Question

某化学学习小组对铝与酸和碱的反应进行探究，过程如下。

实验I：

（1）取形状、大小均相同的铝丝分别与等体积的、PH相同的盐酸、稀硫酸反应，随反应进行，盐酸中生成气体的速率明显比硫酸中生成气体的速率快，对此原因，你认为合理的猜测是下列的        （填写相应的字母）;

a. 盐酸的物质的量浓度大于硫酸的物质的量浓度

b. Cl^－能促进此反应的进行

c. SO₄^2－能抑制此反应的进行

d. 硫酸使铝发生钝化

（2）为了探究反应速率不同的原因，请你根据所提供的药品，填写实验方案中的空白部分。

药品：氯化钠固体、硫酸钠固体、硫酸铜固体、氯化铜固体、6mol/L盐酸、3mol/L硫酸、18.4mol/L硫酸、5mol/L硝酸。

方案：取两支试管，分别加入形状、大小均相同的铝丝和等体积的       （填写相应的试剂，下同），再向其中的一支试管中加入适量的           固体并振荡使固体溶解，观察实验现象。

实验探究：略。

实验II：

取足量的形状、质量均相同的铝丝分别与等体积的6mol/L的盐酸、6mol/L氢氧化钠溶液反应，待反应停止后取出剩余的铝丝洗净、干燥、称量，剩余铝丝的质量关系是前者    后者（填“大于”或“小于”或“等于”）；观察反应后的液体，发现铝与盐酸反应后所得的液体是黑色浑浊的，试管底部有少量黑色沉淀，对此现象，同学们进行了如下探究：

（1）提出猜想

同学们查找资料后获得如下信息：工业上用电解法冶炼铝所用的原料氧化铝是从铝土矿中提取的，所以得到的氧化铝中可能还含有微量的氧化铁和二氧化硅两种杂质，据此，同学们提出如下猜想：

猜想1：此黑色固体是铁单质，可能是电解得到的铝与杂质反应生成的，相应的化学反应方程式为                                      ；

猜想2：此黑色固体是硅单质，是电解得到的铝与二氧化硅反应生成的。

猜想3：此黑色固体是铝单质，是铝与盐酸反应时因反应过快而变成粉末分散到溶液中；

猜想4：此黑色固体可能是上述若干种单质组成的混合物。

（2）设计实验方案并完成相关实验：

将反应后所得的液体进行过滤、洗涤，分别取少量固体置于两支试管中，完成下列实验：

① 向其中的一支试管中加入足量的稀盐酸，观察固体是否溶解。实验时发现固体完全溶解，证明猜想                  一定不正确（填“1”、“2”、“3”、“4”）。

② 向另一试管中加入足量的氢氧化钠溶液，观察固体是否溶解。实验时发现固体完全溶解，证明猜想                  一定不正确（填“1”、“2”、“3”、“4”）；

（3）得出结论

综合实验①②的现象，可推知猜想           （填“1”、“2”、“3”、“4”）是正确的，固体溶解在氢氧化钠溶液中的离子方程式为：                         。

 

Answer 1

【答案】

实验I：（1）bc；（2分）（2）3mol/LH₂SO₄、氯化钠固体（或6mol/LHCl、硫酸钠固体）（2分）

实验II：大于（2分）（1）2Al+Fe₂O₃2Fe + Al₂O₃；（3分）

（2）①2（1分）；②1（1分）；

（3）3（1分），2Al+2OH^-+2H₂O=2AlO₂^-+3H₂↑；（3分）；

【解析】实验I：（1）两实验现象的差异原因应从反应物组成的不同点去寻找，此题中其他条件均相同，不同的是盐酸中含有Cl^-而硫酸中含有SO₄^2-，所以从这个方面思考即可得答案；

（2）根据控制变量法和对比实验法，在控制其他条件相同时，只让两实验中有一个变量不同。如：都用稀硫酸，但其中一份加入Cl^-而另一份不加Cl^-，即可得出结论（类似方法亦可）。

实验II：由化学方程式可知，等物质的量的HCl与NaOH相比，NaOH消耗的铝更多，所以留下的铝就少，故“前者大于后者”；

（1）根据信息和有关物质的性质，可以看出黑色固体可能是铝、铁、硅三种单质中的一种或几种，从而提出猜想。猜想1中铁的生成是由于电解法时生成的铝能与氧化铁发生铝热反应，由此可写出相应的化学反应方程式；猜想2的化学反应方程式根据题意就可直接写出；

（2）①在盐酸中固体完全溶解，证明一定不含硅，所以猜想2一定不正确；

②在氢氧化钠溶液中固体完全溶解，证明一定不含铁，所以猜想1一定不正确；

（3）综合（1）（2）中相应的结论，可知此固体只含有铝，故猜想3正确，猜想4不正确，固体是铝，铝与氢氧化钠溶液反应的离子方程式为2Al+2NaOH+2H₂O=2NaAlO₂+3H₂↑。