题目内容

4．理科实验操作考试中，小明同学在做铝和稀盐酸反应时无意中加入几滴硫酸铜溶液，发现铝片表面产生气泡速率明显增快，对此他产生了兴趣．
【提出问题】硫酸铜溶液是不是此反应的催化剂？硫酸铜溶液的体积对此实验有影响吗？
【设计并实验】室温下，小明将过量、表面积相同已打磨的铝片分别加入到6份30mL10%稀盐酸中，并在每份中加入不同体积的硫酸铜饱和溶液，记录获得相同体积氢气的时间，从而确定产生氢气的速率．
实验混合溶液123456
饱和CuSO4溶液/mL00.52.551020
水/mL2019.517.5V100
（1）上述表格中V=15．
（2）写出铝和稀盐酸反应的化学方程式：2Al+6HCl═2AlCl3+3H2↑．
（3）定量收集氢气体积可用如图c（填写字母序号）装置．

【实验现象】随着硫酸铜溶液体积的增加，产生氢气的速率先加快后明显减慢，且铝片表面附着的红色物质逐渐增加．
【结论与解释】
（4）随着硫酸铜溶液体积的增加，反应速率明显变慢可能的原因是部分铝和硫酸铜溶液发生了置换反应．
（5）根据实验现象小明认为硫酸铜溶液不是此反应的催化剂，其原因是硫酸铜质量发生了改变且和铝发生了反应．
【实验反思】加速铝和稀盐酸反应速率还可以采取的措施是提高温度，增大盐酸浓度等（写出一点）．
【实验拓展】根据上述实验，小明认为是盐中的金属离子影响了铝和稀盐酸的反应速率；为了研究不同金属离子对反应的影响，小明同学继续实验，取过量表面积相同的铝片和30mL10%稀盐酸混合后加入不同的盐溶液，实验现象如表（加号越多，代表反应速率越快）：
实验1实验2实验3实验4实验5
加入试剂0.5mL水5%NaCl溶液5%Mg2（NO）3溶液5%FeSO4溶液5%CuSO4溶液
产生气泡速率++++++++
（6）如表中，用水进行实验的目的是进行对照；
（7）上述实验设计存有缺陷，该缺陷是；改进实验后，仍符合上表中的实验现象，可得到的结论是：
①Na+、Mg2+对实验效果没有明显效果；
②Fe2+、Cu2+能加快铝和稀盐酸反应的速率，且Cu2+效果最好．

分析 （1）为保证实验有对比性，只能逐渐改变一个变量分析，CuSO4溶液体积逐渐增多，故盐酸的量应相等均为30mL，水的量减小，但每组实验中CuSO4与水的体积之和应相等；
（2）根据铝和稀盐酸反应生成氯化铝和氢气解答；
（3）根据氢气的密度比水的小解答；
（4）根据铝比铜活泼，部分铝和硫酸铜溶液发生了置换反应解答；
（5）根据催化剂的定义解答；
【实验反思】根据加速铝和稀盐酸反应速率的措施解答；
（6）根据用水进行实验的目的是对比解答；
（7）根据铝化学性质活泼，表面有一层氧化膜解答；根据表中现象分析解答．

解答 解：（1）要对比试验效果，除了反应的物质的量不一样以外，要保证其它条件相同，而且是探究硫酸铜量的影响，每组盐酸的量要保持相同，六组反应的总体积也应该相同，而硫酸铜溶液和水的总量应相同，第1组中硫酸铜0mL，水为20，那么总量为20mL，则V=20mL-5mL=15mL；
（2）铝和稀盐酸反应生成氯化铝和氢气，反应的化学方程式为：2Al+6HCl═2AlCl3+3H2↑．
（3）氢气的密度比水的小，从短管进，水被从长管排出，故定量收集氢气体积可用如图c装置．
（4）铝比铜活泼，部分铝和硫酸铜溶液发生了置换反应，随着硫酸铜溶液体积的增加，反应速率明显变慢；
（5）根据实验现象小明认为硫酸铜溶液不是此反应的催化剂，其原因是硫酸铜质量发生了改变且和铝发生了反应；
【实验反思】加速铝和稀盐酸反应速率还可以采取的措施是提高温度，增大盐酸浓度等；
（6）用水进行实验的目的是进行对照；
（7）铝化学性质活泼，表面有一层氧化膜，上述实验设计存有缺陷，该缺陷是铝片未经过表面打磨；改进实验后，仍符合上表中的实验现象，可得到的结论是：①Na+、Mg2+ 对实验效果没有明显效果；②Fe2+、Cu2+能加快铝和稀盐酸反应的速率，且Cu2+ 效果最好．
答案：
（1）15；
（2）2Al+6HCl═2AlCl3+3H2↑；
（3）c；
（4）部分铝和硫酸铜溶液发生了置换反应；
（5）硫酸铜质量发生了改变且和铝发生了反应；
【实验反思】提高温度，增大盐酸浓度等；
（6）进行对照；
（7）铝片未经过表面打磨；Na+、Mg2+ 对实验效果没有明显效果；Fe2+、Cu2+能加快铝和稀盐酸反应的速率，且Cu2+ 效果最好．

点评 本题考查了影响化学反应速率的因素，并且融合了化学实验，形式新颖灵活，培养学生的对比能力、提取信息的能力，注意控制变量的使用．

练习册系列答案
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8．学习化学使我们从五彩缤纷的宏观世界步入了充满神奇色彩的微观世界．
（1）我们身边有各种各样的物质，例如铜、氧气、熟石灰、金刚石、乙醇等，它们都是由不同微粒构成的．请选择上述物质填空（每空只填一种物质）：
分子构成的物质氧气；原子构成的物质铜．
（2）学习完“原子的构成”之后，小英幻想自己变成一个进入原子内部的微粒，写了如下短文．
    我想象中的原子结构
    进入镁原子，我发现①原子是由原子核与核外电子构成的，②原子核相比较原子的体积竟然那么小．③核外的12个电子按固定轨道围绕原子核作高速运动，④我试着去搬动它们，发现电子的质量与原子核的质量差不多…
我走出幻境，画出了镁原子结构示意图．
小英对原子结构的认识有些是错误的，指出文中有错误的一句话④（填句子前的序号）．文中提到的原子在化学变化中易失去电子（填“得到”或“失去”）．
（3）同学们已经学会从微观角度认识物质的变化，下列变化中微粒种类发生了改变的是ad（填字母，符合题意的选项都选）．
a．食物腐烂  b．冰雪融化  c．酒精挥发  d．红磷燃烧
（4）我们接触过很多化学变化，如“氢气燃烧”、“铁和硝酸银溶液反应”、“稀盐酸与澄清石灰水反应”等，这些变化的微观本质各不相同．
①写出上述三个反应中任意两个反应的化学方程式：2H2+O2$\frac{\underline{\;点燃\;}}{\;}$2H2O；Fe+2AgNO3═Fe（NO3）2+2Ag．
②从上述三个反应中任取一个写出其微观本质：氢分子分解成氢原子，氧分子分解成氧原子，每2个氢原子和1个氧原子结合成1个水分子，大量的水分子聚集成水．
9．下列有关“一定”的叙述正确的是（　　）
A．构成物质的分子、原子等粒子一定在不停地运动
B．灭火一定要同时破坏燃烧的三个条件
C．硬水经过滤后一定会变成软水
D．铁制品与氧气或水接触一定会锈蚀
6．一些食物就得近似pH如下：
 食物 葡萄汁苹果汁  牛奶玉米粥  鸡蛋清
 pH3.5～4.5  2.9～3.36.3～6.6  7.0～8.07.6～8.0
下列说法不正确的是（　　）
A．鸡蛋清显碱性B．苹果汁和葡萄汁显酸性
C．葡萄汁比苹果汁的酸性强D．胃酸过多的人适宜吃玉米粥
13．请从下面五种物质中选择恰当的物质，将其字母代码填入空格中．
A．涤纶  B．硝酸钾  C．苛性钠  D．生铁 E．油脂
（1）可做复合肥的是B．
（2）属于基本营养物质的是E．
（3）用于铸造农具的是D．
（4）属于有机合成材料的是A．
（5）能使酚酞溶液变为红色的碱类物质是C．
9．根据图1所给的仪器，回答问题：

（1）用B、D和G（选填字母）可组装成一套实验室制取氧气的发生装置，使用该套装置制取气体的突出优点是可以控制反应的速率，用该装置制取氧气的化学方程式为2H2O2$\frac{\underline{\;MnO_2\;}}{\;}$2H2O+O2↑．
（2）装配氯酸钾制备O2的发生装置需要用到的仪器有ABFH（选填字母）．
（3）实验室制备CO2时，要求能随时控制反应进行或停止，图1的发生装置正确且符合要求的是bcd（选填字母）；如图2所示，装置e中小试管起到节约液体药品和液封的作用．
（4）如图3所示，用大理石和浓盐酸制取CO2时，为了得到纯净、干燥的CO2，某同学在发生装置后连续接了两个甲装置，再连接乙进行收集．第一个甲装置内为足量的饱和碳酸氢钠溶液，则第一个甲装置的作用是除去杂质氯化氢气体，第二个甲装置应该注入足量的浓硫酸；用乙装置收集二氧化碳时，气体应从g（选填“f”或“g”）端进入．
16．为了探究酸碱等溶液的性质，学习小组进行了如图1所示的实验，分别试验乙醇、稀硫酸、氢氧化钠溶液的导电性，请回答以下问题：

（1）实验过程中，发现有一组实验灯泡不会发光，该组实验烧杯中装的药品是乙醇．
（2）NaOH在水中会解离出钠离子和氢氧根离子等带电的粒子，所以可以导电．
（3）取少量B中溶液于试管中，滴加紫色石蕊试液，溶液呈红色，硫酸、盐酸等酸具有相似的化学性质，是因为它们都能解离出氢离子．
（4）往装有H2SO4溶液的烧杯中滴加Ba（OH）2溶液至过量，滴加过程中国测得烧杯中的温度变化如图2所示，从图中b点除了表示温度最高、放出的热量最多，还可以表示恰好完全反应．滴加过程中可以观察到灯泡发光的情况为D（填字母序号）
A．亮度保持不变      B．逐渐变暗至熄灭     C．逐渐变亮
D．由亮变暗至熄灭再逐渐变亮      E．由暗变亮再变暗至熄灭．
13．自然界中氧元素和碳元素在一定条件下不断地转化，下列关于O2、CO2的叙述正确的是（　　）
A．从组成上看，O2和CO2都属于纯净物中氧化物
B．从结构上看，O2和CO2中都含有氧分子
C．从用途上看，O2可供给呼吸并支持燃烧而CO2不能
D．从来源上看，自然界中O2来自光合作用而CO2仅来化石燃料的燃烧
14．下列物质中属于氧化物的是（　　）
A．NaOHB．HNO3C．CaCO3D．Fe2O3

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