Question

【题目】以Al和不同的铜盐溶液间的反应为实验对象，探索Al与不同铜盐溶液反应的多样性。

实验	向试管中加入2ml溶液	实验现象
	实验Ⅰ：0.5mol/LCuCl2溶液	15s：大量气泡且有红色物质析出 60s：反应进一步加快且反应剧烈放热，液体几乎沸腾 120s：铝片反应完，试管中析出大量蓬松的红色物质
	实验Ⅱ：0.5mol/LCuSO4溶液	15s 无明显现象 60s：铝片表面有极少气泡 120s：有少量气泡溢出，铝片边缘有很少红色物质生成

（1）对实验Ⅰ进行研究②④

①实验Ⅰ中生成红色物质的离子方程式为：____________________________

经检验实验Ⅰ中产生的气体为氢气，用离子方程式解释溶液中存在H+的原因：_____________________

③请写出60s后反应进一步加快可能的原因（写出两条）_____________________________

(2)对实验Ⅱ进行研究

实验Ⅱ反应明显比实验Ⅰ缓慢，说明Al与不同的铜盐溶液反应呈现多样性，其原因可能有：

假设一：SO42-对Al与Cu2+的置换反应存在一定的抑制作用。

假设二：________________________

(3)为进一步研究上述假设，设计如下实验：

实验	向试管中加入2mL溶液	实验现象
	实验Ⅲ：0.5mol/LCuCl2溶液+1g Na2SO4固体	加入 Na2SO4固体后速率几乎不变，仍有大量气泡产生，红色物质生成且剧烈放热，铝片反应完全，溶液沸腾
	实验Ⅳ：0.5mol/L CuCl2溶液+5g Na2SO4固体	加入Na2SO4固体后速率几乎不变，仍有大量气泡产生，红色物质生成且剧烈放热，铝片反应完全，溶液沸腾
	实验Ⅴ：0.5mol/LCuSO4溶液+0.02mol NaCl固体	未加入 NaCl固体前几乎没现象，加入后，铝片表面迅速产生大量气体和红色物质，溶液温度上升至沸腾，铝反应完全
	实验Ⅵ：0.5mol/LCuSO4溶液+_________ NH4Cl固体	未加入 NH4Cl固体前几乎没现象，加入后，铝片表面迅速产生大量气体和红色物质，溶液温度上升至沸腾，铝反应完全

_____________________________________

其中，实验Ⅰ与实验Ⅲ、Ⅳ做对比，结论为：______________________________________

其中，实验Ⅱ与实验Ⅴ、Ⅵ做对比，结论为：______________________________________

（4）请设计实验证明Cl-对Al与H+的反应同样起到相似的作用：_________________

Answer 1

【答案】 2Al+ 3Cu2+ = 2Al3+ + 3Cu Cu和Al在酸性条件下形成原电池；反应放热，温度升高速率加快（其它合理答案均给分） 假设二：Cl-对Al与Cu2+的置换反应存在促进作用 0.02mol 对照实验，排除Na+的干扰，证明Na+对该反应不造成影响； SO42-对Al与Cu2+的置换反应没有抑制作用 Cl-对Al与Cu2+的置换反应存在促进作用 用砂纸打磨后的铝片分别与H+浓度均为0.2mol/L的盐酸和硫酸反应，前者更剧烈（其它合理答案均给分）

【解析】（1）①因Al比Cu活泼，实验Ⅰ中生成的红色物质应为Cu，发生反应的离子方程式为2Al+ 3Cu2+ = 2Al3+ + 3Cu；

②Cu2+的水解，使得溶液中存在H+的，水解反应离子方程式为Cu2++2H2OCu(OH)2+2H+；

③结合影响反应速率的因素可知，60s后Al与置换出的Cu在酸性条件下形成原电池或反应放热，温度升高速率加快均能使反应加快；

(2)根据实验现象可知，如果存在SO42-对Al与Cu2+的置换反应存在一定的抑制作用，则同样有Cl-对Al与Cu2+的置换反应存在促进作用的可能；

(3)为保证反应前溶液中Cl-浓度相等，实验Ⅵ应添加0.2molNH4Cl固体；设计实验Ⅵ的目的是通过对照实验，排除Na+的干扰，证明Na+对该反应不造成影响；其中，实验Ⅰ与实验Ⅲ、Ⅳ做对比，结论为：SO42-对Al与Cu2+的置换反应没有抑制作用；实验Ⅱ与实验Ⅴ、Ⅵ做对比，结论为：Cl-对Al与Cu2+的置换反应存在促进作用；

（4）用砂纸打磨后的铝片分别与H+浓度均为0.2mol/L的盐酸和硫酸反应，前者更剧烈，即可说明Cl-对Al与H+的反应同样起到相似的作用。