Question

【題目】以Al和不同的銅鹽溶液間的反應為實驗對象，探索Al與不同銅鹽溶液反應的多樣性．

實驗	向試管中加入2ml溶液	實驗現象
	實驗Ⅰ：0.5mol/LCuCl2溶液	15s：大量氣泡且有紅色物質析出 60s：反應進一步加快且反應劇烈放熱，液體幾乎沸騰 120s：鋁片反應完，試管中析出大量蓬松的紅色物質
	實驗Ⅱ：0.5mol/LCuSO4溶液	15s 無明顯現象 60s：鋁片表面有極少氣泡 120s：有少量氣泡溢出，鋁片邊緣有很少紅色物質生成

（1）對實驗Ⅰ進行研究②④ ①實驗Ⅰ中生成紅色物質的離子方程式為：
②經檢驗實驗Ⅰ中產生的氣體為氫氣，用離子方程式解釋溶液中存在H+的原因：
③請寫出60s后反應進一步加快可能的原因（寫出兩條）
（2）對實驗Ⅱ進行研究 實驗Ⅱ反應明顯比實驗Ⅰ緩慢，說明Al與不同的銅鹽溶液反應呈現多樣性，其原因可能有：
假設一：SO42﹣對Al與Cu2+的置換反應存在一定的抑制作用．
假設二：
（3）為進一步研究上述假設，設計如下實驗：

實驗	向試管中加入2mL溶液	實驗現象
	實驗Ⅲ：0.5mol/LCuCl2溶液+1g Na2SO4固體	加入 Na2SO4固體后速率幾乎不變，仍有大量氣泡產生，紅色物質生成且劇烈放熱，鋁片反應完全，溶液沸騰
	實驗Ⅳ：0.5mol/L CuCl2溶液+5g Na2SO4固體	加入Na2SO4固體后速率幾乎不變，仍有大量氣泡產生，紅色物質生成且劇烈放熱，鋁片反應完全，溶液沸騰
	實驗Ⅴ：0.5mol/LCuSO4溶液+0.02mol NaCl固體	未加入 NaCl固體前幾乎沒現象，加入后，鋁片表面迅速產生大量氣體和紅色物質，溶液溫度上升至沸騰，鋁反應完全
	實驗Ⅵ：0.5mol/LCuSO4溶液+NH4Cl固體	未加入 NH4Cl固體前幾乎沒現象，加入后，鋁片表面迅速產生大量氣體和紅色物質，溶液溫度上升至沸騰，鋁反應完全

實驗Ⅵ的設計目的是：
其中，實驗Ⅰ與實驗Ⅲ、Ⅳ做對比，結論為：
其中，實驗Ⅱ與實驗Ⅴ、Ⅵ做對比，結論為：
（4）請設計實驗證明Cl﹣對Al與H+的反應同樣起到相似的作用：

Answer 1

【答案】
（1）2Al+3Cu2+=2Al3++3Cu；Cu2++2H2O?Cu（OH）2+2H+；Cu和Al在酸性條件下形成原電池；反應放熱，溫度升高速率加快
（2）Cl﹣對Al與Cu2+的置換反應存在促進作用
（3）0.02mol；對照實驗，排除Na+的干擾，證明Na+對該反應不造成影響；SO42﹣對Al與Cu2+的置換反應沒有抑制作用；Cl﹣對Al與Cu2+的置換反應存在促進作用
（4）用砂紙打磨后的鋁片分別與H+濃度均為0.2mol/L的鹽酸和硫酸反應，前者更劇烈
【解析】解：（1）①實驗Ⅰ：0.5mol/LCuCl2溶液，大量氣泡且有紅色物質析出是鋁置換銅生成的銅單質，反應的離子方程式為：2Al+3Cu2+=2Al3++3Cu， 所以答案是：2Al+3Cu2+=2Al3++3Cu；②經檢驗實驗Ⅰ中產生的氣體為氫氣，用離子方程式解釋溶液中存在H+的原因是銅離子水解的結果，Cu2++2H2OCu（OH）2+2H+ ，
所以答案是：Cu2++2H2OCu（OH）2+2H+；③60s：反應進一步加快且反應劇烈放熱，液體幾乎沸騰，說明反應是放熱反應，溫度升高速率加快，置換出的銅和鋁在電解質溶液中析出原電池反應加快反應速率，
所以答案是：Cu和Al在酸性條件下形成原電池；反應放熱，溫度升高速率加快；（2）實驗Ⅱ反應明顯比實驗Ⅰ緩慢，說明Al與不同的銅鹽溶液反應呈現多樣性，實驗Ⅰ：0.5mol/LCuCl2溶液，實驗Ⅱ：0.5mol/LCuSO4溶液和鋁反應氯離子和硫酸根離子對反應影響，假設一：SO42﹣對Al與Cu2+的置換反應存在一定的抑制作用，假設二：Cl﹣對Al與Cu2+的置換反應存在促進作用，
所以答案是：Cl﹣對Al與Cu2+的置換反應存在促進作用；（3）探究假設一：SO42﹣對Al與Cu2+的置換反應存在一定的抑制作用，假設二：Cl﹣對Al與Cu2+的置換反應存在促進作用，對比實驗需要加入氯化銨和氯化鈉物質的量相同，實驗Ⅵ：0.5mol/LCuSO4溶液加入0.02molNH4Cl固體，未加入 NH4Cl固體前幾乎沒現象，加入后，鋁片表面迅速產生大量氣體和紅色物質，溶液溫度上升至沸騰，鋁反應完全，設計目的是對照實驗，排除Na+的干擾，證明Na+對該反應不造成影響，其中，實驗Ⅰ與實驗Ⅲ、Ⅳ做對比，結論為：SO42﹣對Al與Cu2+的置換反應沒有抑制作用，其中，實驗Ⅱ與實驗Ⅴ、Ⅵ做對比，結論為：Cl﹣對Al與Cu2+的置換反應存在促進作用，
所以答案是：0.02mol； 對照實驗，排除Na+的干擾，證明Na+對該反應不造成影響；SO42﹣對Al與Cu2+的置換反應沒有抑制作用；Cl﹣對Al與Cu2+的置換反應存在促進作用；（4）請設計實驗證明Cl﹣對Al與H+的反應同樣起到相似的作用，可以利用氫離子濃度相同的硫酸和鹽酸，用砂紙打磨后的鋁片分別與H+濃度均為0.2mol/L的鹽酸和硫酸反應，前者更劇烈，
所以答案是：用砂紙打磨后的鋁片分別與H+濃度均為0.2mol/L的鹽酸和硫酸反應，前者更劇烈．