题目内容

5．以Al和不同的铜盐溶液间的反应为实验对象，探索Al与不同铜盐溶液反应的多样性．
实验向试管中加入2ml溶液实验现象
实验Ⅰ：0.5mol/LCuCl2溶液15s：大量气泡且有红色物质析出
60s：反应进一步加快且反应剧烈放热，液体几乎沸腾
120s：铝片反应完，试管中析出大量蓬松的红色物质
实验Ⅱ：0.5mol/LCuSO4溶液15s 无明显现象
60s：铝片表面有极少气泡
120s：有少量气泡溢出，铝片边缘有很少红色物质生成
（1）对实验Ⅰ进行研究②④
①实验Ⅰ中生成红色物质的离子方程式为：2Al+3Cu2+=2Al3++3Cu
②经检验实验Ⅰ中产生的气体为氢气，用离子方程式解释溶液中存在H+的原因：Cu2++2H2O?Cu（OH）2+2H+
③请写出60s后反应进一步加快可能的原因（写出两条）Cu和Al在酸性条件下形成原电池；反应放热，温度升高速率加快
（2）对实验Ⅱ进行研究
实验Ⅱ反应明显比实验Ⅰ缓慢，说明Al与不同的铜盐溶液反应呈现多样性，其原因可能有：
假设一：SO42-对Al与Cu2+的置换反应存在一定的抑制作用．
假设二：Cl-对Al与Cu2+的置换反应存在促进作用
（3）为进一步研究上述假设，设计如下实验：
实验向试管中加入2mL溶液实验现象
实验Ⅲ：0.5mol/LCuCl2溶液+1g Na2SO4固体加入 Na2SO4固体后速率几乎不变，仍有大量气泡产生，红色物质生成且剧烈放热，铝片反应完全，溶液沸腾
实验Ⅳ：0.5mol/L CuCl2溶液+5g Na2SO4固体加入Na2SO4固体后速率几乎不变，仍有大量气泡产生，红色物质生成且剧烈放热，铝片反应完全，溶液沸腾
实验Ⅴ：0.5mol/LCuSO4溶液+0.02mol NaCl固体未加入 NaCl固体前几乎没现象，加入后，铝片表面迅速产生大量气体和红色物质，溶液温度上升至沸腾，铝反应完全
实验Ⅵ：0.5mol/LCuSO4溶液+0.02mol NH4Cl固体未加入 NH4Cl固体前几乎没现象，加入后，铝片表面迅速产生大量气体和红色物质，溶液温度上升至沸腾，铝反应完全
实验Ⅵ的设计目的是：对照实验，排除Na+的干扰，证明Na+对该反应不造成影响
其中，实验Ⅰ与实验Ⅲ、Ⅳ做对比，结论为：SO42-对Al与Cu2+的置换反应没有抑制作用
其中，实验Ⅱ与实验Ⅴ、Ⅵ做对比，结论为：Cl-对Al与Cu2+的置换反应存在促进作用
（4）请设计实验证明Cl-对Al与H+的反应同样起到相似的作用：用砂纸打磨后的铝片分别与H+浓度均为0.2mol/L的盐酸和硫酸反应，前者更剧烈．

分析 （1）①以Al和不同的铜盐溶液间的反应为实验对象，实验Ⅰ：0.5mol/LCuCl2溶液，大量气泡且有红色物质析出是铝置换铜生成的铜单质；
②经检验实验Ⅰ中产生的气体为氢气，活泼金属反应生成，说明溶液中存在氢离子，是铜离子水解的结果；
③60s：反应进一步加快且反应剧烈放热，液体几乎沸腾，说明反应是放热反应，置换出的铜和铝在电解质溶液中析出原电池反应；
（2）实验Ⅱ反应明显比实验Ⅰ缓慢，说明Al与不同的铜盐溶液反应呈现多样性，实验Ⅰ：0.5mol/LCuCl2溶液，实验Ⅱ：0.5mol/LCuSO4溶液和铝反应氯离子和硫酸根离子对反应影响；
（3）探究假设一：SO42-对Al与Cu2+的置换反应存在一定的抑制作用，假设二：Cl-对Al与Cu2+的置换反应存在促进作用，对比实验需要加入氯化铵和氯化钠物质的量相同；
（4）请设计实验证明Cl-对Al与H+的反应同样起到相似的作用可以是利用氢离子浓度相同的硫酸和盐酸对比实验验证氯离子影响大．

解答 解：（1）①实验Ⅰ：0.5mol/LCuCl2溶液，大量气泡且有红色物质析出是铝置换铜生成的铜单质，反应的离子方程式为：2Al+3Cu2+=2Al3++3Cu，
故答案为：2Al+3Cu2+=2Al3++3Cu；
②经检验实验Ⅰ中产生的气体为氢气，用离子方程式解释溶液中存在H+的原因是铜离子水解的结果，Cu2++2H2O?Cu（OH）2+2H+，
故答案为：Cu2++2H2O?Cu（OH）2+2H+；
③60s：反应进一步加快且反应剧烈放热，液体几乎沸腾，说明反应是放热反应，温度升高速率加快，置换出的铜和铝在电解质溶液中析出原电池反应加快反应速率，
故答案为：Cu和Al在酸性条件下形成原电池；反应放热，温度升高速率加快；
（2）实验Ⅱ反应明显比实验Ⅰ缓慢，说明Al与不同的铜盐溶液反应呈现多样性，实验Ⅰ：0.5mol/LCuCl2溶液，实验Ⅱ：0.5mol/LCuSO4溶液和铝反应氯离子和硫酸根离子对反应影响，假设一：SO42-对Al与Cu2+的置换反应存在一定的抑制作用，假设二：Cl-对Al与Cu2+的置换反应存在促进作用，
故答案为：Cl-对Al与Cu2+的置换反应存在促进作用；
（3）探究假设一：SO42-对Al与Cu2+的置换反应存在一定的抑制作用，假设二：Cl-对Al与Cu2+的置换反应存在促进作用，对比实验需要加入氯化铵和氯化钠物质的量相同，实验Ⅵ：0.5mol/LCuSO4溶液加入0.02molNH4Cl固体，未加入 NH4Cl固体前几乎没现象，加入后，铝片表面迅速产生大量气体和红色物质，溶液温度上升至沸腾，铝反应完全，设计目的是对照实验，排除Na+的干扰，证明Na+对该反应不造成影响，其中，实验Ⅰ与实验Ⅲ、Ⅳ做对比，结论为：SO42-对Al与Cu2+的置换反应没有抑制作用，其中，实验Ⅱ与实验Ⅴ、Ⅵ做对比，结论为：Cl-对Al与Cu2+的置换反应存在促进作用，
故答案为：0.02mol；  对照实验，排除Na+的干扰，证明Na+对该反应不造成影响；SO42-对Al与Cu2+的置换反应没有抑制作用；Cl-对Al与Cu2+的置换反应存在促进作用；
（4）请设计实验证明Cl-对Al与H+的反应同样起到相似的作用，可以利用氢离子浓度相同的硫酸和盐酸，用砂纸打磨后的铝片分别与H+浓度均为0.2mol/L的盐酸和硫酸反应，前者更剧烈，
故答案为：用砂纸打磨后的铝片分别与H+浓度均为0.2mol/L的盐酸和硫酸反应，前者更剧烈．

点评 本题考查了物质性质的实验验证、对比试验的分析判断、过程分析和现象的理解应用是解题关键，题目难度中等．

练习册系列答案
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C．图中x点的坐标为（10，5）
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16．短周期元素A、B、C的原子序数依次递增，它们的原子最外层电子数之和为10，A与C同主族，B原子的最外层电子数等于A原子的次外层电子数，则下列叙述正确的是（　　）
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13．下列各组物质汽化或熔化时，所克服的微粒间的作用力属同种类型的是（　　）
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20．已知K2Cr2O7溶液中存在平衡：Cr2O72- （橙色）+H2O?2CrOr42- （黄色）+2H+保持温度不变，用k2O2O7溶液进行下列实验：结合实验，下列说法正确的是（　　）
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17．请按要求回答如下有关大气污染处理的相关问题．
（1）汽车发动机工作时常会产生NO2，其中主要反应的能量变化如图1所示：
（1）①写出N2和O2反应的热化学方程式：N2（g）+O2（g）=2NO（g）△H=-120kJ•mol-1，．
②常温下NH3可与NO2直接反应实现无害转化．写出用此法治理n（NO）：n（NO2）=1：1时反应（可逆）的化学方程式；已知该反应△H＜0，写出既能加快反应速率又能提高氮氧化物的转化率的措施之一：其他条件不变，增大氨气的浓度．
（2）利用I2O5消除CO污染的反应为：5CO（g）+I2O5（s）?5CO2（g）+I2（s）；不同温度下，向装有足量I2O5固体的2L恒容恒温密闭容器中通入2molCO，测得CO2的物质的量分数随时间t变化曲线如图2所示：
①T1温度下，0.5min内CO2的平均速率为0.8mol•L-1•min-1．
T2温度下，化学平衡常数K=1024．
②a点时，向容器中再冲入2molCO，再次达到平衡后，φ（CO2）不变（填“增大”、“减小”或“不变”
（3）利用I2消除SO2污染的工业流程如图：
①反应器中反应的离子方程式：I2+SO2+2H2O=4H++2I-+SO42-．
②用化学平衡移动的原理分析，使用膜反应器及时分离出H2的目的是：碘化氢分解为可逆反应，及时分离出产物氢气，有利于反应正向进行，且生成更多的碘，有利于循环使用．．
4．通过煤的气化和液化，使碳及其化合物得以广泛应用．
Ⅰ．工业上先用煤转化为CO，再利用CO和水蒸气反应制H2时，存在以下平衡：CO（g）+H2O（g）?CO2（g）+H2（g）
（1）向1L恒容密闭容器中充人CO和H2O（g），800℃时测得部分数据如下表．
t/min01234
n（H2O）/mol0.6000.5200.4500.3500.350
n（CO）/mol0.4000.3200.2500.1500.150
则该温度下反应的平衡常数K=1.2．
（2）相同条件下，向2L恒容密闭容器中充入1molCO、1mol H2O（g）、2molCO2、2mo1H2，
此时υ（正）＜ υ（逆）（填“＞”“=”或“＜”）．
（3）一定温度下，在恒容密闭容器中NO2与O2反应如下：4NO2（g）+O2（g）?2N2O5（g）；若已知K350℃＜K300℃，则该反应是放热反应（填“吸热”或“放热”）．
Ⅱ．已知CO（g）、H2（g）、CH3OH（l）的燃烧热分别为283kJ•mol-1、286kJ•mol-1、726kJ•mol-1
（4）利用CO、H2合成液态甲醇的热化学方程式为CO（g）+2H2（g）=CH3OH（l）△H=-129kJ•mol-1．
（5）依据化学反应原理，分析增加压强对制备甲醇反应的影响增加压强使反应速率加快，同时平衡右移，CH3OH产率增大．
Ⅲ．为摆脱对石油的过度依赖，科研人员将煤液化制备汽油，并设计了汽油燃料电池，电池工作原理如图所示：

一个电极通入氧气，另一电极通入汽油蒸气，电解质是掺杂了Y2O3的ZrO2晶体，它在高温下能传导O${\;}_{2}^{-}$
（6）以辛烷（C8H18）代表汽油，写出该电池工作时的负极反应方程式C8H18-50e-+25O2-=8CO2+9H2O．
（7）已知一个电子的电量是1.602×10-19C，用该电池电解饱和食盐水，当电路中通过1.929×105C的电量时，生成NaOH80g．
Ⅳ．煤燃烧产生的CO2是造成温室效应的主要气体之一．
（8）将CO2转化成有机物可有效地实现碳循环．如：
a．6CO2+6H2O$\stackrel{光照/叶绿素}{→}$C6H12O6+6O2        
b．2CO2+6H2$→_{△}^{催化剂}$C2H5OH+3H2O
c．CO2+CH4$→_{△}^{催化剂}$ CH3COOH               
d．2CO2+6H2$→_{△}^{催化剂}$CH2=CH2+4H2O
以上反应中，最节能的是，反应c中理论上原子利用率为100%．
5．请根据以下装置回答相关问题

（1）图甲是一套进行过滤操作的装置，可以除去粗苯甲酸中所含的不溶性（或难溶于水的）杂质．
（2）利用图乙装置来证明醋酸、碳酸、苯酚酸性的相对强弱时，实验过程中，苯酚钠溶液中所出现的实验现象是溶液变浑浊．该实验中存在的缺陷是未除去CO2（填化学式下同）中可能混有的CH3COOH
（3）图丙是做乙醛的银镜反应前配制银氨溶液的实验操作图．配制过程中，试管内发生变化的现象是溶液先变浑浊（或产生大量白色沉淀），继续滴入氨水溶液又变澄清．配好银氨溶液后，向其中加入乙醛进行银镜反应时，为了获得良好的实验效果，对试管采用的加热方式是热水浴加热．乙醛发生银镜反应的化学方程式是CH3CHO+2Ag（NH3）2OH$\stackrel{水浴加热}{→}$CH3COONH4+2Ag↓+3NH3↑+H2O．

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