Question

某研究性學(xué)習(xí)小組設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)探究鋁等金屬的性質(zhì)：將鋁片（不除氧化膜）投入濃氯化銅溶液中，鋁表面很快出現(xiàn)一層海綿狀暗紅色物質(zhì)，接下來(lái)鋁片上產(chǎn)生大量氣泡．觸摸容器知溶液溫度迅速上升，收集氣體，檢驗(yàn)其具有可燃性．若用同樣的鋁片投入同濃度的硫酸銅溶液中，在短時(shí)間內(nèi)鋁片無(wú)明顯變化．
（1）鋁與氯化銅溶液能迅速反應(yīng)，而與同濃度的硫酸銅溶液在短時(shí)間內(nèi)不反應(yīng)的原因可能是______．
A．氯化銅溶液酸性比同濃度的硫酸銅溶液酸性強(qiáng)
B．硫酸銅水解生成硫酸使鋁鈍化
C．氯離子能破壞氧化鋁表面薄膜，而硫酸根離子不能
D．生成氯化鋁溶于水，而生成硫酸鋁不溶于水
請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)一個(gè)簡(jiǎn)單實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證你的選擇：______．
（2）鋁片表面出現(xiàn)的暗紅色物質(zhì)的過(guò)程中發(fā)生的離子反應(yīng)方程式是______． 用離子方程式解釋產(chǎn)生氣泡的原因：______．
（3）放出的氣體是______，請(qǐng)從有關(guān)物質(zhì)的濃度、能量、是否有電化學(xué)作用等分析開始階段產(chǎn)生氣體的速率不斷加快的原因是______．（寫出一點(diǎn)即可）
（4）某同學(xué)通過(guò)一定的實(shí)驗(yàn)操作，也能使鋁片與硫酸銅溶液反應(yīng)加快，他采取的措施可能是______．
A．用砂紙擦去鋁片表面的氧化膜后投入硫酸銅溶液中
B．把鋁片投入熱氫氧化鈉溶液中一段時(shí)間后，取出洗滌，再投入硫酸銅溶液中
C．向硫酸銅溶液中滴加氫氧化鈉溶液，再投入鋁片
D．在鋁片上捆上幾枚銅釘后投入同濃度的硫酸銅溶液中
（5）除去氧化鋁的鋁片與銅片為電極，在X電解質(zhì)溶液中構(gòu)成原電池，列表如下：

選項(xiàng)	鋁電極	電解質(zhì)	負(fù)極反應(yīng)	正極反應(yīng)
A	正極	NaOH	Al-3e-=Al3+	2H2O+2e-=2OH-+H2↑
B	負(fù)極	稀鹽酸	2Al-6e-=2Al3+	6H++6e-=3H2↑
C	正極	濃硝酸	Cu-2e--=Cu2+	2NO3-+4H+-4e-=2NO2↑+2H2O
D	負(fù)極	稀硝酸	Cu-2e-=Cu2+	2NO3-+8H+=2NO↑+4H2O+6e-

其中正確的是______，由此推知，金屬作電極不僅與本身性質(zhì)相關(guān)，而且與______有關(guān)．

Answer 1

【答案】分析：（1）金屬鋁的表面有一層致密的氧化物薄膜，結(jié)合氯化鋁和硫酸鋁陰離子的不同來(lái)分析；
（2）金屬鋁能置換銅鹽中的金屬銅，金屬鋁也能和酸反應(yīng)產(chǎn)生氫氣；
（3）溫度、濃度、原電池原理均能使化學(xué)反應(yīng)速率加快；
（4）根據(jù)原電池原理能加速金屬的腐蝕以及氧化鋁能和強(qiáng)堿反應(yīng)的性質(zhì)來(lái)回答；
（5）原電池的負(fù)極是氧化還原反應(yīng)中失電子的極．
解答：解：（1）金屬鋁的表面有一層致密的氧化物薄膜，氯化鋁和硫酸鋁陰離子的不同，氯離子能破壞氧化鋁表面薄膜，而硫酸根離子不能，
故答案為：C；在硫酸銅溶液中加入鋁片，無(wú)明顯現(xiàn)象，再加入氯化鈉（注意：不能加入鹽酸），若反應(yīng)明顯加快了，說(shuō)明上述推斷正確；
（2）金屬銅呈暗紅色，金屬鋁能置換銅鹽中的金屬銅，即2Al+3Cu²⁺=3Cu+2Al³⁺；氯化銅和硫酸銅均是強(qiáng)酸弱堿鹽，水解顯酸性，金屬鋁能和酸反應(yīng)產(chǎn)生氫氣，故答案為：Al³⁺+3H₂OAl（OH）₃+3H⁺，Cu²⁺+2H₂OCu（OH）₂+2H⁺，2Al+6H⁺=2Al³⁺+3H₂↑，
（3）金屬鋁能和酸反應(yīng)產(chǎn)生氫氣，溫度、濃度、原電池原理均能使化學(xué)反應(yīng)速率加快，開始階段產(chǎn)生氣體的速率不斷加快的原因是其中某一個(gè)或多個(gè)因素的結(jié)果，
故答案為：氫氣；隨著反應(yīng)進(jìn)行生成鋁離子濃度增大（或水解程度增大，產(chǎn)生大量H⁺或該反應(yīng)放熱，升高溫度反應(yīng)加快或銅與鋁構(gòu)成原電池，加快鋁失電子）；
（4）A、用砂紙擦去鋁片表面的氧化膜，再投入硫酸銅溶液中，形成鋁銅原電池，能加速金屬的腐蝕，故A正確；
B、氧化鋁能和強(qiáng)堿反應(yīng)，然后把鋁片投入投入硫酸銅溶液中，形成鋁銅原電池，能加速金屬的腐蝕，故B正確；
C、硫酸銅和氫氧化鈉發(fā)生復(fù)分解反應(yīng)生成氫氧化銅沉淀和硫酸鈉，再投入鋁片不反應(yīng)，故C錯(cuò)誤；
D、在鋁片上捆上幾枚銅釘后投入同濃度的硫酸銅溶液中，會(huì)形成銅、鋁、硫酸銅原電池，金屬鋁做負(fù)極，加快反應(yīng)速率，故D正確．
故答案為：ABD；
（5）鋁片與銅片為電極，電解質(zhì)溶液為鹽酸時(shí)，金屬鋁做負(fù)極，當(dāng)氫氧化鈉作電解質(zhì)時(shí)，仍是金屬鋁做負(fù)極，當(dāng)電解質(zhì)是濃硝酸時(shí)，金屬鋁和它鈍化，所以銅做負(fù)極了，得看自發(fā)的氧化還原反應(yīng)中失電子的單質(zhì)原子是誰(shuí)，故答案為：B；電解質(zhì)的性質(zhì)．
點(diǎn)評(píng)：本題考查了學(xué)生金屬鋁及其化合物的性質(zhì)，以實(shí)驗(yàn)題的形式出現(xiàn)，綜合性很強(qiáng)，難度較大．