Question

在一次实验中，某同学把铝片分别放入稀盐酸、稀硫酸中，发现铝片与稀盐酸反应的现象非常明显，而与稀硫酸几乎不反应。这和课本中“铝能跟稀盐酸或稀硫酸反应生成氢气”的说法不一致。为了排除因试剂变质等因素造成的影响，该同学在老师的指导下重新进行了下列实验，验证是否存在上述现象。
【药品】3.0mol?L^-1盐酸、1.5mol?L^-1硫酸、3.0mol?L^-1硫酸、相同大小的铝片（纯度>99.5%）
【实验过程】往三支相同的试管中分别加入相同的铝片各一片，再往试管中分别加入等体积的3.0mol?L^-1盐酸、1.5mol?L^-1硫酸、3.0mol?L^-1硫酸。观察反应进行到1、2、5、15、20min时铝与酸反应的情况。其结果如下：

通过上述实验可知，无论是用1.5mol?L^-1H₂SO₄还是3.0mol?L^-1H₂SO₄均无明显现象，

而3.0mol?L^-1盐酸与铝片反应的现象却十分明显。
【提出问题】
（1）写出铝与酸反应的离子方程式：_____。
（2）反应1～15min内，铝与盐酸反应的反应速率逐渐加快，其原因是___________________。
（3）根据以上探究，你能对“铝与稀盐酸和稀硫酸反应差异的原因”作出哪些假设或猜想（列出两种即可）？
①___________________。
②___________________。
（4）为了验证上述假设，你设计的实验方案是___________________。

Answer 1

（1）2Al+6H⁺=2Al³⁺+3H₂↑
（2）反应放出热量，温度升高，使反应速率加快
（3）①Cl^-能够促进金属铝与H⁺反应；  ②S对H⁺与金属铝的反应起阻碍作用（其他合理假设也可）
（4）实验方案：①取a、b、c、d四支相同的试管，往试管中加入相同大小的铝片（纯度>99.5%）各一片；②往a、b、c试管中依次添加0.58gNaCl（约0.01mol）、1.42gNa₂SO₄（约0.01mol）、1.42gNa₂SO₄（约0.01mol）固体；③再往a、b试管中各加入1.5mol?L^-1硫酸5mL，c、d试管中各加入3.0mol?L^-1盐酸5mL，并观察四支试管中反应进行到5min时的现象，把现象填写在下表中：

【试题分析】

解析：本实验中涉及了同学们所熟悉的铝片与稀盐酸、稀硫酸的反应，对应的离子方程式为：2Al+6H⁺＝2Al³⁺+3H₂↑。稀盐酸、稀硫酸都是非氧化性酸，在水溶液中都能电离出H⁺，而且在1.5mol?L^-1的硫酸和3.0mol?L^-1的盐酸中，氢离子浓度是一样的，均为3.0mol?L^-1，同时铝片的大小和纯度都相同，根据所学过的化学反应速率理论知识推断，它们的反应速率应该是相同的（因其他外界条件也相同），但实验结果却和理论推测存在很大的差异，这是为什么呢？既然氢离子浓度和铝片均相同，造成这种差异的原因应该与反应所处的环境（Cl^-和S）有关，因此，在开展实验进行探究时，应该通过调整反应

2Al+6H⁺＝2Al³⁺+3H₂↑所处的环境，采用对比实验来进行研究，如采用往反应体系中加入等物质的量的NaCl、Na₂SO₄固体的措施来实现这一目的。