Question

7．某課外實(shí)驗(yàn)小組欲探究鋁和銅的金屬性（原子失電子能力）強(qiáng)弱，同學(xué)們提出了如下實(shí)驗(yàn)方案：
A．比較鋁和銅的硬度和熔點(diǎn)；
B．比較二者在稀硫酸中的表現(xiàn)；
C．用鋁片、銅片、硫酸鋁溶液、硫酸銅溶液，比較二者的活動(dòng)性；
D．分別做鋁片、銅片與NaOH溶液反應(yīng)的實(shí)驗(yàn)；
E．分別做Al（OH）₃和Cu（OH）₂與NaOH溶液反應(yīng)的實(shí)驗(yàn)；
F．比較Al（OH）₃和Cu（OH）₂的熱穩(wěn)定性；
G．將鋁片、銅片用導(dǎo)線連接后共同浸入濃硝酸中，接入電流計(jì)，觀察電流方向．
（1）你認(rèn)為上述方案中能達(dá)到實(shí)驗(yàn)?zāi)康挠蠦C；
（2）上述7個(gè)方案中除G外，可以設(shè)計(jì)成電池反應(yīng)的還有BCD；
（3）寫出D方案中反應(yīng)的化學(xué)方程式2Al+2NaOH+2H₂O=2NaAlO₂+3H₂↑或2Al+2NaOH+6H₂O=2Na[Al（OH）₄]+3H₂↑；
（4）G方案中，因?yàn)殇X片在濃硝酸中發(fā)生鈍化，故電池的負(fù)極是銅片；寫出該電池總反應(yīng)的離子方程式Cu+4H⁺+2NO₃=Cu²⁺+2NO₂↑+2H₂O．

Answer 1

分析 （1）比較金屬性強(qiáng)弱，可以根據(jù)金屬與酸反應(yīng)的劇烈沉淀、構(gòu)成原電池的負(fù)極等方面分析，而與硬度、熔沸點(diǎn)及氫氧化物的穩(wěn)定性等無關(guān)，據(jù)此進(jìn)行解答；
（2）原電池為將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的裝置，所涉及反應(yīng)為自發(fā)進(jìn)行的氧化反應(yīng)，以此解答該題；
（3）銅不與氫氧化鈉溶液反應(yīng)，鋁與氫氧化鈉溶液反應(yīng)生成2Na[Al（OH）₄]和氫氣，據(jù)此寫出反應(yīng)的化學(xué)方程式；
（4）鋁在濃硝酸中發(fā)生鈍化，銅能夠別濃硝酸氧化生成硝酸銅、二氧化氮?dú)怏w和水，則銅為原電池的負(fù)極．

解答 解：（1）A．鋁和銅的硬度和熔點(diǎn)與金屬性強(qiáng)弱無關(guān)，故A錯(cuò)誤；
B．金屬性越強(qiáng)，與酸反應(yīng)越劇烈，可通過比較Cu、Al在稀硫酸中的表現(xiàn)判斷其金屬性強(qiáng)弱，故B正確；
C．用鋁片、銅片、硫酸鋁溶液、硫酸銅溶液，根據(jù)是否發(fā)生置換反應(yīng)可比較二者的活動(dòng)性，故C正確；
D．Al與氫氧化鈉溶液反應(yīng)是鋁的化學(xué)性質(zhì)，與金屬活潑性無關(guān)，根據(jù)根據(jù)是否與氫氧化鈉溶液反應(yīng)判斷金屬性強(qiáng)弱，故D錯(cuò)誤；
E．氫氧化鋁為兩性氫氧化物，能夠與氫氧化鈉溶液反應(yīng)，與金屬性強(qiáng)弱無關(guān)，不能根據(jù)是否與NaOH溶液反應(yīng)判斷金屬性強(qiáng)弱，故E錯(cuò)誤；
F．Al（OH）₃和Cu（OH）₂的熱穩(wěn)定性與金屬性強(qiáng)弱無關(guān)，無法據(jù)此判斷金屬性強(qiáng)弱，故F錯(cuò)誤；
G．將鋁片、銅片用導(dǎo)線連接后共同浸入濃硝酸中，接入電流計(jì)，觀察電流方向，由于鋁與濃硝酸發(fā)生鈍化，銅為負(fù)極，無法據(jù)此判斷金屬性強(qiáng)弱，故G錯(cuò)誤；
故答案為：BC；
（2）能夠設(shè)計(jì)成原電池的反應(yīng)必須為自發(fā)進(jìn)行的氧化還原反應(yīng)，則滿足體積的有：B．比較二者在稀硫酸中的表現(xiàn)、C．用鋁片、銅片、硫酸鋁溶液、硫酸銅溶液，比較二者的活動(dòng)性、D．分別做鋁片、銅片與NaOH溶液反應(yīng)的實(shí)驗(yàn)；而A．比較鋁和銅的硬度和熔點(diǎn)、E．分別做Al（OH）₃和Cu（OH）₂與NaOH溶液反應(yīng)的實(shí)驗(yàn)、F．比較Al（OH）₃和Cu（OH）₂的熱穩(wěn)定性不滿足，
故答案為：BCD；
（3）D方案中，Cu不與氫氧化鈉溶液反應(yīng)，Al與NaOH溶液反應(yīng)的化學(xué)方程式為2Al+2NaOH+2H₂O=2NaAlO₂+3H₂↑或2Al+2NaOH+6H₂O=2Na[Al（OH）₄]+3H₂↑，
故答案為：2Al+2NaOH+2H₂O=2NaAlO₂+3H₂↑或2Al+2NaOH+6H₂O=2Na[Al（OH）₄]+3H₂↑；
（4）G方案中，因?yàn)殇X片在濃硝酸中發(fā)生鈍化，該電池的負(fù)極是銅片，銅與濃硝酸反應(yīng)生成硝酸銅、二氧化氮和水，該電池總反應(yīng)的離子方程式：Cu+4H⁺+2NO₃=Cu²⁺+2NO₂↑+2H₂O，
故答案為：鈍化；銅片； Cu+4H⁺+2NO₃=Cu²⁺+2NO₂↑+2H₂O．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了性質(zhì)實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)，題目難度中等，設(shè)計(jì)原電池原理、金屬性強(qiáng)弱比較、氧化還原反應(yīng)等知識(shí)，明確判斷金屬性強(qiáng)弱的方法為解答關(guān)鍵，注意掌握原電池的構(gòu)成條件，試題培養(yǎng)了學(xué)生的分析、理解能力及靈活應(yīng)用能力．