Question

【題目】理科實(shí)驗(yàn)操作考試中，小明同學(xué)在做鋁和稀鹽酸反應(yīng)時(shí)無(wú)意中加入硫酸銅溶液，發(fā)現(xiàn)鋁片表面上產(chǎn)生氣泡速率明顯增快，對(duì)此他產(chǎn)生了興趣。

（提出問(wèn)題）硫酸銅溶液是不是此反應(yīng)的催化劑？硫酸銅溶液的體積對(duì)此實(shí)驗(yàn)有影響嗎？

（設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)1）室溫下，小明將過(guò)量、表面積相同已打磨的鋁片分別加入到6份30mL10﹪稀鹽酸中，并在每份中加入不同體積的硫酸銅飽和溶液，記錄獲得相同體積氫氣的時(shí)間，從而確定產(chǎn)生氫氣的速率。

實(shí)驗(yàn)混合溶液	1	2	3	4	5	6
硫酸銅飽和溶液/mL	0	0.5	2.5	5	10	20
水/mL	20	19.5	17.5	V	10	0

（1）上述表格中V＝__________。

（2）寫出鋁和稀鹽酸反應(yīng)的化學(xué)方程式__________。

（3）定量收集氫氣體積可用如圖__________（填字母序號(hào)）裝置。

（實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象）隨著硫酸銅溶液體積的增加，產(chǎn)生氫氣的速率先快后慢，且鋁片表面附著的紅色物質(zhì)逐漸增加。

（結(jié)論與解釋）

（4）隨著硫酸銅溶液體積的增加，反應(yīng)速率明顯變慢可能的原因是_______________。

（5）根據(jù)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象小明認(rèn)為硫酸銅溶液不是此反應(yīng)的催化劑，其原因是______________。

（實(shí)驗(yàn)反思）加快鋁和稀鹽酸反應(yīng)速率還可以采取的措施是（寫一點(diǎn)）_____________。

（設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)2）根據(jù)上述實(shí)驗(yàn)，小明認(rèn)為是鹽中的金屬離子影響了鋁和稀鹽酸的反應(yīng)速率；為了研究不同金屬離子對(duì)反應(yīng)的影響，小明同學(xué)繼續(xù)實(shí)驗(yàn)，取過(guò)量表面積相同的鋁片和30mL10﹪稀鹽酸混合后加入不同的鹽溶液，實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象如下（加號(hào)越多，代表反應(yīng)速率越快）。

實(shí)驗(yàn)	①	②	③	④	⑤
加入試劑0.5mL	水	5﹪NaCl溶液	5﹪Mg(NO3)2溶液	5﹪FeSO4溶液	5﹪CuSO4溶液
產(chǎn)生氣泡速率	+	+	+	++	+++

（6）上表中，用水進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的目的是_______________。

（7）上述實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)存在有缺陷，該缺陷是_____________。改進(jìn)實(shí)驗(yàn)后，仍符合上表中的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，可得到的實(shí)驗(yàn)結(jié)論是_________（寫一點(diǎn)）。

Answer 1

【答案】15 2Al+6HCl=2AlCl3+3H2↑ C 部分鋁和硫酸銅溶液發(fā)生了置換反應(yīng) CuSO4質(zhì)量發(fā)生了改變且和鋁發(fā)生了反應(yīng) 提高溫度或增大鹽酸濃度等 進(jìn)行對(duì)照 鋁片表面未經(jīng)過(guò)打磨 Na+、Mg2+對(duì)實(shí)驗(yàn)效果沒(méi)明顯效果或Fe2+、Cu2+能加快鋁和稀鹽酸反應(yīng)速率且Cu2+效果最好

【解析】

（1）要對(duì)比試驗(yàn)效果，除了硫酸銅物質(zhì)的量不一樣以外，要保證其它條件相同，而且是探究硫酸銅量的影響，每組鹽酸的量要保持相同，六組反應(yīng)的總體積也應(yīng)該相同，而硫酸銅溶液和水的總體積應(yīng)相同，第1組中硫酸銅0mL,水為20，那么總量為20mL,則V=20mL-5mL=15mL，故填：15.

（2）鋁和稀鹽酸反應(yīng)生成氯化鋁和氫氣，反應(yīng)的化學(xué)方程式為：2Al+ 6HCl=2AlCl3 + 3H2↑.

（3）氫氣的密度比水的小，從短管進(jìn)，水被從長(zhǎng)管排出，故定量收集氫氣體積可用如圖c裝置，故選：C。

（4）鋁比銅活潑，部分鋁和硫酸銅溶液發(fā)生了置換反應(yīng)，隨著硫酸銅溶液體積的增加，反應(yīng)速率明顯變慢，故填：部分鋁和硫酸銅溶液發(fā)生了置換反應(yīng)。

（5）根據(jù)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象小明認(rèn)為硫酸銅溶液不是此反應(yīng)的催化劑，其原因是硫酸銅質(zhì)量發(fā)生了改變且和鋁發(fā)生了反應(yīng)，故填：部分鋁和硫酸銅溶液發(fā)生了置換反應(yīng)。

[實(shí)驗(yàn)反思]加速鋁和稀鹽酸反應(yīng)速率還可以采取的措施是提高溫度,增大鹽酸濃度等，故填：提高溫度或增大鹽酸濃度等。

（6）用水進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的目的是進(jìn)行對(duì)照，故填：進(jìn)行對(duì)照。

（7）鋁化學(xué)性質(zhì)活潑，表面有一層氧化膜，上述實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)存有缺陷，該缺陷是鋁片未經(jīng)過(guò)表面打磨；改進(jìn)實(shí)驗(yàn)后，仍符合上表中的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，可得到的結(jié)論是:Na+ 、Mg2+ 對(duì)實(shí)驗(yàn)效果沒(méi)有明顯效果;Fe2+ 、Cu2+ 能加快鋁和稀鹽酸反應(yīng)的速率，且Cu2+效果最好，故填：Na+、Mg2+對(duì)實(shí)驗(yàn)效果沒(méi)明顯效果或Fe2+、Cu2+能加快鋁和稀鹽酸反應(yīng)速率且Cu2+效果最好。