Question

【题目】小明同学在做铝和稀盐酸反应时无意中加入几滴硫酸铜溶液，发现铝片表面产生气泡速率明显增快，对此他产生了兴趣。

（提出问题）硫酸铜溶液是不是此反应的催化剂?硫酸铜溶液的体积对此实验有影响吗?

（设计并实验）室温下，小明将过量、表面积相同已打磨的铝片分别加入到6份30mL10%稀盐酸中，并在每份中加入不同体积的硫酸铜饱和溶液，记录获得相同体积氢气的时间，从而确定产生氢气的速率。

实验混合溶液	1	2	3	4	5	6
饱和CuSO4溶液/mL	0	0.5	2.5	5	10	20
水/mL	20	19.5	17.5	V	10	0

（1）上述表格中V=______________。

（2）写出铝和稀盐酸反应的化学方程式：______________。

（3）定量收集氢气体积可用如图________(填写字母序号)装置。

（实验现象）随着硫酸铜溶液体积的增加，产生氢气的速率先加快后明显减慢，且铝片表面附着的红色物质逐渐增加。

（结论与解释）

（4）随着硫酸铜溶液体积的增加，反应速率明显变慢可能的原因是___

（5）根据实验现象小明认为硫酸铜溶液不是此反应的催化剂，其原因是___

（实验反思）加速铝和稀盐酸反应速率还可以采取的措施是___(写出一点)

（注意：若正确回答下列各题奖励4分，化学总分不超过60分）

（实验拓展）根据上述实验,小明认为是盐中的金属离子影响了铝和稀盐酸的反应速率;为了研究不同金属离子对反应的影响,小明同学继续实验,取过量表面积相同的铝片和30mL10%稀盐酸混合后加入不同的盐溶液,实验现象如表(加号越多,代表反应速率越快):

	实验1	实验2	实验3	实验4	实验5
加入试剂0.5mL	水	5%NaCl溶液	5%Mg2(NO)3溶液	5%FeSO4溶液	5%CuSO4溶液
产生气泡速率	+	+	+	++	+++

（6）如表中，用水进行实验的目的是_________；

（7）上述实验设计存有缺陷，该缺陷是；改进实验后，仍符合上表中的实验现象，可得到的结论是：①______________；②______________.

Answer 1

【答案】15 2Al＋6HCl=2AlCl3＋3H2↑ c 部分铝和硫酸铜发生了置换反应 硫酸铜质量发生改变，且与铝发生了反应 增大稀盐酸的浓度，升高温度 进行对比 Na＋ Mg2＋对实验效果没有明显改变 Fe2＋ Cu2＋能加快铝和稀盐酸的反应速率，且Cu2＋的效果更

【解析】

本题主要考察通过设计实验探究物质发生反应快慢的影响因素

（1）饱和硫酸铜溶液与水的体积之和等于20mL，实验4中，饱和硫酸铜溶液5mL，则水的体积是20-5=15mL

（2）铝和稀盐酸反应原理：2Al＋6HCl=2AlCl3＋3H2↑

（3）排水法收集气体，并测量气体体积，需要“短管进，长管出”选择c装置

（4）铝比铜活泼，部分铝和硫酸铜发生了置换反应，随着硫酸铜溶液的体积增加，反应速率明显变慢

（5）硫酸铜溶液不是催化剂的原因：硫酸铜溶液质量发生改变，且硫酸铜与铝发生化学反应

（6）加速铝和稀盐酸反应速率还可以采取的措施是：1提高温度2增大稀盐酸的浓度

（7）用水进行试验的目的是：进行对比参照

（8）试验现象可以得到的结论：Na＋ Mg2＋对实验效果没有明显改变

（9）试验现象可以得到的结论：Fe2＋ Cu2＋能加快铝和稀盐酸的反应速率，且Cu2＋的效果更好