Question

13．为研究铝和铜的金属活动性，某研究小组进行如下探究．
（1）小明设计的实验方案是：将打磨的铝片和铜片分别放入稀盐酸中，观察反应的现象．写出铝与盐酸反应的化学方程式2Al+6HCl=2AlCl₃+3H₂↑．
（2）小芳将铝片放入氯化铜溶液中，看到有大量气泡逸出，且在一段时间内产生气泡越来越快，收集该气体可点燃，则生成的气体可能是氢气（或“H₂”）．
（3）小芳在（2）实验中，还观察到铝片与浓氯化铜溶液反应时还有“白色沉淀”这一异常现象．
【提出问题】铝片与浓氯化铜溶液反应反应出现的白色沉淀的组成是什么？
【查阅文献】①AlCl₃为无色透明晶体或白色而微带浅黄色的固体，易溶于水和乙醇．
②CuCl为白色固体，不溶于水、乙醇；溶于浓盐酸且溶液变蓝色．
【提出合理假设】
假设a：该白色沉淀可能含有CuCl（或者“CuCl”和“AlCl₃”）；
假设b：该白色沉淀可能含有AlCl₃；
假设c：该白色沉淀可能含有Al．
【设计并完成实验】取白色沉淀分别进行如下实验：

实验编号	实验操作	实验现象
①	加入适量浓盐酸	无气泡，固体溶解，得到褐色溶液
②	加入适量无水乙醇	固体部分溶解
③	加入适量浓氨水	固体部分溶解，得到蓝色溶液

【得出结论】实验①可判断假设c不成立（填“成立”或“不成立”），再结合实验②和③可得出该白色沉淀的成分是CuCl和AlCl₃．
（4）室温时，小芳将等质量的相同铝片分别放入氯化铜溶液和硫酸铜溶液中，发现铝片和氯化铜溶液反应剧烈．
【发现问题】为什么铝片与氯化铜溶液反应比与硫酸铜溶液反应更剧烈呢？
【提出假设】①Cl^-使铜盐和铝的反应容易进行．②氯化铜溶液和硫酸铜溶液的浓度不同所致．
【设计实验】为验证假设①是否正确，请设计一个合理的实验：取打磨的铝片放在一定体积的硫酸铜溶液中，滴加氯化钠溶液．

Answer 1

分析 （1）铝在金属活动性顺序表中位于氢之前，为活泼金属，根据活泼金属可置换出酸中的氢，铝与稀盐酸反应可生成氯化铝和氢气；
（2）根据题目所给信息，小芳将铝片放入氯化铜溶液中产生气泡且该气体可点燃，则判断生成的气体可能是氢气；
（3）【提出合理假设】根据文献对铝及氯化铝的介绍，可猜测白色沉淀为CuCl（或者“CuCl”和“AlCl₃”的混合物）；
【得出结论】实验①加入适量浓盐酸固体全部溶解，无气泡产生，说明该白色沉淀不含有与酸产生气体的物质；实验②加入适量的乙醇都可观察到有部分固体物质被溶解，说明固体中还含有易溶于乙醇的氯化铝，剩余的物质为氯化亚铜；
（4）根据题目给出的信息“等质量的相同铝片分别放入氯化铜溶液和硫酸铜溶液中，发现铝片和氯化铜溶液反应剧烈”得出科学的推理判断．

解答 解：（1）活泼金属铝与盐酸发生置换反应，生成氯化铝和氢气；
故答案为：2Al+6HCl=2AlCl₃+3H₂↑；
（2）根据题目所给信息，小芳将铝片放入氯化铜溶液中，看到有大量气泡逸出，且在一段时间内产生气泡越来越快，收集该气体可点燃，则判断生成的气体可能是氢气；
故答案为：氢气；
（3）【提出合理假设】根据文献对铝及氯化铝的介绍，可猜测白色沉淀为CuCl（或者“CuCl”和“AlCl₃”的混合物）；
故答案为：CuCl（或者“CuCl”和“AlCl₃”的混合物）；
【得出结论】实验①加入适量浓盐酸固体全部溶解，无气泡产生，说明该白色沉淀不含有与酸产生气体的物质，即猜想c不能成立；实验②加入适量的乙醇都可观察到有部分固体物质被溶解，说明固体中还含有易溶于乙醇的氯化铝，剩余的物质为氯化亚铜，因此，可得出该白色沉淀的成分是CuCl和AlCl₃；
故答案为：不成立；CuCl和AlCl₃；
（4）根据题目给出的信息“等质量的相同铝片分别放入氯化铜溶液和硫酸铜溶液中，发现铝片和氯化铜溶液反应剧烈”，结合溶液浓度对反应速率的影响，可做两个方面的推理：①Cl^-使铜盐和铝的反应容易进行．②氯化铜溶液和硫酸铜溶液的浓度不同所致；为验证假设①是否正确，请设计一个合理的实验：取打磨的铝片放在一定体积的硫酸铜溶液中，滴加氯化钠溶液．
故答案为：
（1）2Al+6HCl=2AlCl₃+3H₂↑；
（2）氢气（或“H₂”）；
（3）CuCl（或者“CuCl”和“AlCl₃”）；不成立；CuCl和AlCl₃；
（4）氯化铜溶液和硫酸铜溶液的浓度不同所致；取打磨的铝片放在一定体积的硫酸铜溶液中，滴加氯化钠溶液．（其它合理答案均可）

点评 对于受多种因素影响的实验，在进行对比实验时，除所要探究的影响因素外，其它影响因素应控制相同．