Question

在一次学生实验中，学生用铝片分别和稀盐酸、稀硫酸反应，发现铝片与稀盐酸反应现象非常明显，而和稀硫酸几乎不反应。这和教材中“铝能跟稀盐酸或稀硫酸反应生成氢气”的说法不一致。为排除因试剂变质等因素造成的影响，该学生在教师的指导下重新进行下列实验，验证是否存在上述现象。?

实验用品：仪器（略，凡是实验需要的都有）。?

药品：3.0 mol·L^-1盐酸，1.5 mol·L^-1硫酸，3.0 mol·L^-1硫酸、相同大小的铝片（纯度＞99.5%）。

实验过程：往3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3.0 mol·L^-1盐酸、1.5 mol·L^-1硫酸、3.0 mol·L^-1硫酸。观察反应进行到1、2、5、15、20 min时的铝与酸反应的情况，结果如下：

反应进程/min	1	2	5	15	20
3.0 mol·L-1盐酸	少量气泡	较多气泡	大量气泡	反应剧烈	铝片耗尽
1.5 mol·L-1硫酸	均无明显现象（无气泡产生）
3.0 mol·L-1硫酸	均无明显现象（无气泡产生）

通过上述实验可知，无论是用1.5 mol·L^-1硫酸还是3.0 mol·L^-1硫酸，均无明显的现象。而3.0 mol·L^-1盐酸与铝片反应的现象却十分明显。?

问题1：为了探究“铝与稀盐酸和稀硫酸反应差异的原因”，你能对问题的答案作出哪些假设或猜想（列出两种即可）？?

假设一：　　　　　　　　　　　　　　　，?

假设二：　　　　　　　　　　　　　　　。?

问题2：为了验证上述假设，你设计的实验方案是　　　　。

Answer 1

问题1（说明：可能存在多种假设，但只要假设合理均可），?

假设一：Cl^-能够促进金属铝与H⁺反应?

假设二：SO^2-₄对H⁺与金属铝的反应起阻碍作用?

问题2，实验方案：（1）取a、b、c、d 4支相同的试管，分别往试管中加入相同大小的铝片（纯度＞99.5%)各一片；（2）在a、b、c试管中依次添加0.5 g NaCl(约0.01 mol)、1.4 g Na₂SO₄(约0.01 mol)、1.4 g Na₂SO₄(约0.01 mol)固体；（3）再向a、b试管中加入1.5 mol·L^-1硫酸5 mL，向c、d试管中加入3.0 mol·L^-1盐酸5 mL，并观察4支试管反应进行到5分钟时的现象，把现象填写在下表中：

试管	所加的酸（5 mL)	添加的试剂	5分钟后实验现象
a	1.5 mol·L-1硫酸	0.5 g NaCl固体 （约0.01 mol)
b	1.5 mol·L-1硫酸	1.4 g Na2SO4固体 （0.01 mol)
c	3.0 mol·L-1盐酸	1.4 g Na2SO4固体 （约0.01 mol)
d	3.0 mol·L-1盐酸	不添加（对比）

解析：根据题目给出的实验可知，实验中涉及同学所熟悉的铝片与盐酸、硫酸反应，对应的离子反应为2Al+6H⁺2Al³⁺+3H₂↑。稀盐酸、稀硫酸都是非氧化性的酸，在水溶液中都能电离出H⁺，而且在1.5 mol·L^-1的硫酸和3.0 mol·L^-1的盐酸中，氢离子的浓度相等，均为3.0 mol·L^-1。同时，由于铝片的大小和纯度都相同，根据所发生的离子反应和反应速率理论，它们的反应速率应该相同（因其他外界条件也相同），但实验结论却和理论推测存在一定的差异，这是为什么呢？既然氢离子浓度和铝片均相同，造成的差异应该与反应（即2Al+6H⁺2Al³⁺+3H₂↑)所处环境的不同（Cl^-和SO)有关。因此，在开展实验研究时，应该通过调整2Al+6H⁺2Al³⁺+3H₂↑反应所处的环境（采用向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），采用对比实验来进行研究。