某學(xué)生查得以下資料:在稀H
2SO
4溶液中,H
2SO
4產(chǎn)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(yīng)的實(shí)質(zhì)是:稀H
2SO
4、稀HCl電離出H
+,H
+與Al發(fā)生置換反應(yīng)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(yīng)生成H
2的反應(yīng)劇烈程度相等.濃度增大,則反應(yīng)更劇烈.該學(xué)生在一次實(shí)驗(yàn)中用鋁片分別跟H
+濃度相等的稀鹽酸、稀硫酸反應(yīng),結(jié)果發(fā)現(xiàn)鋁片跟稀鹽酸反應(yīng)現(xiàn)象非常明顯,而跟稀硫酸卻幾乎不反應(yīng).這一結(jié)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(xué)生在教師指導(dǎo)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(yàn)證是否確實(shí)存在上述現(xiàn)象,實(shí)驗(yàn)結(jié)果如下表:
酸及反應(yīng)進(jìn)程 |
1min |
2min |
5min |
15min |
20min |
a% HCl |
少量氣泡 |
較多氣泡 |
大量氣泡 |
反應(yīng)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(yīng)存在差異的原因”,你能對該原因作出哪些假設(shè)(或猜想)?
假設(shè)一:
Cl-促進(jìn)金屬鋁表面的氧化膜與H+反應(yīng)
Cl-促進(jìn)金屬鋁表面的氧化膜與H+反應(yīng)
;
假設(shè)二:
SO42-對金屬鋁表面的氧化膜與H+反應(yīng)對起阻礙作用
SO42-對金屬鋁表面的氧化膜與H+反應(yīng)對起阻礙作用
.
(2)請你設(shè)計一個實(shí)驗(yàn)方案來驗(yàn)證你的假設(shè),寫出你的設(shè)計思路(或設(shè)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(chǎn)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(chǎn)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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