Question

5．以Al和不同的銅鹽溶液間的反應(yīng)為實驗對象，探索Al與不同銅鹽溶液反應(yīng)的多樣性．

實驗	向試管中加入2ml溶液	實驗現(xiàn)象
	實驗Ⅰ：0.5mol/LCuCl2溶液	15s：大量氣泡且有紅色物質(zhì)析出 60s：反應(yīng)進一步加快且反應(yīng)劇烈放熱，液體幾乎沸騰 120s：鋁片反應(yīng)完，試管中析出大量蓬松的紅色物質(zhì)
	實驗Ⅱ：0.5mol/LCuSO4溶液	15s 無明顯現(xiàn)象 60s：鋁片表面有極少氣泡 120s：有少量氣泡溢出，鋁片邊緣有很少紅色物質(zhì)生成

（1）對實驗Ⅰ進行研究②④
①實驗Ⅰ中生成紅色物質(zhì)的離子方程式為：2Al+3Cu²⁺=2Al³⁺+3Cu
②經(jīng)檢驗實驗Ⅰ中產(chǎn)生的氣體為氫氣，用離子方程式解釋溶液中存在H⁺的原因：Cu²⁺+2H₂O?Cu（OH）₂+2H⁺
③請寫出60s后反應(yīng)進一步加快可能的原因（寫出兩條）Cu和Al在酸性條件下形成原電池；反應(yīng)放熱，溫度升高速率加快
（2）對實驗Ⅱ進行研究
實驗Ⅱ反應(yīng)明顯比實驗Ⅰ緩慢，說明Al與不同的銅鹽溶液反應(yīng)呈現(xiàn)多樣性，其原因可能有：
假設(shè)一：SO₄^2-對Al與Cu²⁺的置換反應(yīng)存在一定的抑制作用．
假設(shè)二：Cl^-對Al與Cu²⁺的置換反應(yīng)存在促進作用
（3）為進一步研究上述假設(shè)，設(shè)計如下實驗：

實驗	向試管中加入2mL溶液	實驗現(xiàn)象
	實驗Ⅲ：0.5mol/LCuCl2溶液+1g Na2SO4固體	加入 Na2SO4固體后速率幾乎不變，仍有大量氣泡產(chǎn)生，紅色物質(zhì)生成且劇烈放熱，鋁片反應(yīng)完全，溶液沸騰
	實驗Ⅳ：0.5mol/L CuCl2溶液+5g Na2SO4固體	加入Na2SO4固體后速率幾乎不變，仍有大量氣泡產(chǎn)生，紅色物質(zhì)生成且劇烈放熱，鋁片反應(yīng)完全，溶液沸騰
	實驗Ⅴ：0.5mol/LCuSO4溶液+0.02mol NaCl固體	未加入 NaCl固體前幾乎沒現(xiàn)象，加入后，鋁片表面迅速產(chǎn)生大量氣體和紅色物質(zhì)，溶液溫度上升至沸騰，鋁反應(yīng)完全
	實驗Ⅵ：0.5mol/LCuSO4溶液+0.02mol NH4Cl固體	未加入 NH4Cl固體前幾乎沒現(xiàn)象，加入后，鋁片表面迅速產(chǎn)生大量氣體和紅色物質(zhì)，溶液溫度上升至沸騰，鋁反應(yīng)完全

實驗Ⅵ的設(shè)計目的是：對照實驗，排除Na⁺的干擾，證明Na⁺對該反應(yīng)不造成影響
其中，實驗Ⅰ與實驗Ⅲ、Ⅳ做對比，結(jié)論為：SO₄^2-對Al與Cu²⁺的置換反應(yīng)沒有抑制作用
其中，實驗Ⅱ與實驗Ⅴ、Ⅵ做對比，結(jié)論為：Cl^-對Al與Cu²⁺的置換反應(yīng)存在促進作用
（4）請設(shè)計實驗證明Cl^-對Al與H⁺的反應(yīng)同樣起到相似的作用：用砂紙打磨后的鋁片分別與H⁺濃度均為0.2mol/L的鹽酸和硫酸反應(yīng)，前者更劇烈．

Answer 1

分析 （1）①以Al和不同的銅鹽溶液間的反應(yīng)為實驗對象，實驗Ⅰ：0.5mol/LCuCl₂溶液，大量氣泡且有紅色物質(zhì)析出是鋁置換銅生成的銅單質(zhì)；
②經(jīng)檢驗實驗Ⅰ中產(chǎn)生的氣體為氫氣，活潑金屬反應(yīng)生成，說明溶液中存在氫離子，是銅離子水解的結(jié)果；
③60s：反應(yīng)進一步加快且反應(yīng)劇烈放熱，液體幾乎沸騰，說明反應(yīng)是放熱反應(yīng)，置換出的銅和鋁在電解質(zhì)溶液中析出原電池反應(yīng)；
（2）實驗Ⅱ反應(yīng)明顯比實驗Ⅰ緩慢，說明Al與不同的銅鹽溶液反應(yīng)呈現(xiàn)多樣性，實驗Ⅰ：0.5mol/LCuCl₂溶液，實驗Ⅱ：0.5mol/LCuSO₄溶液和鋁反應(yīng)氯離子和硫酸根離子對反應(yīng)影響；
（3）探究假設(shè)一：SO₄^2-對Al與Cu²⁺的置換反應(yīng)存在一定的抑制作用，假設(shè)二：Cl^-對Al與Cu²⁺的置換反應(yīng)存在促進作用，對比實驗需要加入氯化銨和氯化鈉物質(zhì)的量相同；
（4）請設(shè)計實驗證明Cl^-對Al與H⁺的反應(yīng)同樣起到相似的作用可以是利用氫離子濃度相同的硫酸和鹽酸對比實驗驗證氯離子影響大．

解答 解：（1）①實驗Ⅰ：0.5mol/LCuCl₂溶液，大量氣泡且有紅色物質(zhì)析出是鋁置換銅生成的銅單質(zhì)，反應(yīng)的離子方程式為：2Al+3Cu²⁺=2Al³⁺+3Cu，
故答案為：2Al+3Cu²⁺=2Al³⁺+3Cu；
②經(jīng)檢驗實驗Ⅰ中產(chǎn)生的氣體為氫氣，用離子方程式解釋溶液中存在H⁺的原因是銅離子水解的結(jié)果，Cu²⁺+2H₂O?Cu（OH）₂+2H⁺，
故答案為：Cu²⁺+2H₂O?Cu（OH）₂+2H⁺；
③60s：反應(yīng)進一步加快且反應(yīng)劇烈放熱，液體幾乎沸騰，說明反應(yīng)是放熱反應(yīng)，溫度升高速率加快，置換出的銅和鋁在電解質(zhì)溶液中析出原電池反應(yīng)加快反應(yīng)速率，
故答案為：Cu和Al在酸性條件下形成原電池；反應(yīng)放熱，溫度升高速率加快；
（2）實驗Ⅱ反應(yīng)明顯比實驗Ⅰ緩慢，說明Al與不同的銅鹽溶液反應(yīng)呈現(xiàn)多樣性，實驗Ⅰ：0.5mol/LCuCl₂溶液，實驗Ⅱ：0.5mol/LCuSO₄溶液和鋁反應(yīng)氯離子和硫酸根離子對反應(yīng)影響，假設(shè)一：SO₄^2-對Al與Cu²⁺的置換反應(yīng)存在一定的抑制作用，假設(shè)二：Cl^-對Al與Cu²⁺的置換反應(yīng)存在促進作用，
故答案為：Cl^-對Al與Cu²⁺的置換反應(yīng)存在促進作用；
（3）探究假設(shè)一：SO₄^2-對Al與Cu²⁺的置換反應(yīng)存在一定的抑制作用，假設(shè)二：Cl^-對Al與Cu²⁺的置換反應(yīng)存在促進作用，對比實驗需要加入氯化銨和氯化鈉物質(zhì)的量相同，實驗Ⅵ：0.5mol/LCuSO₄溶液加入0.02molNH₄Cl固體，未加入 NH₄Cl固體前幾乎沒現(xiàn)象，加入后，鋁片表面迅速產(chǎn)生大量氣體和紅色物質(zhì)，溶液溫度上升至沸騰，鋁反應(yīng)完全，設(shè)計目的是對照實驗，排除Na⁺的干擾，證明Na⁺對該反應(yīng)不造成影響，其中，實驗Ⅰ與實驗Ⅲ、Ⅳ做對比，結(jié)論為：SO₄^2-對Al與Cu²⁺的置換反應(yīng)沒有抑制作用，其中，實驗Ⅱ與實驗Ⅴ、Ⅵ做對比，結(jié)論為：Cl^-對Al與Cu²⁺的置換反應(yīng)存在促進作用，
故答案為：0.02mol；  對照實驗，排除Na⁺的干擾，證明Na⁺對該反應(yīng)不造成影響；SO₄^2-對Al與Cu²⁺的置換反應(yīng)沒有抑制作用；Cl^-對Al與Cu²⁺的置換反應(yīng)存在促進作用；
（4）請設(shè)計實驗證明Cl^-對Al與H⁺的反應(yīng)同樣起到相似的作用，可以利用氫離子濃度相同的硫酸和鹽酸，用砂紙打磨后的鋁片分別與H⁺濃度均為0.2mol/L的鹽酸和硫酸反應(yīng)，前者更劇烈，
故答案為：用砂紙打磨后的鋁片分別與H⁺濃度均為0.2mol/L的鹽酸和硫酸反應(yīng)，前者更劇烈．

點評 本題考查了物質(zhì)性質(zhì)的實驗驗證、對比試驗的分析判斷、過程分析和現(xiàn)象的理解應(yīng)用是解題關(guān)鍵，題目難度中等．