VR数智课程：铝的学习与探究
在元素周期表中，铝位于第三周期第ⅢA族，原子序数为13，其原子结构示意图为最外层有3个电子。这种特殊的核外电子排布，决定了铝既具有金属的通性，又拥有一些独特的化学性质。
铝热反应：还原性的典型应用
铝的强还原性在铝热反应中表现尤为突出。铝能与某些金属氧化物在高温下发生剧烈反应，将金属从其氧化物中置换出来，同时释放大量热。借助高中化学元宇宙虚拟实验室可近距离且零危险地观察到铝热反应剧烈燃烧、火星四射的实验现象。铝热反应的本质是利用铝的强还原性，还原高熔点金属氧化物，因此也常用于冶炼钒、铬等难熔金属。
▲铝热反应
铝的两性：酸碱通吃
铝的两性是其区别于多数金属的关键性质，具体表现为既能与强酸反应生成铝盐和氢气，又能与强碱溶液反应生成偏铝酸盐和氢气。
与强酸反应：铝与稀盐酸、稀硫酸等非氧化性强酸反应时，表现出金属的通性，失去电子被氧化为Al³⁺，酸中的H⁺被还原为H₂。在高中化学VR/3D虚拟仿真实验室中清晰地呈现了铝与稀盐酸反应过程中逐渐溶解，并生成大量无色气泡的现象。
▲铝与盐酸的反应
与强碱反应：铝与强碱溶液的反应分为两步，首先铝与溶液中的水反应生成氢氧化铝和氢气，随后生成的氢氧化铝再与强碱反应生成可溶于水的偏铝酸钠，将两步反应合并，总化学方程式为：2Al+2NaOH+2H₂O=2NaAlO₂+3H₂↑。该反应中，铝同样逐渐溶解并产生气泡，体现了其不同于普通金属的特殊化学性质。
▲铝与氢氧化钠的反应
氢氧化铝：两性氢氧化物的代表
氢氧化铝是铝的重要氢氧化物，其两性特征比铝更为典型，是高中化学中两性氢氧化物的代表物质。
与酸反应：氢氧化铝能与强酸反应生成铝盐和水，例如与稀盐酸反应的化学方程式为：Al(OH)₃+3HCl=AlCl₃+3H₂O。该反应中，固体逐渐溶解，Al(OH)₃中的OH⁻与酸中的H⁺结合，表现出碱的通性。
▲氢氧化铝与盐酸的反应
与碱反应：氢氧化铝能与强碱溶液反应生成偏铝酸盐和水，例如与NaOH溶液反应的化学方程式为：Al(OH)₃+NaOH=NaAlO₂+2H₂O，此时Al(OH)₃可看作一元弱酸，能电离出H⁺与碱中的OH⁻结合，表现出酸的性质。
▲氢氧化铝与氢氧化钠的反应
VR数智课程助力实验探究
在探究铝的性质时，矩道高中化学VR/3D虚拟仿真实验室突破传统实验的局限，既能规避实验中剧烈反应以及强酸强碱的带来的风险，允许学生进行反复实验，自由选择实验步骤，强化对“两性”特征的认知；又可实时生成反应数据与反应方程式，大幅提升探究效率与知识内化效果。
