Question

在一次學(xué)生實驗中，學(xué)生用鋁片分別跟稀鹽酸、稀硫酸反應(yīng)，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)。這和課本上的內(nèi)容“鋁能跟稀鹽酸或稀硫酸起反應(yīng)生成氫氣”不一致，是什么原因呢？是試劑出了問題嗎？為了尋找原因，某學(xué)生在教師指導(dǎo)下重新用分析純濃鹽酸和濃硫酸配制了一定濃度的溶液，然后加入0.1×10×25 mm、純度≥99.5%的鋁片驗證是否確實存在上述現(xiàn)象，實驗結(jié)果如下表：

反應(yīng)進程 酸	1 min	2 min	5 min	15 min	20 min
3 mol·L-1HCl	少量氣泡	較多氣泡	大量氣泡	反應(yīng)劇烈	鋁片耗盡
1.5 mol·L-1H2SO4	均無明顯現(xiàn)象（無氣泡）
3 mol·L-1H2SO4	均無明顯現(xiàn)象（無氣泡）

無論是用1.5 mol·L^-1還是用3 mol·L^-1的稀硫酸，均無明顯現(xiàn)象。其結(jié)論還是與教材的敘述不相符合。

（1）為了探究“鋁跟稀鹽酸、稀硫酸反應(yīng)的差異原因”，你能對問題的答案作出哪些假設(shè)（或猜想）？

假設(shè)一：______________________________________________________________。

假設(shè)二：______________________________________________________________。

……

（2）為了論證上述假設(shè)，你設(shè)計的實驗方案是：（探究過程）

_____________________________________________________________________。

Answer 1

解析：以化學(xué)實驗為載體考查科學(xué)探究能力是化學(xué)實驗題命題的一種新趨向。這道試題以學(xué)生常見的化學(xué)實驗為素材設(shè)置“異�，F(xiàn)象”作為問題的情景，要求學(xué)生作出假設(shè)與猜想，制定實驗方案，目的是考查科學(xué)探究能力。

鋁片跟非氧化性酸溶液反應(yīng)實質(zhì)上是Al跟H⁺的反應(yīng)，稀鹽酸、稀硫酸都是非氧化性酸，理論上鋁跟c(H⁺)相等的稀鹽酸或稀硫酸的反應(yīng)速率應(yīng)該相等。但根據(jù)實驗事實，鋁分別在3 mol·L^-1 HCl、1.5 mol·L^-1 H₂SO₄溶液中反應(yīng)現(xiàn)象明顯不同，可能是跟溶液中H⁺所處的環(huán)境不同有關(guān)（如陰離子的不同），由此入手可作出如下假設(shè)：

假設(shè)一：Cl^-能促進金屬鋁跟H⁺的反應(yīng)。

假設(shè)二：對H⁺跟金屬鋁的反應(yīng)起阻礙作用。

（2）可加入NaCl、Na₂SO₄等其他含Cl^-、的中性鹽來進行驗證。實驗方案為：

組別	各組5 mL酸	添加試劑	反應(yīng)現(xiàn)象(5 min后)
A	3 mol·L-1 H2SO4	加入0.5 g NaCl晶體(約0.01 mol)
B	3 mol·L-1 H2SO4	加入1.4 gNa2SO4晶體(約0.01 mol)
C	3 mol·L-1 HCl	加入1.4 gNa2SO4晶體(約0.01 mol)
D	3 mol·L-1 HCl	不加試劑（對比）
E	3 mol·L-1 H2SO4	不加試劑（對比）

答案：（1）假設(shè)一：Cl^-能促進金屬鋁跟H⁺的反應(yīng)

假設(shè)二：對H⁺跟金屬鋁的反應(yīng)起阻礙作用

（2）可加入NaCl、Na₂SO₄等其他含Cl^-、的中性鹽來進行驗證。實驗方案為

組別	各組5 mL	酸添加試劑	反應(yīng)現(xiàn)象(5 min后)
A	3 mol·L-1 H2SO4	加入0.5 g NaCl晶體(約0.01 mol)
B	3 mol·L-1 H2SO4	加入1.4 g Na2SO4晶體(約0.01 mol)
C	3 mol·L-1 HCl	加入1.4 g Na2SO4晶體(約0.01 mol)
D	3 mol·L-1 HCl	不加試劑（對比）
E	3 mol·L-1 H2SO4	不加試劑（對比）