Question

【題目】某興趣小組同學利用下圖所示裝置進行“鋁與硫酸銅溶液反應”的實驗時，發現反應后試管中的溶液出現分層現象：

【實驗現象】

時間	觀察現象
3min	鋁條表面有紅色固體出現，鋁條所在位置及其上方溶液顏色逐漸變淺，下方溶液沒有變化
0.5h	鋁條表面聚集大量紅色物質，鋁條周圍溶液呈無色透明，下方溶液仍為藍色，無色溶液和藍色溶液界面清晰

（1）寫出鋁和硫酸銅溶液反應的化學方程式___________________。

（2）實驗前打磨鋁條并將其繞成螺旋狀的目的分別是_______________、_______________

（3）根據實驗現象判斷，銅與鋁的金屬活動性關系為___________________。

（4）根據反應后明顯分層的溶液判斷，生成的硫酸鋁溶液密度_______(填“>”或“=”或“<”)原硫酸銅溶液密度，根據反應前后物質質量的關系分析，導致這種結果的原因可能是_______________。

附加分：若正確回答下列小題，將獲得4分的獎勵，但化學試卷總分不超過60分。

（5）為促進鋁與硫酸銅溶液反應，在配制硫酸銅溶液時加入少量NaCl。

【提出問題】為什么在硫酸銅溶液中加入NaCl，有利于鋁與硫酸銅溶液反應?

【提出假設】Cl的存在有利于鋁與硫酸銅溶液反應。

【設計實驗】請你設計一個合理的實驗驗證該假設_______________________________。

除以上方案外，你還能想到的另一種方案是_______________________________。

Answer 1

【答案】 2Al+3CuSO4=Al2(SO4)+3Cu 除去鋁條表面的氧化鋁薄膜(答案合理即可，下同)； 增大反應物的接觸面積 鋁>銅 < 鋁置換出銅，固體質量增加，溶液溶質由CuSO4變為Al2(SO4)3，溶質質量減小，但溶劑質量不變，因此溶液密度減小 向兩份相同的鋁與硫酸銅溶液反應的裝置中分別加入質量相等的NaCl固體和Na2SO4固體，對比反應的速率 向兩份相同的鋁與硫酸銅溶液反應的裝置中分別加入質量相等的KCl固體和MgCl2固體，對比反應的速率

【解析】【實驗現象】（1）根據鋁和硫酸銅反應生成硫酸鋁和銅解答；（2）根據實驗前打磨鋁條是除去鋁條表面的氧化鋁薄膜及繞成螺旋狀的目的增大反應物的接觸面積解答；（3）根據實驗現象分析解答；（4）根據題中信息解答；根據鋁的相對原子質量比銅小分析解答；【設計實驗】根據對比試驗分析解答。【實驗現象】（1）鋁和硫酸銅反應生成硫酸鋁和銅，反應的化學方程式為2Al+3CuSO4=Al2(SO4)+3Cu；（2）實驗前打磨鋁條并將其繞成螺旋狀的目的分別是除去鋁條表面的氧化鋁薄膜和增大反應物的接觸面積；（3）根據實驗現象可知，鋁能置換出硫酸銅溶液中的銅，故銅與鋁的金屬活動性關系為鋁>銅；（4）根據反應后明顯分層的溶液判斷，生成的硫酸鋁溶液密度<原硫酸銅溶液密度，根據反應前后物質質量的關系分析，導致這種結果的原因可能是鋁置換出銅，固體質量增加，溶液溶質由CuSO4變為Al2(SO4)3，溶質質量減小，但溶劑質量不變，因此溶液密度減小；【設計實驗】方案一：向兩份相同的鋁與硫酸銅溶液反應的裝置中分別加入質量相等的NaCl固體和Na2SO4固體，對比反應的速率；方案二：向兩份相同的鋁與硫酸銅溶液反應的裝置中分別加入質量相等的KCl固體和MgCl2固體，對比反應的速率。