Question

5．在一次学生实验中，学生用铝片分别和稀盐酸、稀硫酸反应，发现：铝片与稀盐酸反应现象非常明显，而与稀硫酸几乎不反应．这和教材中“铝能跟稀盐酸或稀硫酸反应生成氢气“的说法不一致．为排除因试剂变质等因素造成的影响，该学生在教师的指导下重新进行下列实验，验证是否存在上述现象．
实验用品：仪器（略，凡是实验需要的均有提供）
药品：3.0mol/L盐酸、1.5mol/L硫酸、3.0mol/L硫酸，相同大小的铝片（纯度＞99.5%）
实验过程：往三支相同的试管中分别加入相同的铝片各一片，再往试管中分别加入等体积的3.0mol/L盐酸、1.5mol/L硫酸、3.0mol/L硫酸，观察反应进行到1、2、5、15、20分钟时的铝与酸反应的情况．结果如下：

	反应进程（分钟）	1	2	5	15	20
实验1	3.0mol/L盐酸	少量气泡	较多气泡	大量气泡	反应剧烈	铝片耗尽
实验2	1.5mol/L硫酸	均无明显现象（无气泡产生）
实验3	3.0mol/L硫酸	均无明显现象（无气泡产生）

通过上述实验可知，无论是用1.5mol/L硫酸还是3.0mol/L硫酸，均无明显的现象，而3.0mol/L盐酸与铝片反应的现象却十分明显．
（1）写出铝与盐酸反应的离子方程式是2Al+6H⁺═2Al³⁺+3H₂↑
（2）反应1～15min内，铝与盐酸的反应速率逐渐加快，其原因是反应放出热量，温度升高，使化学反应速率加快．
（3）将实验2中硫酸的浓度设计为1.5mol/L的依据是统一氢离子的浓度，比较阴离子在反应中的不同作用
（4）根据以上探究“铝与稀盐酸和稀硫酸反应差异的原因”，你能对问题原因作出哪些假设或猜想（列出两种即可）？
假设一：促进金属铝表面的氧化膜与H⁺反应
假设二：对金属铝表面的氧化膜与H⁺反应起阻碍作用．

Answer 1

分析 （1）铝能置换出酸中的氢；
（2）温度越高反应速率越快，金属和酸的反应是放热反应；
（3）1.5mol/L的硫酸中氢离子浓度与3mol/L的盐酸中氢离子浓度相同，铝与酸反应的实质是铝与氢离子的反应，从而得出硫酸根与氯离子在反应中起到不同的作用；
（4）利用固定变量法探究氯离子和硫酸根离子对金属铝表面的氧化膜与H⁺反应的影响．

解答 解：（1）铝能置换出酸中氢离子，离子方程式为：2Al+6H⁺═2Al³⁺+3H₂↑，
故答案为：2Al+6H⁺═2Al³⁺+3H₂↑；
（2）反应1～15min内，铝与酸的反应是放出热量的，导致温度升高，使化学反应速率加快，
故答案为：反应放出热量，温度升高，使化学反应速率加快；
（3）1.5mol/L的硫酸中氢离子浓度与3mol/L的盐酸中氢离子浓度相同，铝与酸反应的实质是铝与氢离子的反应，在反应的条件中，只有阴离子不同，从反应现象得出硫酸根与氯离子在反应中起到不同的作用，将实验2中硫酸的浓度设计为1.5mol/L的依据是统一氢离子的浓度，比较阴离子在反应中的不同作用，
故答案为：统一氢离子的浓度，比较阴离子在反应中的不同作用；
（4）在铝的表面有一层致密氧化铝薄膜，当加入盐酸和硫酸溶时，酸液首先与氧化铝薄膜反应，由反应的现象可知，铝片和稀盐酸反应现象明显，而和稀硫酸几乎不反应，比较盐酸和硫酸溶液中含有的离子的不同，出现这种现象的原因可能是：氯离子促进金属铝表面的氧化膜与H⁺反应，硫酸根离子对金属铝表面的氧化膜与H⁺反应对起阻碍作用，所以假设一：促进金属铝表面的氧化膜与H⁺反应；假设二：对金属铝表面的氧化膜与H⁺反应起阻碍作用，
故答案为：促进金属铝表面的氧化膜与H⁺反应；对金属铝表面的氧化膜与H⁺反应起阻碍作用．

点评 本题探究影响化学反应速率的因素，考查除浓度、温度等常考条件外的其他条件，题目新颖，特别注意利用控制变量法设计实验论证假设．