Question

某化學學習小組對鋁與酸和堿的反應進行探究，過程如下．
實驗Ⅰ：
（1）取形狀、大小均相同的鋁絲分別與等體積的、pH相同的鹽酸、稀硫酸反應，隨反應進行，鹽酸中生成氣體的速率明顯比硫酸中生成氣體的速率快，對此原因，你認為合理的猜測是下列的

 

（填寫相應的字母）．
a．鹽酸的物質(zhì)的量濃度大于硫酸的物質(zhì)的量濃度     b．Cl^-能促進此反應的進行
c．SO₄^2-能抑制此反應的進行                    d．硫酸使鋁發(fā)生鈍化
（2）為了探究反應速率不同的原因，請你根據(jù)所提供的藥品，填寫實驗方案中的空白部分．
藥品：氯化鋁固體、硫酸鋁固體、硫酸銅固體、氯化銅固體、6mol/L鹽酸、3mol/L硫酸、，18.4mol/L硫酸、5mol/L硝酸．
方案：取兩支試管，首先同時分別加入形狀、大小均相同的鋁絲和等體積的

 

（填寫相應的試劑，下同），然后再向其中的一支試管中加入適量的

 

固體并振蕩使固體溶解，觀察實驗現(xiàn)象．
實驗探究：略．
實驗Ⅱ：
取足量的形狀、質(zhì)量均相同的鋁絲分別與等體積的6mol/L的鹽酸、6mol/L氫氧化鈉溶液反應，待反應停止后取出剩余的鋁絲洗凈、干燥、稱量，剩余鋁絲的質(zhì)量關系是前者

 

后者（填“大于”或“小于”或“等于”）；觀察反應后的液體，發(fā)現(xiàn)鋁與鹽酸反應后所得的液體是黑色渾濁的，試管底部有少量黑色沉淀，對此現(xiàn)象，同學們進行了如下探究：
（1）提出猜想
同學們查找資料后獲得如下信息：工業(yè)上用電解法冶煉鋁所用的原料氧化鋁是從鋁土礦中提取的，所以得到的氧化鋁中可能還含有微量的氧化鐵和二氧化硅兩種雜質(zhì)，據(jù)此，同學們提出如下猜想：
猜想1：此黑色固體是鐵單質(zhì)，可能是電解得到的鋁與雜質(zhì)反應生成的，相應的化學反應方程式為

 

；
猜想2：此黑色固體是硅單質(zhì)，是電解得到的鋁與二氧化硅反應生成的；
猜想3：此黑色固體是鋁單質(zhì)，是鋁與鹽酸反應時因反應過快而變成粉末分散到溶液中；
猜想4：此黑色固體可能是上述若干種單質(zhì)組成的混合物．
（2）設計實驗方案并完成相關實驗：
為了探究少量黑色沉淀的成分，將反應后所得的液體進行

 

、

 

（填基本操作），分別取少量固體置于兩支試管中，完成下列實驗：
①向其中的一支試管中加入足量的稀鹽酸，觀察固體是否溶解．實驗時發(fā)現(xiàn)固體完全溶解，證明猜想

 

一定不正確（填“1”、“2”、“3”、“4”）．
②向另一試管中加入足量的氫氧化鈉溶液，觀察固體是否溶解．實驗時發(fā)現(xiàn)固體完全溶解，證明猜想

 

一定不正確（填“1”、“2”、“3”、“4”）．
（3）得出結論
綜合實驗①②的現(xiàn)象，可推知猜想

 

（填“1”、“2”、“3”、“4”）是正確的，固體溶解在氫氧化鈉溶液中的離子方程式為：

 

．

Answer 1

考點：探究影響化學反應速率的因素

專題：實驗設計題

分析：實驗I：（1）比較鹽酸和稀硫酸的不同點進行猜測；
（2）取酸和具有和酸不同離子的鹽進行實驗比較分析；
實驗II：根據(jù)反應方程式判斷；
（1）根據(jù)鋁熱反應寫出反應方程式；
（2）根據(jù)操作的目的是將固體與液體分離來選擇合適的實驗操作；根據(jù)實驗現(xiàn)象證明猜想；
（3）根據(jù)實驗不同現(xiàn)象判斷正誤并寫出氧化鋁和氫氧化鈉反應的離子方程式．

解答： 解：實驗I：（1）取形狀、大小均相同的鋁絲分別與等體積的、PH相同的鹽酸、稀硫酸反應，不同點是鹽酸中含有氯離子，硫酸中含有硫酸根離子，所以猜測是氯離子促進反應，硫酸根離子抑制反應，
故選bc；
（2）選取酸，然后向酸中加入含有不同陰離子的鹽并振蕩使固體溶解，觀察實驗現(xiàn)象，從而確定影響因素，
故答案為：3mol/LH₂SO₄、氯化鋁固體（或6mol/LHCl、硫酸鋁固體）；
實驗II：由反應2Al+6HCl=2AlCl₃+H₂↑ 2Al+2NaOH+2H₂O=2NaAlO₂+3H₂↑可知，
消耗相同物質(zhì)的量的鹽酸和氫氧化鈉，加鹽酸溶液的試管中參加反應的鋁少，剩余的鋁多，
故答案為：大于；
（1）在高溫條件下，鋁和氧化鐵反應生成鐵和氧化鋁，反應方程式為：2Al+Fe₂O₃

高溫  .

2Fe+Al₂O₃，
故答案為：2Al+Fe₂O₃

高溫  .

2Fe+Al₂O₃ ．
（2）為了探究少量黑色沉淀的成分，故需將固體與溶液分離，采取的操作應為過濾，由于固體上有溶液殘留，故還應洗滌，故答案為：過濾，洗滌；
①向其中的一支試管中加入足量的稀鹽酸，實驗時發(fā)現(xiàn)固體完全溶解，說明固體都是金屬單質(zhì)，所以證明猜想 2一定不正確，故答案為：2；
②向另一試管中加入足量的氫氧化鈉溶液，實驗時發(fā)現(xiàn)固體完全溶解，鋁和硅都能與氫氧化鈉反應，根據(jù)實驗現(xiàn)象證明猜想 1一定不正確，故答案為：1；
（3）綜合實驗①②的現(xiàn)象，可推知猜想3是正確的；鋁和氫氧化鈉反應生成偏鋁酸鈉和氫氣，
故答案為：3；2Al+2OH^-+2H₂O=2AlO₂^-+3H₂↑．

點評：本題考查了鋁及其化合物性質(zhì)的實驗，難度不大，注意鋁和氫氧化鈉溶液反應方程式的書寫，水作反應物參加反應．