Question

某興趣小組探究鋁及某鎂鋁合金的相關(guān)問題．
【探究一】鋁與銅鹽溶液的反應(yīng)
小爍同學(xué)設(shè)計兩種銅鹽溶液分別與金屬鋁片（經(jīng)打磨后）的反應(yīng)．現(xiàn)象如下：

	實驗一：4mL 8%的CuSO4溶液	實驗二：4mL 8%的CuCl2溶液
實驗現(xiàn)象	短時間無變化，數(shù)小時后鋁片上僅有少量紅色斑點	立即產(chǎn)生大量氣泡，鋁片上迅速有紅色銅出現(xiàn)

（1）實驗一中鋁與硫酸銅溶液反應(yīng)的化學(xué)方程式為

2Al+3CuSO₄═Al₂（SO₄）₃+3Cu

．
（2）實驗二中產(chǎn)生的氣體經(jīng)檢驗有爆鳴聲，該氣體為

氫氣

，還在鋁片表面觀察到藍色絮狀沉淀物，該物質(zhì)的化學(xué)式為

氫氧化銅

．
（3）對比實驗一、二后產(chǎn)生猜想：
①對鋁與硫酸銅溶液的反應(yīng)可能有抑制作用的離子是

硫酸根離子

；
②對鋁與硫酸銅溶液的反應(yīng)可能有促進作用的離子是

氯離子

．
（4）為進一步驗證上述猜想是否正確，設(shè)計如下實驗方案：
驗證猜想①的實驗設(shè)計：向4mL 8%的CuCl₂的溶液中加入1g硫酸鈉固體，再加入鋁片，觀察到反應(yīng)速率變慢．
驗證猜想②的實驗設(shè)計：

向4mL 8%的CuSO₄溶液中加入氯化鈉固體

，觀察到反應(yīng)速率明顯加快．
【探究二】某鎂鋁合金（M表示）中鋁含量的分析
【查詢資料】①鎂鋁合金國家質(zhì)量標準：鋁含量不能低于78%．
②2Al+2NaOH+2H₂O═2NaAlO₂+3H₂↑，鎂與NaOH溶液不反應(yīng)．
③該實驗環(huán)境大氣壓下，氫氣密度0.09g/L．
某研究小組設(shè)計如圖裝置進行實驗．
（5）傾斜 A 裝置使NaOH溶液（足量）與鎂鋁合金粉末（固體M）a g充分反應(yīng)，待反應(yīng)停止后，調(diào)整

水準管

，進入量氣管氣體的體積為V mL．若量氣管最大量程為100mL，則固體M中鋁的質(zhì)量不超過

0.0008V

g．
（6）若a=38mg，V=30.0mL，通過計算分析該合金是否符合國家標準．

Answer 1

分析：【探究一】（1）鋁與硫酸銅溶液反應(yīng)生成了銅和硫酸鋁，可以據(jù)此寫出該反應(yīng)的化學(xué)方程式；
（2）因為氯化銅是強酸弱堿鹽，水解出了H⁺，使溶液呈現(xiàn)酸性．鋁在酸性環(huán)境下產(chǎn)生了氫氣，同時使溶液中的氫氧根離子濃度增大，而使銅離子和氫氧根離子結(jié)合生成了氫氧化銅沉淀，可以據(jù)此解答該題；
（3）比較兩個實驗中的粒子可以知道，在實驗一中能夠干擾實驗的離子為硫酸根離子，而在實驗二中能夠促進實驗的離子為氯離子，可以據(jù)此解答該題；
（4）根據(jù)題中的猜想可以向硫酸銅溶液中加入氯化鈉來進行實驗；
【探究二】通過調(diào)整水準管的高低可以檢查生成氣體的體積，然后結(jié)合化學(xué)方程式可以求出鋁的質(zhì)量，可以據(jù)解答該題；
（6）將所給數(shù)值帶入（5）中的關(guān)系式中然后解答即可．

解答：解：【探究一】（1）鋁與硫酸銅溶液反應(yīng)生成了銅和硫酸鋁，該反應(yīng)的化學(xué)方程式為：2Al+3CuSO₄═3Cu+Al₂（SO₄）₃；
（2）因為氯化銅是強酸弱堿鹽，水解出了H⁺，使溶液呈現(xiàn)酸性．鋁在酸性環(huán)境下產(chǎn)生了氫氣，由于氫離子被消耗，所以同時使溶液中的氫氧根離子濃度增大，而銅離子和氫氧根離子結(jié)合生成了氫氧化銅沉淀，即鋁表面的藍色絮狀沉淀為氫氧化銅沉淀；
（3）比較兩個實驗中的粒子可以知道，在實驗一中能夠干擾實驗的離子為硫酸根離子，而在實驗二中能夠促進實驗的離子為氯離子，
故可以作出如下猜想：
①對鋁與硫酸銅溶液的反應(yīng)可能有抑制作用的離子是硫酸根離子；
②對鋁與硫酸銅溶液的反應(yīng)可能有促進作用的離子是氯離子；
（4）根據(jù)題中的猜想可以知道向4mL 8%的CuSO₄溶液中加入氯化鈉，觀察到反應(yīng)速率明顯加快；
【探究二】（5）通過調(diào)整水準管的高低可以檢查生成氣體的體積，
由題意可以知道生成氫氣的體積為VmL，即為0.001VL則設(shè)鋁的物質(zhì)的量為x
2Al+2NaOH+2H₂O═2NaAlO₂+3H₂↑
2                      67.2
x                      0.001VL

2

x

=

67.2

0.001V

解得：x=

2V

67200

mol
所以鋁的質(zhì)量為：

2V

67200

mol×27g/mol=0.0008Vg
（6）根據(jù)（5）中的解答可以知道鋁的質(zhì)量為：0.0008×30=0.024g
所以鋁的含量為：

24mg

30mg

×100%=80%＞78%，
故該合金是否符合國家標準．
故答案為：【探究一】（1）2Al+3CuSO₄═3Cu+Al₂（SO₄）₃；
（2）氫氣；氫氧化銅；
（3）①硫酸根離子；
②氯離子；
（4）向4mL 8%的CuSO₄溶液中加入氯化鈉；
【探究二】（5）水準管；0.0008V；
（6）符合國家標準．

點評：對于探究型實驗探究，要熟悉實驗探究的環(huán)節(jié)和方法，精心設(shè)計實驗方案，將所學(xué)過探究物質(zhì)的性質(zhì)或變化規(guī)律的技巧遷移至此，進行細心地探究實驗和觀察現(xiàn)象，再通過分析實驗現(xiàn)象，推斷、總結(jié)出該物質(zhì)的性質(zhì)或變化規(guī)律等．