Question

14．為研究鋅和鋁的金屬活動(dòng)性，某研究小組進(jìn)行了如下探究．
（1）小明設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)方案：向表面積相同的鋁片和鋅粒中分別加入鹽酸．寫(xiě)出鋁與鹽酸反應(yīng)的化學(xué)方程式：2Al+6HCl═2AlCl₃+3H₂↑．
（2）小芳將去膜和未去膜的鋁片分別放入鹽酸中，發(fā)現(xiàn)前者比后者反應(yīng)快，原因是未去膜的鋁片表面有Al₂O₃（填化學(xué)式），
（3）小芳在（2）實(shí)驗(yàn)中，還觀察到有“灰黑色沉淀”這一異�，F(xiàn)象出現(xiàn)．
【提出問(wèn)題】鋁與鹽酸反應(yīng)出現(xiàn)的灰黑色沉淀的組成是什么？
【查閱文獻(xiàn)】鋁在顆粒較小時(shí)為灰黑色；氯化鋁為無(wú)色透明晶體或白色而微帶淺黃色的固體，易溶于水和乙醇．
【提出合理假設(shè)】假設(shè)a：該灰黑色沉淀可能含有鋁；
假設(shè)b：該灰黑色沉淀可能含有氯化鋁和鋁；
假設(shè)c：該灰黑色沉淀可能含有難溶于酸的物質(zhì)．
【設(shè)計(jì)并完成實(shí)驗(yàn)】取灰黑色沉淀分別進(jìn)行如下實(shí)驗(yàn)．

實(shí)驗(yàn)編號(hào)	實(shí)驗(yàn)操作	實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象
①	加入適量稀鹽酸	有微量氣泡，固體全部溶解，得到澄清溶液
②	加入適量蒸餾水	固體部分溶解
③	加入適量無(wú)水乙醇	固體部分溶解

【得出結(jié)論】由實(shí)驗(yàn)①可判斷假設(shè)c不成立，再集合②和③可得出假設(shè)b成立．
（4）若①中小明的實(shí)驗(yàn)?zāi)鼙容^鋅和鋁的金屬活動(dòng)性強(qiáng)弱，其所依據(jù)的現(xiàn)象是產(chǎn)生氣泡的速率，從操作可行性的角度，你認(rèn)為比較難以控制鋁片和鋅粒的表面積相同； 從設(shè)計(jì)方法的角度，你認(rèn)為還需要控制金屬的純度，鹽酸的濃度等變量．

Answer 1

分析 （1）鋁在金屬活動(dòng)性順序表中位于氫之前，為活潑金屬，根據(jù)活潑金屬可置換出酸中的氫，鋁與稀鹽酸反應(yīng)可生成氯化鋁和氫氣；
（2）根據(jù)鋁片表現(xiàn)的氧化鋁先與鹽酸反應(yīng)，反應(yīng)時(shí)生成水和氯化鋁，不放出氫氣分析；
（3）【提出合理假設(shè)】根據(jù)文獻(xiàn)對(duì)鋁及氯化鋁的介紹，可猜測(cè)黑色固體為未反應(yīng)的鋁粉或鋁粉與未完全溶解的氯化鈉的混合物；
【得出結(jié)論】實(shí)驗(yàn)①出現(xiàn)的固體全部溶解的現(xiàn)象可說(shuō)明“灰黑色沉淀”全部是可溶解于酸的固體所組成；實(shí)驗(yàn)②和③說(shuō)明了固體中含有能溶解于水和乙醇的物質(zhì)，氯化鋁易溶于水和乙醇；
（4）金屬的表面積、鹽酸的濃度等相關(guān)變量都可能影響到反應(yīng)的速度，而小明的方案中對(duì)此都未做控制，致使影響因素過(guò)多而無(wú)法得到科學(xué)的判斷．

解答 解：（1）活潑金屬鋁與鹽酸發(fā)生置換反應(yīng)，生成氯化鋁和氫氣，反應(yīng)的化學(xué)方程式為：2Al+6HCl═2AlCl₃+3H₂↑，
故答案為：2Al+6HCl═2AlCl₃+3H₂↑；
（2）鹽酸先與鋁片表現(xiàn)的氧化鋁發(fā)生反應(yīng)，待氧化鋁除去后，鋁與稀鹽酸接觸而發(fā)生反應(yīng)，所以鋁比鋅和稀鹽酸反應(yīng)的速度慢；
故答案為：Al₂O₃；
（3）提出合理假設(shè)鋁的小顆粒呈黑色與反應(yīng)中出現(xiàn)的“灰黑色沉淀”顏色相近，可猜測(cè)灰黑色可能為未完全反應(yīng)的鋁或是鋁與未完全溶解的氯化鋁的混合物，結(jié)合假設(shè)bc，故答案為：鋁；
設(shè)計(jì)并完成實(shí)驗(yàn)取灰黑色沉淀分別進(jìn)行如下實(shí)驗(yàn)：
實(shí)驗(yàn)①加入適量稀鹽酸固體全部溶解，說(shuō)明該灰黑色沉淀不含有難溶于酸的物質(zhì)，即猜想c不能成立；實(shí)驗(yàn)②加入適量的水和③加入適量的乙醇都可觀察到有固體物質(zhì)被溶解，說(shuō)明固體中還含有易溶于水和乙醇的氯化鋁，因此，通過(guò)三個(gè)實(shí)驗(yàn)的探究可判斷沉淀為鋁和氯化鋁的混合物，
故答案為：稀鹽酸；固體部分溶解；
（4）根據(jù)金屬和酸產(chǎn)生氣泡的速率判斷金屬的活動(dòng)性強(qiáng)弱；對(duì)于金屬表面積的影響、所用鹽酸濃度的影響等，小明的方案中都沒(méi)進(jìn)行必要的控制，所以不能據(jù)此實(shí)驗(yàn)判斷兩金屬活動(dòng)性的強(qiáng)弱；
故答案為：產(chǎn)生氣泡的速率； 鋁片和鋅粒的表面積相同；金屬的純度，鹽酸的濃度等．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了鋁金屬及其化合物的性質(zhì)，題目難度中等，注意；對(duì)于受多種因素影響的實(shí)驗(yàn)，在進(jìn)行對(duì)比實(shí)驗(yàn)時(shí)，除所要探究的影響因素外，其它影響因素應(yīng)控制相同；本題對(duì)學(xué)生的思維能力提出了較高的要求，有利于培養(yǎng)學(xué)生的邏輯推理能力．