Question

【題目】理科實(shí)驗(yàn)操作考試中，小明同學(xué)在做鋁和稀鹽酸反應(yīng)時(shí)無意中加入幾滴硫酸銅溶液，發(fā)現(xiàn)鋁片表面產(chǎn)生氣泡速率明顯增快，對此他產(chǎn)生了興趣。

（提出問題）硫酸銅溶液是不是此反應(yīng)的催化劑?硫酸銅溶液的體積對此實(shí)驗(yàn)有影響嗎?

（設(shè)計(jì)并實(shí)驗(yàn)）室溫下，小明將過量、表面積相同已打磨的鋁片分別加入到6份30mL10%稀鹽酸中，并在每份中加入不同體積的硫酸銅飽和溶液，記錄獲得相同體積氫氣的時(shí)間，從而確定產(chǎn)生氫氣的速率。

實(shí)驗(yàn)混合溶液	1	2	3	4	5	6
飽和硫酸銅溶液/mL	0	0.5	2.5	5	10	20
水/mL	20	19.5	17.5	V	10	0

（1）如表表格中V=____________；

（2）寫出鋁和稀鹽酸反應(yīng)的化學(xué)方程式____________:

（3）定量收集氫氣體積可用如圖____________（填寫字母序號）裝置。

（實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象）隨著硫酸銅溶液體積的增加，產(chǎn)生氫氣的速率先加快后明顯減慢，且鋁片表面附著的紅色物質(zhì)逐漸增加。

（結(jié)論與解釋）

（4）隨著硫酸銅體積的增加，反應(yīng)速率明顯變慢可能的原因是____________；

（5）根據(jù)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象小明認(rèn)為硫酸銅溶液不是此反應(yīng)的催化劑，其原因是____________；

（實(shí)驗(yàn)反思）加速鋁和稀硫酸反應(yīng)速率還可以采取的措施是（寫出一點(diǎn)）____________

（若正確回答下列小題獎(jiǎng)勵(lì)4分，化學(xué)試卷不超過60分）

（實(shí)驗(yàn)拓展）根據(jù)上述實(shí)驗(yàn),小明認(rèn)為是鹽中的金屬離子影響了鋁和稀鹽酸的反應(yīng)速率;為了研究不同金屬離子對反應(yīng)的影響,小明同學(xué)繼續(xù)實(shí)驗(yàn),取過量表面積相同的鋁片和30mL10%稀鹽酸混合后加入不同的鹽溶液,實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象如表（加號越多,代表反應(yīng)速率越快）:

	實(shí)驗(yàn)1	實(shí)驗(yàn)2	實(shí)驗(yàn)3	實(shí)驗(yàn)4	實(shí)驗(yàn)5
加入試劑0.5mL	水	5%NaCl溶液	5%Mg（NO3）2溶液	5%FeSO4溶液	5%CuSO4溶液
產(chǎn)生氣泡速率	+	+	+	++	+++

（6）如表中，用水進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的目的___；

（7）上述實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)存有缺陷，該缺陷是___；實(shí)驗(yàn)改進(jìn)后，任符合上表中的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，可得到的實(shí)驗(yàn)結(jié)論是：①____________；②____________.

Answer 1

【答案】15 2Al+6HCl═2AlCl3+3H2↑ c 部分鋁和硫酸銅溶液發(fā)生了置換反應(yīng) 硫酸銅質(zhì)量發(fā)生了改變且和鋁發(fā)生了反應(yīng) 提高溫度，增大鹽酸濃度等 進(jìn)行對照 鋁片未經(jīng)過表面打磨 Na+、Mg2+ 對實(shí)驗(yàn)效果沒有明顯效果 Fe2+、Cu2+能加快鋁和稀鹽酸反應(yīng)的速率，且Cu2+ 效果最好

【解析】

（1）要對比試驗(yàn)效果，除了反應(yīng)的物質(zhì)的量不一樣以外，要保證其它條件相同，而且是探究硫酸銅量的影響，每組鹽酸的量要保持相同，六組反應(yīng)的總體積也應(yīng)該相同，而硫酸銅溶液和水的總量應(yīng)相同，第1組中硫酸銅0mL，水為20，那么總量為20mL，則V=20mL-5mL=15mL；
（2）鋁和稀鹽酸反應(yīng)生成氯化鋁和氫氣，反應(yīng)的化學(xué)方程式為：2Al+6HCl═2AlCl3+3H2↑．
（3）氫氣的密度比水的小，從短管進(jìn)，水被從長管排出，故定量收集氫氣體積可用如圖c裝置．
（4）鋁比銅活潑，部分鋁和硫酸銅溶液發(fā)生了置換反應(yīng)，隨著硫酸銅溶液體積的增加，反應(yīng)速率明顯變慢；
（5）根據(jù)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象小明認(rèn)為硫酸銅溶液不是此反應(yīng)的催化劑，其原因是硫酸銅質(zhì)量發(fā)生了改變且和鋁發(fā)生了反應(yīng)；
[實(shí)驗(yàn)反思]加速鋁和稀鹽酸反應(yīng)速率還可以采取的措施是提高溫度，增大鹽酸濃度等；
（6）用水進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的目的是進(jìn)行對照；
（7）鋁化學(xué)性質(zhì)活潑，表面有一層氧化膜，上述實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)存有缺陷，該缺陷是鋁片未經(jīng)過表面打磨；改進(jìn)實(shí)驗(yàn)后，仍符合上表中的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，可得到的結(jié)論是：①Na+、Mg2+ 對實(shí)驗(yàn)效果沒有明顯效果；②Fe2+、Cu2+能加快鋁和稀鹽酸反應(yīng)的速率，且Cu2+ 效果最好．
答案：

（1）15；
（2）2Al+6HCl═2AlCl3+3H2↑；
（3）c；
（4）部分鋁和硫酸銅溶液發(fā)生了置換反應(yīng)；
（5）硫酸銅質(zhì)量發(fā)生了改變且和鋁發(fā)生了反應(yīng)；
[實(shí)驗(yàn)反思]提高溫度，增大鹽酸濃度等；
（6）進(jìn)行對照；
（7）鋁片未經(jīng)過表面打磨；Na+、Mg2+ 對實(shí)驗(yàn)效果沒有明顯效果；Fe2+、Cu2+能加快鋁和稀鹽酸反應(yīng)的速率，且Cu2+ 效果最好．