Question

【题目】为研究锌和铝的金属活动性 ，某研究小组进行了如下探究。

（1）小明设计方案：向表面积相同的铝片和锌粒中分别加入盐酸，根据反应的快慢判断两者的活动性强弱。写出铝与盐酸反应的化学方程式：________。

（2）小芳将一砂纸打磨过的铝片放入一定量的盐酸中，发现有气泡产生 ，还观察到有“灰黑色沉淀”这一异常现象出现。

（提出问题）铝与盐酸反应出现的灰黑色沉淀的组成是什么？

（查阅文献）①铝在颗粒较小时为灰黑色，AlCl3为无色透明晶体或白色而微带浅黄色的固体，易溶于水和乙醇。②一种金属加入到两种活动性均比它弱的金属化合物溶液的混合液中，会先置出最弱的金属。再置换出第二种金属。该金属会先和最弱的金属盐溶液反应。

（提出合理假设）假设a：该灰黑色沉淀可能含有_________；假设b：该灰黑色沉淀可能含有AlCl3；假设c：该灰黑色沉淀可能含有难溶于酸的物质。

（设计并完成实验）取灰黑色沉淀分别进行如下实验。

实验编号	实验操作	实验现象
①	加入适量稀盐酸	有微量气泡，固体全部溶解，得到澄清溶液
②	加入适量蒸馏水	固体部分溶解
③	加入适量无水乙醇	固体部分溶解

（得出结论）由实验①可判断假设c_____________（填“成立”或“不成立”，）再集合②和③可得出该灰黑色沉淀的成分是__________。

（3）你认为①中小明的实验能否比较锌和铝的金属活动性强弱？______（填“能”或“不能”），分别从设计方法或操作可行性的角度，具体说明理由（一点即可）_____。

（拓展延伸）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。为继续研究另一种金属锌的化学性质，小敏向一定质量的硝酸银和硝酸铜的混合溶液中加入锌粉，溶液质量与加入锌的质量关系如图所示。那么，在a点时，溶液里含的金属化合物有_________种；bc段发生的化学反应方程式为_________；d点得到的固体的成分为_____

Answer 1

【答案】2Al+6HCl=2AlC3+3 H2↑ 该灰黑色沉淀可能含有细小铝颗粒 假设c不成立， 沉淀成分为铝颗粒和AlCl3 不能 铝片和锌粒表面积相等难以把控，难以实现控制变量 Zn+Cu（NO3）2= Zn（NO3）2+Cu 3种 Ag、Cu、Zn

【解析】

（1）活泼金属铝与盐酸发生置换反应，生成氯化铝和氢气，反应的化学方程式为：Al+6HCl═2AlCl3+H2↑；

（2）锌粒比铝片反应快，可能原因是锌粒与酸的接触面积大；

[提出合理假设]铝的小颗粒呈黑色与反应中出现的“灰黑色沉淀”颜色相近，可猜测灰黑色可能为未完全反应的铝或是铝与未完全溶解的氯化铝的混合物；

[得出结论]实验①加入适量稀盐酸固体全部溶解，说明该灰黑色沉淀不含有难溶于酸的物质，即猜想c不能成立；实验②加入适量的水和③加入适量的乙醇都可观察到有固体物质被溶解，说明固体中还含有易溶于水和乙醇的氯化铝，因此，通过三个实验的探究可判断沉淀为铝和氯化铝的混合物；

（3）对于金属纯度的影响、所用盐酸浓度的影响等，小明的方案中都没进行必要的控制且操作中也难以做到铝片和锌粒的表面积相同，所以不能据此实验判断两金属活动性的强弱；

向一定量的硝酸银和硝酸铜的混合溶液中加入锌粉，结合溶液质量与加入锌的质量关系图：[拓展延伸]当锌的质量为a时，溶液中还有部分硝酸银没有反应完，所以溶液中的溶质一定有硝酸锌、硝酸银、硝酸铜；b-c段之间溶液的质量增大，是锌和硝酸铜反应生成硝酸锌和铜，发生反应的化学方程式为：Zn+Cu（NO3）2=Zn（NO3）2+Cu；当锌的质量为d时，锌已过量，锌把硝酸银、硝酸铜都反应完了，过滤后得到固体含有锌银铜。