Question

在一次学生实验中，学生用带有氧化膜的铝片和稀硫酸反应，发现铝片和稀盐酸、稀硫酸反应发现铝片和稀盐酸反应现象明显，而和稀硫酸几乎不反应．这和“铝能跟稀盐酸或稀硫酸反应生成氢气”不一致，是什么原因呢？是试剂、药品出了问题吗？为了寻找原因，某学生在教师的指导重新用浓盐酸配制了一定浓度的溶液，然后加入一块纯度≥99.5%的铝片验证是否确实存在上述现象，实验结果如下表

反应进程（分钟）\酸	1	2	5	15	20
10% HCl	少量气泡	较多气泡	大量气泡	反应剧烈	铝片耗尽
5% H2SO4	均无明显现象（无气泡）
10% H2SO4	均无明显现象（无气泡）

无论是用5% H₂SO₄还是用10% H₂SO₄，均无明显现象．其结论还是与“铝能跟稀硫酸或稀盐酸反应生成氢气”不相符合．
问题1：为了探索“铝与稀盐酸和稀硫酸反应的差异原因”，你能对问题的答案作出哪些假设或猜想：
假设一：Cl^-能

促进金属铝表面的氧化膜与H⁺反应

．
假设二：SO₄^2-能

对金属铝表面的氧化膜与H⁺反应对起阻碍作用

．
问题二：为了论证上述假设，你设计的实验方案是：（探究过程）

①向3支试管中分别加入5mL5%H₂SO₄溶液和已给铝片，向其中一支加入少量的Na₂SO₄晶体，无明显现象（同未加的对比）；向另一支试管中加入少量的NaCl晶体，有气泡产生（同未加的对比）．
②向2支试管中分别加入5mL10%HCl溶液和已给铝片，向其中一支试管中加入少量的Na₂SO₄晶体，气泡立即明显减少（和另一支未加相比）

．

Answer 1

分析：根据铝的表面有一层致密氧化铝薄膜以及盐酸和硫酸溶液中含有的离子的不同分析探究铝与稀盐酸和稀硫酸反应的差异原因；利用固定变量法探究氯离子和硫酸根离子对金属铝表面的氧化膜与H⁺反应的影响．

解答：解：在铝的表面有一层致密氧化铝薄膜，当加入盐酸和硫酸溶时，酸液首先与氧化铝薄膜反应，由反应的现象可知，铝片和稀盐酸反应现象明显，而和稀硫酸几乎不反应，比较盐酸和硫酸溶液中含有的离子的不同，出现这种现象的原因可能是：氯离子促进金属铝表面的氧化膜与H⁺反应，硫酸根离子对金属铝表面的氧化膜与H⁺反应对起阻碍作用，所以假设一：促进金属铝表面的氧化膜与H⁺反应；假设二：对金属铝表面的氧化膜与H⁺反应对起阻碍作用；
为了探究氯离子和硫酸根离子对金属铝表面的氧化膜与H⁺反应的影响，可以设计的实验方案是：①向3支试管中分别加入5mL5%H₂SO₄溶液和已给铝片，向其中一支加入少量的Na₂SO₄晶体，无明显现象（同未加的对比）；向另一支试管中加入少量的NaCl晶体，有气泡产生（同未加的对比）；②向2支试管中分别加入5mL10%HCl溶液和已给铝片，向其中一支试管中加入少量的Na₂SO₄晶体，气泡立即明显减少（和另一支未加相比）．
故答为：促进金属铝表面的氧化膜与H⁺反应；对金属铝表面的氧化膜与H⁺反应对起阻碍作用；
①向3支试管中分别加入5mL5%H₂SO₄溶液和已给铝片，向其中一支加入少量的Na₂SO₄晶体，无明显现象（同未加的对比）；向另一支试管中加入少量的NaCl晶体，有气泡产生（同未加的对比）；②向2支试管中分别加入5mL10%HCl溶液和已给铝片，向其中一支试管中加入少量的Na₂SO₄晶体，气泡立即明显减少（和另一支未加相比）．

点评：本题的难度较大，解题的方法是：根据盐酸和硫酸与铝片反应的现象的不同，对比盐酸和硫酸溶液中含有的离子的不同分析可能的原因，再利用固定变量法设计实验论证假设．