题目内容
某研究性学习小组为探究铝与饱和氯化铜溶液的反应，设计实验探究方案如下：
（一）实验用品：纯铝片、饱和氯化铜溶液
（二）实验记录：
（三）背景资料：纳米铜粉呈紫色至黑色
（四）请你根据所学知识参与并完成该实验的以下探究、拓展及应用：
（1）在一段时间内气泡产生越来越快的主要原因是： （填写一个即可）．
（2）该实验中有少量蓝色悬浊液和大量气体生成的原因是（用离子方程式表示）： ．
（3）该小组设计实验对反应进行一段时间后的混合液体进行分离、提纯，以得到纯净的AlCl3和CuCl2．实验步骤如图：
请你完成：
1）在①、②、③中进行的实验操作均相同，其名称是 ．
2）操作②中生成无色溶液的化学方程式为 ．
3）以下是操作④、⑤制取无水AlCl3和CuCl2固体的部分装置（铁架台、加热装置等已略去）
i．该装置如下图，装置a由 、圆底烧瓶、双孔塞和导管组成．
ii．无水AlCl3和CuCl2是在装置c中制得的，但需在氯化氢存在的条件下进行该操作，目的是 ．
（4）请你选用中学化学中常用药品（试剂），填写下表，完成该小组探究反应过程中铝表面的黑色物质的实验方案．（提示：该小组同学猜想可能是Cu或CuO或两种混合物）
（一）实验用品：纯铝片、饱和氯化铜溶液
（二）实验记录：
| 1．将铝片放入饱和氯化铜溶液中，反应较快，浸在溶液中的铝片表面迅速生成蓬松的红色固体，同时在液面处的铝片以及有液体飞溅到上部的铝片表面有黑色物质生成．2．有大量气泡产生，在一段时间内产生气泡越来越快，将其收集并点燃发出爆鸣声．3．有少量蓝色悬浊液产生． |
（四）请你根据所学知识参与并完成该实验的以下探究、拓展及应用：
（1）在一段时间内气泡产生越来越快的主要原因是：
（2）该实验中有少量蓝色悬浊液和大量气体生成的原因是（用离子方程式表示）：
（3）该小组设计实验对反应进行一段时间后的混合液体进行分离、提纯，以得到纯净的AlCl3和CuCl2．实验步骤如图：
请你完成：
1）在①、②、③中进行的实验操作均相同，其名称是
2）操作②中生成无色溶液的化学方程式为
3）以下是操作④、⑤制取无水AlCl3和CuCl2固体的部分装置（铁架台、加热装置等已略去）
i．该装置如下图，装置a由
ii．无水AlCl3和CuCl2是在装置c中制得的，但需在氯化氢存在的条件下进行该操作，目的是
（4）请你选用中学化学中常用药品（试剂），填写下表，完成该小组探究反应过程中铝表面的黑色物质的实验方案．（提示：该小组同学猜想可能是Cu或CuO或两种混合物）
| 预设验证方法 | 猜想的现象 | 结论 |
| 取适量覆盖有黑色物质的铝片于试管中， |
黑色物质含铜，可能是纳米铜 |
分析：（1）依据反应放热、铝和铜形成原电池等分析判断；
（2）氯化铜溶液中存在铜离子的水解平衡，铝和氢离子反应促进平衡正向进行生成了氢氧化铁蓝色沉淀和氢气；
（3）1）分析流程图和变化特征①、②、③中进行的实验操作都是隔天和溶液分离的过程，需要过滤得到滤液和沉淀
2）铝和氯化铜反应生成氯化铝溶液，步骤②是得到蓝色沉淀和无色滤液，加入氢氧化钠溶液沉淀铜离子，和铝离子反应生成偏铝酸钠溶液；
3）i分析装置图可知a是烧瓶和分液漏斗组成；
ii无水AlCl3和CuCl2是在装置c中制得的，需要在氯化氢气流中生成，目的是防止氯化铜、氯化铝水解，得到不到氯化物；
（4）依据猜想为可能是Cu或CuO或两种混合物，设计实验进行验证，纳米铜溶于溶液中形成胶体，氧化铜和酸反应溶解溶液呈蓝色，设计验证．
（2）氯化铜溶液中存在铜离子的水解平衡，铝和氢离子反应促进平衡正向进行生成了氢氧化铁蓝色沉淀和氢气；
（3）1）分析流程图和变化特征①、②、③中进行的实验操作都是隔天和溶液分离的过程，需要过滤得到滤液和沉淀
2）铝和氯化铜反应生成氯化铝溶液，步骤②是得到蓝色沉淀和无色滤液，加入氢氧化钠溶液沉淀铜离子，和铝离子反应生成偏铝酸钠溶液；
3）i分析装置图可知a是烧瓶和分液漏斗组成；
ii无水AlCl3和CuCl2是在装置c中制得的，需要在氯化氢气流中生成，目的是防止氯化铜、氯化铝水解，得到不到氯化物；
（4）依据猜想为可能是Cu或CuO或两种混合物，设计实验进行验证，纳米铜溶于溶液中形成胶体，氧化铜和酸反应溶解溶液呈蓝色，设计验证．
解答：解：（1）在一段时间内气泡产生越来越快的主要原因是，反应放热使温度升高，加快了生成氢气的反应速率，或铜铝在电解质溶液中形成原电池加快生成氢气的反应速率，
故答案为：反应放热使温度升高，或铜铝在电解质溶液中形成原电池加快反应速率；
（2）实验中有少量蓝色悬浊液和大量气体生成的原因是氯化铜溶液中存在铜离子的水解平衡，铝和氢离子反应促进平衡正向进行生成了氢氧化铁蓝色沉淀和氢气，反应的离子方程式为ALCl3+4NaOH=NaAlO2+3NaCl+2H2O，
故答案为：ALCl3+4NaOH=NaAlO2+3NaCl+2H2O；
（3）1）分析流程图和变化特征①、②、③中进行的实验操作都是隔天和溶液分离的过程，需要过滤得到滤液和沉淀，
故答案为：过滤；
2）铝和氯化铜反应生成氯化铝溶液，步骤②是得到蓝色沉淀和无色滤液，加入氢氧化钠溶液沉淀铜离子，和铝离子反应生成偏铝酸钠溶液，反应的化学方程式为：ALCl3+4NaOH=NaAlO2+3NaCl+2H2O，
故答案为：ALCl3+4NaOH=NaAlO2+3NaCl+2H2O；
3）i分析装置图可知a是烧瓶和分液漏斗组成，故答案为：分液漏斗；
ii无水AlCl3和CuCl2是在装置c中制得的，需要在氯化氢气流中生成，目的是防止氯化铜、氯化铝水解，否则加热水溶液得到不到氯化物，
故答案为：防止氯化铜、氯化铝水解；
（4）依据猜想为可能是Cu或CuO或两种混合物，设计实验进行验证，纳米铜溶于溶液中形成胶体，氧化铜和酸反应溶解溶液呈蓝色，实验设计步骤为：取适量覆盖有黑色物质的铝片于试管中加入适量的盐酸充分反应，固体物质溶解，有无色气体生成（铝和盐酸反应生成），得到无色溶液，证明无氧化铜存在，黑色固体含有纳米铜，
故答案为：加入适量的盐酸充分反应，固体物质溶解，有无色气体生成（铝和盐酸反应生成），得到无色溶液．
故答案为：反应放热使温度升高，或铜铝在电解质溶液中形成原电池加快反应速率；
（2）实验中有少量蓝色悬浊液和大量气体生成的原因是氯化铜溶液中存在铜离子的水解平衡，铝和氢离子反应促进平衡正向进行生成了氢氧化铁蓝色沉淀和氢气，反应的离子方程式为ALCl3+4NaOH=NaAlO2+3NaCl+2H2O，
故答案为：ALCl3+4NaOH=NaAlO2+3NaCl+2H2O；
（3）1）分析流程图和变化特征①、②、③中进行的实验操作都是隔天和溶液分离的过程，需要过滤得到滤液和沉淀，
故答案为：过滤；
2）铝和氯化铜反应生成氯化铝溶液，步骤②是得到蓝色沉淀和无色滤液，加入氢氧化钠溶液沉淀铜离子，和铝离子反应生成偏铝酸钠溶液，反应的化学方程式为：ALCl3+4NaOH=NaAlO2+3NaCl+2H2O，
故答案为：ALCl3+4NaOH=NaAlO2+3NaCl+2H2O；
3）i分析装置图可知a是烧瓶和分液漏斗组成，故答案为：分液漏斗；
ii无水AlCl3和CuCl2是在装置c中制得的，需要在氯化氢气流中生成，目的是防止氯化铜、氯化铝水解，否则加热水溶液得到不到氯化物，
故答案为：防止氯化铜、氯化铝水解；
（4）依据猜想为可能是Cu或CuO或两种混合物，设计实验进行验证，纳米铜溶于溶液中形成胶体，氧化铜和酸反应溶解溶液呈蓝色，实验设计步骤为：取适量覆盖有黑色物质的铝片于试管中加入适量的盐酸充分反应，固体物质溶解，有无色气体生成（铝和盐酸反应生成），得到无色溶液，证明无氧化铜存在，黑色固体含有纳米铜，
故答案为：加入适量的盐酸充分反应，固体物质溶解，有无色气体生成（铝和盐酸反应生成），得到无色溶液．
点评：本题考查了物质性质的实验验证方法、实验设计和实验分析判断，物质性质是解题关键，题目难度中等．
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