是两性物质。
分析的似乎头头是道，但细究可以发现一些问题：Al能和水反应吗？
再看：
《化学辞典》（化学工业出版社，即Cip，2004年4月，周公度主编）：
铝（Al）aluminium……在空气中表面形成氧化物薄膜，起保护作用。对水、硫化物、浓硝酸、乙酸和一切有机酸均有耐腐蚀性。铝既可溶于强碱生成铝酸盐，又可溶于稀酸，生成相应的盐和氢气，因而是两性物。
《大学化学》（Cip，2004年8月，胡常伟主编）：
§15.5.2铝及其化合物：
…………主要氧化态为+3，铝最主要的化学特性是亲氧性，铝也是典型的两性金属。
不管是78版人教化学，还是2000版人教化学，或是2004版苏教化学，在有关元素周期律的章节中，都没有提到铝和水的反应。
事实究竟是什么呢？


2、关于铝的两性问题：
（1）、先要明确这里的两性是指什么：如果是指铝的金属性和非金属性。那么《化学辞典》上的观点就是站不住脚的。稍做一点分析，我们不难发现铝与强酸/碱的反应中，铝元素化合价都是由0价升高为+3价，也就是说，铝元素是失去电子表现金属性的。显然，试图利用铝与强酸/碱反应来说明铝既有金属性又有非金属性（两性）的观点是站不住脚的。

（2）、至于说，铝能与水反应吗？我想这是一个不争的事实，铝肯定可以与水反应。
  铝虽然是较活泼金属，但是铝与水反应比较困难的，原因很简单，铝与水反应生成物只之一是难溶物Al(OH)3 （在加热条件下，氢氧化铝还会转化为氧化铝），难溶物氢氧化铝（氧化铝）成为一种膜覆盖在铝的表面就会阻止铝进一步与水的反应，因此，铝与水反应比较困难。我想比铝活泼的金属镁与水反应并不剧烈也应该是这个原因。设想以下，如果我们用还原铝粉与热水反应的实验，效果会怎样呢？更进一步，如果用纳米铝粉与热水去做实验呢？

（3）、至于哪个被优化了的志鸿设计中作者的说法中包含了一个默认的前提，那就是：“既能与酸反应，又能与碱反应的物质就是两性物质。”从《优书》中的分析可以知道，作者并不知道铝的两性就是铝的金属性和非金属性。氧化铝被称为两性氧化物，氢氧化铝被称为两性氢氧化物——这里的两性应该是酸、碱性。《优书》的作者显然是混淆了这种关系。

（4）、铝与强碱、强酸的反应问题
Al与NaOH溶液反应，被中学化学普遍认为，是Al失去电子，H2O获得电子,
2Al+6H2O=2Al(OH)3+3H2↑
Al(OH)3+NaOH=NaAlO2+2H2O
显然Al(OH)3被认为是中间产物，而讨论铝与酸反应时认为Al失去电子，H+得到电子，不需要经过中间产物Al(OH)3
2Al + 6H+ = 2Al3+ + 3H2↑
问题的关键在于铝与强酸或者强碱的反应中Al(OH)3是否中间产物呢？目前中学化学实验还无法证实这一点，大学化学中也没有涉及到。Al与NaOH溶液反应时，氧化剂是H2O还是OH-或者二这都是，不得而知。但是从化学热力学观点讨论，提出Al(OH)3是中间产物是允许的，而热力学研究的是终态和起始状态之间关系而置动力学于不顾的一们学问。值得我们注意的是在用热力学观点讨论问题的时候，不要把尚无实验证据的。认为的观点强加于反应过程中。
参考资料：严宣申 编著的《化学实验的启示与科学思维的训练》

3、“铝的两性”在三版本新高中化学教材中的差异探究

转载自 http://chem.cersp.com/JCJX/JCYJ/200911/6503.html

摘  要  由于高中化学教材编写者教育理论上存在差异，在 “一标多本”的多种教科书中出现了诸多相互表述矛盾的问题，这给“教与学”带来了一定的干扰。笔者根据自己在使用新教材中对待“铝的两性”差异表述的教学实践，对矛盾性教材内容进行了比较，期望能对探究性教学有借鉴作用。

关键词　化学新教材 铝的两性  差异探究

《高中化学课程标准》颁布后，“一标多本”的化学教科书打破了 “大一统”的高中化学教材编写局面。各种版本教材在内容选择、科学编排上都体现了各自的编写特色与风格，但在同一知识的表述上也存在一定的差异。这不仅为中学化学教师提供了广阔可供比较的课程教学资源，有利于教师的专业发展和教学反思。教师应采取怎样的态度对多版本教材中内容上存在的诸多不同进行比较分析，优化取舍，是摆在广大高中教师面前的一个迫切而现实的问题，是关系到高中化学新课程改革顺利进行的关键之一。本文以 “铝、氧化铝和氢氧化铝与强碱发生化学反应生成何物” 这一备受争议的问题为楔入点，结合自身的教学实践，浅析如何正确处理高中化学新教材中的差异问题。

1　对多版高中化学新教材中“铝的两性”差异性表述的探究

1．1新教材中“铝的两性”存在差异表述

对人民教育出版社社、江苏教育出版和山东科学技术出版社出版的普通高中化学课程实验教科书（以下简称人教版^[1]、苏教版^[2] 和鲁教版 ^[3]）中的铝、氧化铝和氢氧化铝分别与强碱发生的化学反应进行了类比、整理，如表1所示：

表1  铝、氧化铝和氢氧化铝分别与强碱发生化学反应比较表

化学反应	人教版和苏教版	山东版
Al和强碱	2Al+2NaOH+2H2O = 2NaAlO2+3H2 ↑	2Al+2NaOH+6H2O=2Na[Al(OH)4]+3H2↑
Al2O3和强碱	Al2O3 + 2OH－ = 2AlO2－+ H2O	Al2O3 + 2OH－+ 3H2O  =  2 [Al(OH)4]－
Al(OH)3和强碱	Al(OH)3 + OH－ = AlO2－ + 2H2O	Al(OH)3  +  OH－ =  [Al(OH)4]－

上表1中的化学反应都旨在说明铝、氧化铝和氢氧化铝的两性，突出了它们能与强碱反应，但生成物却不同给教学带来了不少的困惑。当我（用鲁教版）把课上完不久，不少同学提出了 “与其他资料上不一致”的疑问并带来了参考书和其他教科书，这是我始料未及的。其中鲁教版给出了四羟基合铝酸钠（Na[Al(OH)₄] ）的“资料在线” ：“金属铝和NaOH溶液反应生成的化合物曾被认为是NaAlO₂ ，但科学研究证明该产物实际上是Na[Al(OH)₄]，它属于配位化合物…”。而为什么人教版、苏教版的三个方程式又这样表述呢？我并没有立即结出结论，而是鼓励学生一道查阅资料，找出原因。这样做一方面老师可以从中学到很多知识，开阔了视野；另一方面培养了学生的动手动脑能力、查阅和收集整理资料的能力、合作自学的能力以及分析问题和解决问题的能力。

1.2 对“铝的两性”存在差异性表述的剖析

我们通过网络和阅览室查阅了大量资料，得到了较一致的结论：铝、氧化铝和氢氧化铝与强碱反应生成物质中，成分较复杂，但主体是Na[Al(OH)₄]。为了让学生知道两种差异表述存在的原因，激发学生学习兴趣和培养探究性学习方法，我们广泛搜集资料并整理出如下内容：

Al、Al₂O₃和　Al(OH)₃与　NaOH溶液反应的生成物溶液（铝酸钠溶液）中铝酸根离子的基本形态是A lO₂^－还是　Al(OH) ₄^－ , 一直是人们争论不休的问题^［4］。早在1952 年,Lippencol 等^[5]根据铝酸钠溶液拉曼光谱特性, 提出铝酸钠溶液中铝酸根离子的基本形态为Al(OH ) ₄^－; Carreir 等^[6]研究了pH = 8--14 的过饱和铝酸钠溶液的光谱性质后提出, 铝酸根离子的性质随时间而变化形成(OH)₂[Al(OH)₄ ]_n ^{n - 2}类型的聚合离子;pH≥13 时, AlO₂^-为溶液主要成分。Maltsev 等^[7]通过测定饱和以及不饱和铝酸钠溶液中²³Na、²⁷A l 的核磁共振谱后, 提出低浓度中铝酸根离子为Al(OH ) ₄^－ , 高浓度铝酸钠溶液中Al(OH ) ₄^-脱水形成A lO₂^－;1970年,Moolenaar 等人^[8]通过研究高(NaOH≥6M )、低浓度(NaOH ≤1.5 M ) 铝酸钠溶液的红外、拉曼、核磁共振谱后, 提出低浓度过饱和铝酸钠溶液中Al(OH ) ₄^-仍占绝对主要成分;而高浓度溶液中部分Al(OH)₄^- 脱水形成Al－O－Al 桥联的[Al₂O(OH) ₆]^2－二聚离子。陈念贻等^[9—11]通过对铝酸钠溶液物理化学性质和光谱性质的大量研究后, 得到了与Moolenaar 相似的结论, 同时指出铝酸钠溶液的结构性质与制备的历史、存放的时间有关; 在高苛性比Ak (Al₂O₃. 2Na₂O .2H₂O 铝酸钠溶液体系中Na₂O 与Al₂O₃ 的摩尔比 ) 溶液中Al(OH)₆^3－ 与Al(OH)₄^- 平衡共存。Watling 等^[12]通过对高浓度的铝酸钠溶液红外和拉曼光谱的全面研究后提出, 铝酸根离子的存在形态与铝的浓度有关, Al的浓度为4－5 M 时, 溶液中Al(OH)₄^－含量达到最大, 而其它浓度条件下, Al(OH)₄^－ 脱水聚合以Al－O－Al桥联的铝酸根离子较多; 苛性比极高时，溶液中可能存在Al(OH)₆^3-。

综上所述, 铝酸钠溶液中铝酸根离子的主要形态和构型的研究结果可归纳为，在铝酸钠稀溶液中，铝酸根离子以水化Al(OH)₄^－存在；中等浓度的铝酸钠溶液中，以Al(OH)₄^－和Al₂O(OH) ₆^2－存在；高浓度的铝酸钠溶液中，Al(OH)₄^－进一步缩水聚合形成更简单的AlO₂^－或更复杂的四配位基体的聚合离子；高苛性比、高浓度铝酸钠溶液中可能存在Al(OH)₆^3－。这些研究结果定性地确定了铝酸钠溶液的基本构成。然而，这些研究绝大部分是针对某几个浓度，特别是以浓度很高（Na₂O_k﹥180g/L）或很稀（Na₂O_k﹤100g/L）的铝酸钠溶液为研究对象所得到的结果多为定性的解释和结论。同时对于工业种分的中等浓度铝酸钠溶液缺乏系统的研究和了解^［4］。

1.3　小组讨论，教师引导得出“两性”差异的探究结论

查阅大量的化学教材和研究文献后，综括出“铝两性”差异表述主要为如下几种类型：

一是既承认生成物中有NaAlO₂ 又有Na[Al(OH)₄]^［13］；二是强调生成物中没有NaAlO₂，但为了表达方便而采用简写形式，如“实际上铝酸盐溶液中不存在AlO₂^－或AlO₃^3－，这已为光谱实验所证明，…，有时用AlO₂^－和AlO₃^3－只是为了表达方便而采用的简写形式”^［14］；三是强调生成物中不存在NaAlO₂，写成AlO₂^－和AlO₃^3－是不合适的，如“Al(OH)₃与强碱溶液作用生成含羟基铝酸盐，过去将其简写成AlO₂^－或AlO₃^3－是不合适的。” ^［15］四是强调生成Na[Al(OH)₄]，但采用其它方法可得到NaAlO₂，“Al(OH)₃溶于碱溶液后，生成的化合物是Na[Al(OH)₄]，而非NaAlO₂或Na₃AlO₃。固态NaAlO₂要用Al₂O₃和NaOH固体共熔的方法制备”^［16］五是国外的译著中，对于生成物中重在强调配位化合物。（如“2Al+2NaOH+10H₂O=2Na[Al(OH)₄(H₂O)₂]+3H₂↑；Al₂O₃ + 2OH^－+7H₂O  =  2 [Al(OH)₄(H₂O)₂]^－”　“Al^3＋是两性，和硬配体稳定配位”等^［17］。

2    引导学生探究性分析新教材“铝的两性”的差异性表述时应注意如下问题

首先，要以学生的学习现状和利于教学两个方面综合分析新教材中存在的问题。新教材的编写首先要考虑的必须是广大高中学生现阶段化学知识的积累程度，不能仅仅为了追求学术上的严谨而人为的增大学生的学习难度，这样对学生的“学”不利，对教师的“教”也存在极大的障碍。因此教材编写者为了平衡“学与教”两方面，在一些知识性介绍时采用了简化处理是可以理解的，但是编写者应给予适当的补充说明或学习参考等类的学习建议。

其次，教师要不断学习，促进自身的专业发展，敢于挑战权威，敢于质疑以能够发现教材中的问题，为教材的不断完善尽力。教材特别是多版本新教材的比较研究是高中化学教师专业发展应具备的基本能力，教师应成为知识传授、教材比较、学法研析等多方面的复合型人才，这是新课程改革所极力倡导的基本精神。

第三，要充分利用新教材中的“问题”，引导学生以探究学习的态度来对待“问题”。要判断是否是“问题”，就必须找出依据，必须求证，必须探究，这样不仅为自己充了“电”，而且学到了科学研究的方法。“遇问不究”不是一个具备良好科学精神的优秀教育工作者所为之事。

最后，我们在引导学生探究性的比较分析教材中存在的问题时，必须给学生介绍合理的学习方法和科学研究方法。探究学习的目的是提高的思维素养和学习能力，注重的是学习过程的亲身体验，因此教师应该合理掌控探究学习的深度。如果方法不当，则会大大加大学生的学习难度，给学生产生畏难情绪则不是探究学习所期望的结果，也不是新课程改革所提倡的教学方法。

参考文献

[1] 宋心琦主编.化学①(必修)[M].北京:人民教育出版社.2006：47,54,55.

[2] 王祖浩主编化学1（必修）[M]南京江苏教育出版社2006.6：62,65,66 .

[3] 王磊主编.化学1(必修)[M].济南:山东科学技术出版社.2005：113,114.

[4]　李洁等. 过饱和铝酸钠溶液结构性质与分解机理研究现状[J].化学进展.2003.5：170－177；李洁.过饱和铝酸钠溶液结构性质与分解机理研究现状[D]. 中南大学博士论文，2001.12:1－3;徐晓辉.铝酸钠溶液种分过程晶体长大速率模型[D].中南大学硕士学位论文，2004.5:1－4.

[5] Lippincott E R, P sellos J E, Tobin M C. J. Chemical　Physics, 1952, 20: 536—545

[6] Carreira L A , MaroniV A , Swaine J W , Plumb R C. J.　Chemical Physics, 1966, 45: 2216—2220

[7] Mal′tsev C G, Malinin G V , MashovetsV P, ShcherbakovV A. Russ. J. Structural Chemistry, 1965, 6: 353—358

[8] Moolenaar R J , Evans J C, McKeever L D. J. Phys.Chem. , 1970, 74: 3629—3636

[9] Chen N Y, L iuM X, Cao Y L , et al. Science in China Series B, 1993, 36: 32—38

[10] Chen N Y, L iuM X. Chin. J. M et. Sci. Technol. , 1992,2 (2) : 28—31

[11] Chen N Y, L iuM X, Yang J X. Chin. J. Met. Sci. Technol. , 1992, 8: 135—137

[12] Watling H. App lied Spectroscopy, 1998, 52 (2) : 250—258

[13] 邵学俊等.无机化学（下册）.武汉：武汉大学出版社，2003.3：248 .

[14] 大连理工大学无机化学教研室主编.北京：高等教育出版社，2001：393；辛梅芳，孙辰龄编.无机化学（第二册）.北京：高等教育出版社，1993,10：186 .

[15] 华东师范大学和南京师范大学无机化学教研室编.上海：华东师范大学出版社，1992,12：280

[16] 杨宏孝主编，天津大学无机化学教研室编.无机化学.北京：高等教育出版社，2002,7：385；武汉大学编.无机化学（下册）.北京：高等教育出版社，1994,10（2004重印）：775 .

[17]  [英] C.Chambers, A.K.Holliday .著.陈灏，辛无名等译.无机化学.北京：北京大学出版社，1989.9：157；

[18] [英]考克斯（Cox，P A）.李亚栋等译.无机化学.北京：科学出版社：2002,10：177；

[19] [美]K. F .玻塞尔， J.C.科茨蓍.常幼星等译.无机化学（第3分册）北京：高等教育出版社，1989.10：453－454