某學生查得以下資料:在稀H
2SO
4溶液中,H
2SO
4產生了能夠自由移動的H
+和SO
42-,這樣的過程稱為電離,HCl、NaOH、KNO
3在水溶液中均發(fā)生電離.鋅與稀H
2SO
4、稀HCl反應的實質是:稀H
2SO
4、稀HCl電離出H
+,H
+與Al發(fā)生置換反應而生成H
2.研究表明,在其他條件相同時,同樣的鋁片與濃度相等的稀硫酸、稀鹽酸反應生成H
2的反應劇烈程度相等.濃度增大,則反應更劇烈.該學生在一次實驗中用鋁片分別跟H
+濃度相等的稀鹽酸、稀硫酸反應,結果發(fā)現(xiàn)鋁片跟稀鹽酸反應現(xiàn)象非常明顯,而跟稀硫酸卻幾乎不反應.這一結果和上述資料的記載不一致,是什么原因呢?為了尋找原因,該學生在教師指導下重新用純度極高的濃硫酸和濃鹽酸配制了一定濃度的稀溶液,然后加入規(guī)格(0.1×10×25mm)相同、純度≥99.5%的鋁片,驗證是否確實存在上述現(xiàn)象,實驗結果如下表:
酸及反應進程 |
1min |
2min |
5min |
15min |
20min |
a% HCl |
少量氣泡 |
較多氣泡 |
大量氣泡 |
反應劇烈 |
鋁片耗盡 |
b% H2SO4 |
均無明顯現(xiàn)象(無氣泡) |
c% H2SO4 |
均無明顯現(xiàn)象(無氣泡) |
注:a% HCl 與b% H
2SO
4中H
+濃度相同,c% H
2SO
4中H
+濃度大于a% HCl中H
+濃度.
(1)為了探究“鋁跟稀鹽酸、稀硫酸反應存在差異的原因”,你能對該原因作出哪些假設(或猜想)?
假設一:
Cl-促進金屬鋁表面的氧化膜與H+反應
Cl-促進金屬鋁表面的氧化膜與H+反應
;
假設二:
SO42-對金屬鋁表面的氧化膜與H+反應對起阻礙作用
SO42-對金屬鋁表面的氧化膜與H+反應對起阻礙作用
.
(2)請你設計一個實驗方案來驗證你的假設,寫出你的設計思路(或設計原理).
①向3支試管中分別加入5mL5%H2SO4溶液和已給鋁片,向其中一支加入少量的Na2SO4晶體,無明顯想象(同未加的對比);向另一支試管中加入少量的NaCl晶體,有氣泡產生(同未加的對比);②向2支試管中分別加入5mL10%HCl溶液和已給鋁片,向其中一支試管中加入少量的Na2SO4晶體,氣泡立即明顯減少(和另一支未加相比).
①向3支試管中分別加入5mL5%H2SO4溶液和已給鋁片,向其中一支加入少量的Na2SO4晶體,無明顯想象(同未加的對比);向另一支試管中加入少量的NaCl晶體,有氣泡產生(同未加的對比);②向2支試管中分別加入5mL10%HCl溶液和已給鋁片,向其中一支試管中加入少量的Na2SO4晶體,氣泡立即明顯減少(和另一支未加相比).
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