Question

【題目】以Al和不同的銅鹽溶液間的反應(yīng)為實(shí)驗(yàn)對(duì)象，探索Al與不同銅鹽溶液反應(yīng)的多樣性。

實(shí)驗(yàn)	向試管中加入2ml溶液	實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象
	實(shí)驗(yàn)Ⅰ：0.5mol/LCuCl2溶液	15s：大量氣泡且有紅色物質(zhì)析出 60s：反應(yīng)進(jìn)一步加快且反應(yīng)劇烈放熱，液體幾乎沸騰 120s：鋁片反應(yīng)完，試管中析出大量蓬松的紅色物質(zhì)
	實(shí)驗(yàn)Ⅱ：0.5mol/LCuSO4溶液	15s 無(wú)明顯現(xiàn)象 60s：鋁片表面有極少氣泡 120s：有少量氣泡溢出，鋁片邊緣有很少紅色物質(zhì)生成

（1）對(duì)實(shí)驗(yàn)Ⅰ進(jìn)行研究②④

①實(shí)驗(yàn)Ⅰ中生成紅色物質(zhì)的離子方程式為：____________________________

經(jīng)檢驗(yàn)實(shí)驗(yàn)Ⅰ中產(chǎn)生的氣體為氫氣，用離子方程式解釋溶液中存在H+的原因：_____________________

③請(qǐng)寫(xiě)出60s后反應(yīng)進(jìn)一步加快可能的原因（寫(xiě)出兩條）_____________________________

(2)對(duì)實(shí)驗(yàn)Ⅱ進(jìn)行研究

實(shí)驗(yàn)Ⅱ反應(yīng)明顯比實(shí)驗(yàn)Ⅰ緩慢，說(shuō)明Al與不同的銅鹽溶液反應(yīng)呈現(xiàn)多樣性，其原因可能有：

假設(shè)一：SO42-對(duì)Al與Cu2+的置換反應(yīng)存在一定的抑制作用。

假設(shè)二：________________________

(3)為進(jìn)一步研究上述假設(shè)，設(shè)計(jì)如下實(shí)驗(yàn)：

實(shí)驗(yàn)	向試管中加入2mL溶液	實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象
	實(shí)驗(yàn)Ⅲ：0.5mol/LCuCl2溶液+1g Na2SO4固體	加入 Na2SO4固體后速率幾乎不變，仍有大量氣泡產(chǎn)生，紅色物質(zhì)生成且劇烈放熱，鋁片反應(yīng)完全，溶液沸騰
	實(shí)驗(yàn)Ⅳ：0.5mol/L CuCl2溶液+5g Na2SO4固體	加入Na2SO4固體后速率幾乎不變，仍有大量氣泡產(chǎn)生，紅色物質(zhì)生成且劇烈放熱，鋁片反應(yīng)完全，溶液沸騰
	實(shí)驗(yàn)Ⅴ：0.5mol/LCuSO4溶液+0.02mol NaCl固體	未加入 NaCl固體前幾乎沒(méi)現(xiàn)象，加入后，鋁片表面迅速產(chǎn)生大量氣體和紅色物質(zhì)，溶液溫度上升至沸騰，鋁反應(yīng)完全
	實(shí)驗(yàn)Ⅵ：0.5mol/LCuSO4溶液+_________ NH4Cl固體	未加入 NH4Cl固體前幾乎沒(méi)現(xiàn)象，加入后，鋁片表面迅速產(chǎn)生大量氣體和紅色物質(zhì)，溶液溫度上升至沸騰，鋁反應(yīng)完全

_____________________________________

其中，實(shí)驗(yàn)Ⅰ與實(shí)驗(yàn)Ⅲ、Ⅳ做對(duì)比，結(jié)論為：______________________________________

其中，實(shí)驗(yàn)Ⅱ與實(shí)驗(yàn)Ⅴ、Ⅵ做對(duì)比，結(jié)論為：______________________________________

（4）請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)證明Cl-對(duì)Al與H+的反應(yīng)同樣起到相似的作用：_________________

Answer 1

【答案】 2Al+ 3Cu2+ = 2Al3+ + 3Cu Cu和Al在酸性條件下形成原電池；反應(yīng)放熱，溫度升高速率加快（其它合理答案均給分） 假設(shè)二：Cl-對(duì)Al與Cu2+的置換反應(yīng)存在促進(jìn)作用 0.02mol 對(duì)照實(shí)驗(yàn)，排除Na+的干擾，證明Na+對(duì)該反應(yīng)不造成影響； SO42-對(duì)Al與Cu2+的置換反應(yīng)沒(méi)有抑制作用 Cl-對(duì)Al與Cu2+的置換反應(yīng)存在促進(jìn)作用 用砂紙打磨后的鋁片分別與H+濃度均為0.2mol/L的鹽酸和硫酸反應(yīng)，前者更劇烈（其它合理答案均給分）

【解析】（1）①因Al比Cu活潑，實(shí)驗(yàn)Ⅰ中生成的紅色物質(zhì)應(yīng)為Cu，發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為2Al+ 3Cu2+ = 2Al3+ + 3Cu；

②Cu2+的水解，使得溶液中存在H+的，水解反應(yīng)離子方程式為Cu2++2H2OCu(OH)2+2H+；

③結(jié)合影響反應(yīng)速率的因素可知，60s后Al與置換出的Cu在酸性條件下形成原電池或反應(yīng)放熱，溫度升高速率加快均能使反應(yīng)加快；

(2)根據(jù)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象可知，如果存在SO42-對(duì)Al與Cu2+的置換反應(yīng)存在一定的抑制作用，則同樣有Cl-對(duì)Al與Cu2+的置換反應(yīng)存在促進(jìn)作用的可能；

(3)為保證反應(yīng)前溶液中Cl-濃度相等，實(shí)驗(yàn)Ⅵ應(yīng)添加0.2molNH4Cl固體；設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)Ⅵ的目的是通過(guò)對(duì)照實(shí)驗(yàn)，排除Na+的干擾，證明Na+對(duì)該反應(yīng)不造成影響；其中，實(shí)驗(yàn)Ⅰ與實(shí)驗(yàn)Ⅲ、Ⅳ做對(duì)比，結(jié)論為：SO42-對(duì)Al與Cu2+的置換反應(yīng)沒(méi)有抑制作用；實(shí)驗(yàn)Ⅱ與實(shí)驗(yàn)Ⅴ、Ⅵ做對(duì)比，結(jié)論為：Cl-對(duì)Al與Cu2+的置換反應(yīng)存在促進(jìn)作用；

（4）用砂紙打磨后的鋁片分別與H+濃度均為0.2mol/L的鹽酸和硫酸反應(yīng)，前者更劇烈，即可說(shuō)明Cl-對(duì)Al與H+的反應(yīng)同樣起到相似的作用。