Question

【题目】某兴趣小组同学利用下图所示装置进行“铝与硫酸铜溶液反应”的实验时，发现反应后试管中的溶液出现分层现象：

【实验现象】

时间	观察现象
3min	铝条表面有红色固体出现，铝条所在位置及其上方溶液颜色逐渐变浅，下方溶液没有变化
0.5h	铝条表面聚集大量红色物质，铝条周围溶液呈无色透明，下方溶液仍为蓝色，无色溶液和蓝色溶液界面清晰

（1）写出铝和硫酸铜溶液反应的化学方程式___________________。

（2）实验前打磨铝条并将其绕成螺旋状的目的分别是_______________、_______________

（3）根据实验现象判断，铜与铝的金属活动性关系为___________________。

（4）根据反应后明显分层的溶液判断，生成的硫酸铝溶液密度_______(填“>”或“=”或“<”)原硫酸铜溶液密度，根据反应前后物质质量的关系分析，导致这种结果的原因可能是_______________。

附加分：若正确回答下列小题，将获得4分的奖励，但化学试卷总分不超过60分。

（5）为促进铝与硫酸铜溶液反应，在配制硫酸铜溶液时加入少量NaCl。

【提出问题】为什么在硫酸铜溶液中加入NaCl，有利于铝与硫酸铜溶液反应?

【提出假设】Cl的存在有利于铝与硫酸铜溶液反应。

【设计实验】请你设计一个合理的实验验证该假设_______________________________。

除以上方案外，你还能想到的另一种方案是_______________________________。

Answer 1

【答案】 2Al+3CuSO4=Al2(SO4)+3Cu 除去铝条表面的氧化铝薄膜(答案合理即可，下同)； 增大反应物的接触面积 铝>铜 < 铝置换出铜，固体质量增加，溶液溶质由CuSO4变为Al2(SO4)3，溶质质量减小，但溶剂质量不变，因此溶液密度减小 向两份相同的铝与硫酸铜溶液反应的装置中分别加入质量相等的NaCl固体和Na2SO4固体，对比反应的速率 向两份相同的铝与硫酸铜溶液反应的装置中分别加入质量相等的KCl固体和MgCl2固体，对比反应的速率

【解析】【实验现象】（1）根据铝和硫酸铜反应生成硫酸铝和铜解答；（2）根据实验前打磨铝条是除去铝条表面的氧化铝薄膜及绕成螺旋状的目的增大反应物的接触面积解答；（3）根据实验现象分析解答；（4）根据题中信息解答；根据铝的相对原子质量比铜小分析解答；【设计实验】根据对比试验分析解答。【实验现象】（1）铝和硫酸铜反应生成硫酸铝和铜，反应的化学方程式为2Al+3CuSO4=Al2(SO4)+3Cu；（2）实验前打磨铝条并将其绕成螺旋状的目的分别是除去铝条表面的氧化铝薄膜和增大反应物的接触面积；（3）根据实验现象可知，铝能置换出硫酸铜溶液中的铜，故铜与铝的金属活动性关系为铝>铜；（4）根据反应后明显分层的溶液判断，生成的硫酸铝溶液密度<原硫酸铜溶液密度，根据反应前后物质质量的关系分析，导致这种结果的原因可能是铝置换出铜，固体质量增加，溶液溶质由CuSO4变为Al2(SO4)3，溶质质量减小，但溶剂质量不变，因此溶液密度减小；【设计实验】方案一：向两份相同的铝与硫酸铜溶液反应的装置中分别加入质量相等的NaCl固体和Na2SO4固体，对比反应的速率；方案二：向两份相同的铝与硫酸铜溶液反应的装置中分别加入质量相等的KCl固体和MgCl2固体，对比反应的速率。