Question

17．某小组同学在实验室研究Al与CuCl₂溶液的反应．

实验操作	实验现象
	ⅰ．红色物质附着于铝片表面 ⅱ．大量无色气体从红色物质表面逸出，放出大量的热 ⅲ．烧杯底部出现白色沉淀

（1）现象ⅰ中的红色物质是Cu．
（2）经检验现象ⅱ中的无色气体为氢气．
①甲认为Al与H⁺反应产生了氢气，用离子方程式表示溶液中存在大量H⁺的原因Cu²⁺+2H₂O?Cu（OH）₂+2H⁺．
②氢气从红色物质表面逸出的原因是Cu和Al在酸性条件下形成原电池，Cu为正极，H⁺在正极表面得电子生成氢气．
（3）探究白色沉淀的化学成分．
查阅资料：Cu⁺可与浓氨水反应生成Cu（NH₃）₂⁺（无色），该无色物质在空气中易被氧化变为蓝色．
乙认为白色沉淀可能是CuCl，并通过实验证明其猜测正确，实验步骤如下：
a．取白色沉淀，充分洗涤；
b．向其中加入浓氨水，沉淀溶解得到无色溶液，将无色溶液分为两份；
c．取其中一份无色溶液…
d．将另一份无色溶液放置于空气中，一段时间后，溶液变为蓝色．
①步骤c的实验方案是加入足量的稀硝酸，再滴加几滴硝酸银溶液．
②用化学平衡移动原理解释CuCl溶于浓氨水的原因CuCl在水溶液中存在平衡：CuCl（s）?Cu⁺（aq）+Cl^-（aq），加入浓氨水，浓氨水与Cu⁺反应生成Cu（NH₃）₂⁺，Cu⁺浓度减小，平衡正向移动，促进CuCl溶解．
（4）探究CuCl产生的原因．
①丙猜测可能是Cu与CuCl₂溶液反应生成了CuCl，因为Cu具有还原性．
②取Cu粉与1mol/L CuCl₂溶液混合，无白色沉淀产生，丙再次分析Al与CuCl₂溶液反应的实验现象，改进实验方案，证明了Cu与CuCl₂溶液反应生成了CuCl，改进之处是加热．

Answer 1

分析 （1）在金属活动顺序表中，排在前面的金属能从盐溶液中置换出后面的金属，铝和硫酸铜溶液发生置换反应生成铜；
（2）①氯化铜是强酸弱碱盐水解溶液显酸性；
②氯置换出铜附着在铝表面在电解质溶液中形成原电池反应，铜做负极，溶液中氢离子在铜电极发生还原反应生成氢气；
（3）①依据实验步骤可知步骤d是验证Cu⁺可与浓氨水反应生成Cu（NH₃）₂⁺（无色），该无色物质在空气中易被氧化变为蓝色，所以步骤c是验证白色沉淀可能是CuCl，检验反应后的溶液中是否含氯离子；
②氯化亚铜白色沉淀在水溶液中存在沉淀溶解平衡，加入浓氨水会和亚铜离子形成Cu（NH₃）₂⁺（无色），平衡正向进行促进沉淀溶解；
（4）①若是Cu与CuCl₂溶液反应生成了CuCl，元素化合价分析可知铜化合价0价变化为+1价，元素化合价升高失电子做还原剂发生氧化反应；
②铝和氯化铜溶液反应过程中有白色沉淀生成，反应过程非常大量热量，证明了Cu与CuCl₂溶液反应生成CuCl，可以加热观察是否生成白色沉淀．

解答 解：（1）铝的活泼些大于铜，和硫酸铜溶液发生置换反应生成铜，铝表面析出红色的铜，
故答案为：Cu；
（2）①氯化铜是强酸弱碱盐水解溶液显酸性，CuCl₂+2H₂O?Cu（OH）₂+2HCl，溶液中存在大量H⁺的原因是因为水解生成的，反应的离子方程式为：Cu²⁺+2H₂O?Cu（OH）₂+2H⁺，
故答案为：Cu²⁺+2H₂O?Cu（OH）₂+2H⁺；
②氯置换出铜附着在铝表面在电解质溶液中形成原电池反应，铜做负极，溶液中氢离子在铜电极发生还原反应生成氢气，电极反应为2H⁺+2e^-=H₂↑，
故答案为：Cu和Al在酸性条件下形成原电池，Cu为正极，H⁺在正极表面得电子生成氢气；
（3）①依据实验步骤可知步骤d是验证Cu⁺可与浓氨水反应生成Cu（NH₃）₂⁺（无色），该无色物质在空气中易被氧化变为蓝色，所以步骤c是验证白色沉淀可能是CuCl，检验反应后的溶液中是否含氯离子，步骤c的实验方案是加入足量的稀硝酸，再滴加几滴硝酸银溶液，观察是否生成白色沉淀判断氯离子的存在，
故答案为：加入足量的稀硝酸，再滴加几滴硝酸银溶液；
②氯化亚铜白色沉淀在水溶液中存在沉淀溶解平衡，加入浓氨水会和亚铜离子形成Cu（NH₃）₂⁺（无色），平衡正向进行促进沉淀溶解，用化学平衡移动原理解释CuCl溶于浓氨水的原因是：CuCl在水溶液中存在平衡：CuCl（s）?Cu⁺（aq）+Cl^-（aq），加入浓氨水，浓氨水与Cu⁺反应生成Cu（NH₃）₂⁺，Cu⁺浓度减小，平衡正向移动，促进CuCl溶解，
故答案为：CuCl在水溶液中存在平衡：CuCl（s）?Cu⁺（aq）+Cl^-（aq），加入浓氨水，浓氨水与Cu⁺反应生成Cu（NH₃）₂⁺，Cu⁺浓度减小，平衡正向移动，促进CuCl溶解；
（4）①若是Cu与CuCl₂溶液反应生成了CuCl，元素化合价分析可知铜化合价0价变化为+1价，元素化合价升高失电子做还原剂发生氧化反应，铜表现的是还原性，
故答案为：还原；
②铝和氯化铜溶液反应过程中有白色沉淀生成，反应过程非常大量热量，证明了Cu与CuCl₂溶液反应生成CuCl，可以加热观察是否生成白色沉淀，若加热出现沉淀说明Cu与CuCl₂溶液反应生成了CuCl，若不出现沉淀说明Cu与CuCl₂溶液不能反应生成了CuCl，
故答案为：加热．

点评 本题考查了Al与CuCl₂溶液的反应、反应现象、物质检验的实验设计等知识，掌握铝、铜及其化合物的性质以及沉淀溶解平衡有关知识是解题关键，题目难度中等，试题培养了学生的分析能力及化学实验能力．