Question

某研究性学习小组设计实验探究铝等金属的性质：将铝片（不除氧化膜）投入浓氯化铜溶液中，铝表面很快出现一层海绵状暗红色物质，接下来铝片上产生大量气泡．触摸容器知溶液温度迅速上升，收集气体，检验其具有可燃性．若用同样的铝片投入同浓度的硫酸铜溶液中，在短时间内铝片无明显变化．
（1）铝与氯化铜溶液能迅速反应，而与同浓度的硫酸铜溶液在短时间内不反应的原因可能是______．
A．氯化铜溶液酸性比同浓度的硫酸铜溶液酸性强
B．硫酸铜水解生成硫酸使铝钝化
C．氯离子能破坏氧化铝表面薄膜，而硫酸根离子不能
D．生成氯化铝溶于水，而生成硫酸铝不溶于水
请设计一个简单实验验证你的选择：______．
（2）铝片表面出现的暗红色物质的过程中发生的离子反应方程式是______． 用离子方程式解释产生气泡的原因：______．
（3）放出的气体是______，请从有关物质的浓度、能量、是否有电化学作用等分析开始阶段产生气体的速率不断加快的原因是______．（写出一点即可）
（4）某同学通过一定的实验操作，也能使铝片与硫酸铜溶液反应加快，他采取的措施可能是______．
A．用砂纸擦去铝片表面的氧化膜后投入硫酸铜溶液中
B．把铝片投入热氢氧化钠溶液中一段时间后，取出洗涤，再投入硫酸铜溶液中
C．向硫酸铜溶液中滴加氢氧化钠溶液，再投入铝片
D．在铝片上捆上几枚铜钉后投入同浓度的硫酸铜溶液中
（5）除去氧化铝的铝片与铜片为电极，在X电解质溶液中构成原电池，列表如下：

选项	铝电极	电解质	负极反应	正极反应
A	正极	NaOH	Al-3e-=Al3+	2H2O+2e-=2OH-+H2↑
B	负极	稀盐酸	2Al-6e-=2Al3+	6H++6e-=3H2↑
C	正极	浓硝酸	Cu-2e--=Cu2+	2NO3-+4H+-4e-=2NO2↑+2H2O
D	负极	稀硝酸	Cu-2e-=Cu2+	2NO3-+8H+=2NO↑+4H2O+6e-

其中正确的是______，由此推知，金属作电极不仅与本身性质相关，而且与______有关．

Answer 1

【答案】分析：（1）金属铝的表面有一层致密的氧化物薄膜，结合氯化铝和硫酸铝阴离子的不同来分析；
（2）金属铝能置换铜盐中的金属铜，金属铝也能和酸反应产生氢气；
（3）温度、浓度、原电池原理均能使化学反应速率加快；
（4）根据原电池原理能加速金属的腐蚀以及氧化铝能和强碱反应的性质来回答；
（5）原电池的负极是氧化还原反应中失电子的极．
解答：解：（1）金属铝的表面有一层致密的氧化物薄膜，氯化铝和硫酸铝阴离子的不同，氯离子能破坏氧化铝表面薄膜，而硫酸根离子不能，
故答案为：C；在硫酸铜溶液中加入铝片，无明显现象，再加入氯化钠（注意：不能加入盐酸），若反应明显加快了，说明上述推断正确；
（2）金属铜呈暗红色，金属铝能置换铜盐中的金属铜，即2Al+3Cu²⁺=3Cu+2Al³⁺；氯化铜和硫酸铜均是强酸弱碱盐，水解显酸性，金属铝能和酸反应产生氢气，故答案为：Al³⁺+3H₂OAl（OH）₃+3H⁺，Cu²⁺+2H₂OCu（OH）₂+2H⁺，2Al+6H⁺=2Al³⁺+3H₂↑，
（3）金属铝能和酸反应产生氢气，温度、浓度、原电池原理均能使化学反应速率加快，开始阶段产生气体的速率不断加快的原因是其中某一个或多个因素的结果，
故答案为：氢气；随着反应进行生成铝离子浓度增大（或水解程度增大，产生大量H⁺或该反应放热，升高温度反应加快或铜与铝构成原电池，加快铝失电子）；
（4）A、用砂纸擦去铝片表面的氧化膜，再投入硫酸铜溶液中，形成铝铜原电池，能加速金属的腐蚀，故A正确；
B、氧化铝能和强碱反应，然后把铝片投入投入硫酸铜溶液中，形成铝铜原电池，能加速金属的腐蚀，故B正确；
C、硫酸铜和氢氧化钠发生复分解反应生成氢氧化铜沉淀和硫酸钠，再投入铝片不反应，故C错误；
D、在铝片上捆上几枚铜钉后投入同浓度的硫酸铜溶液中，会形成铜、铝、硫酸铜原电池，金属铝做负极，加快反应速率，故D正确．
故答案为：ABD；
（5）铝片与铜片为电极，电解质溶液为盐酸时，金属铝做负极，当氢氧化钠作电解质时，仍是金属铝做负极，当电解质是浓硝酸时，金属铝和它钝化，所以铜做负极了，得看自发的氧化还原反应中失电子的单质原子是谁，故答案为：B；电解质的性质．
点评：本题考查了学生金属铝及其化合物的性质，以实验题的形式出现，综合性很强，难度较大．