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� 题目和参考答案——青夏教育精英家教网—

题目内容

10．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	1	2	3	4	5	6
饱和硫酸铜溶液/mL	0	0.5	2.5	5	10	20
水/mL	20	19.5	17.5	V	10	0

（1）如表表格中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】加速铝和稀硫酸反应速率还可以采取的措施是（写出一点）提高温度，增大盐酸浓度等．
【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%Mg（NO₃）₂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进行对照；；
（7）上述实验设计存有缺陷，该缺陷是铝片未经过表面打磨；实验改进后，任符合上表中的实验现象，可得到的实验结论是：
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．