Question

15．為研究鋅和鋁的金屬活動性，某研究小組進(jìn)行了如下探究．
（1）小明設(shè)計的實驗方案：向表面積相同的鋁片和鋅粒中分別加入鹽酸．寫出鋅與鹽酸反應(yīng)的化學(xué)方程式Zn+2HCl═ZnCl₂+H₂↑．
（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氧化鋁（氧化膜），氧化鋁先與鹽酸反應(yīng)．
（3）小芳在（2）實驗中，還觀察到有“灰黑色沉淀”這一異常現(xiàn)象出現(xiàn)．
【提出問題】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)】鋁在顆粒較小時為灰黑色；AlCl₃為無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（或鋁和氯化鋁的混合物）；
假設(shè)b：該灰黑色沉淀可能含有AlCl₃；    假設(shè)c：該灰黑色沉淀可能含有難溶于酸的物質(zhì)．
【設(shè)計并完成實驗】取灰黑色沉淀分別進(jìn)行如下實驗．

實驗編號	實驗操作	實驗現(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	加入適量無水乙醇	固體部分溶解

【得出結(jié)論】由實驗①可判斷假設(shè)c不成立（填“成立”或“不成立”），再集合②和③可得出該灰黑色沉淀的成分是鋁和氯化鋁．
（4）你認(rèn)為①中小明的實驗?zāi)芊癖容^鋅和鋁的金屬活動性強(qiáng)弱？不能（填“能”或“不能”），分別從設(shè)計方法和操作可行性的角度，具體說明理由設(shè)計方法角度：小明的實驗方案中未控制金屬的純度，鹽酸的濃度等相關(guān)變量相同；
操作可行性角度：操作中難以做到鋁片和鋅粒的表面積相同．

Answer 1

分析 （1）鋅在金屬活動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，鋅與稀鹽酸反應(yīng)可生成氯化鋅和氫氣；
（2）鋁片表面的氧化鋁先與鹽酸反應(yīng)，反應(yīng)時生成水和氯化鋁，不放出氫氣；表面氧化鋁反應(yīng)后，鋁與鹽酸開始發(fā)生反應(yīng)；
（3）【提出合理假設(shè)】根據(jù)文獻(xiàn)對鋁及氯化鋁的介紹，可猜測黑色固體為未反應(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】實驗①出現(xiàn)的固體全部溶解的現(xiàn)象可說明“灰黑色沉淀”全部是可溶解于酸的固體所組成；實驗②和③說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）金屬的純度、鹽酸的濃度等相關(guān)變量都可能影響到反應(yīng)的速度，而小明的方案中對此都未做控制，致使影響因素過多而無法得到科學(xué)的判斷．

解答 解：（1）活潑金屬鋅與鹽酸發(fā)生置換反應(yīng)，生成氯化鋅和氫氣；
故答案為：Zn+2HCl═ZnCl₂+H₂↑；
（2）鹽酸先與鋁片表面的氧化鋁發(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)；
故答案為：未去膜的鋁片表面有氧化鋁（氧化膜），氧化鋁先與鹽酸反應(yīng)；
（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；
故答案為：鋁（或鋁和氯化鋁的混合物）；
【得出結(jié)論】實驗①加入適量稀鹽酸固體全部溶解，說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；實驗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，說明固體中還含有易溶于水和乙醇的氯化鋁，因此，通過三個實驗的探究可判斷沉淀為鋁和氯化鋁的混合物；
故答案為：不成立；鋁和氯化鋁；
（4）對于金屬純度的影響、所用鹽酸濃度的影響等，小明的方案中都沒進(jìn)行必要的控制且操作中也難以做到鋁片和鋅粒的表面積相同，所以不能據(jù)此實驗判斷兩金屬活動性的強(qiáng)弱；
故答案為：不能；設(shè)計方法角度：小明的實驗方案中未控制金屬的純度，鹽酸的濃度等相關(guān)變量相同；
操作可行性角度：操作中難以做到鋁片和鋅粒的表面積相同．

點評 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；對于受多種因素影響的實驗，在進(jìn)行對比實驗時，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．