Question

7．某课外实验小组欲探究铝和铜的金属性（原子失电子能力）强弱，同学们提出了如下实验方案：
A．比较铝和铜的硬度和熔点；
B．比较二者在稀硫酸中的表现；
C．用铝片、铜片、硫酸铝溶液、硫酸铜溶液，比较二者的活动性；
D．分别做铝片、铜片与NaOH溶液反应的实验；
E．分别做Al（OH）₃和Cu（OH）₂与NaOH溶液反应的实验；
F．比较Al（OH）₃和Cu（OH）₂的热稳定性；
G．将铝片、铜片用导线连接后共同浸入浓硝酸中，接入电流计，观察电流方向．
（1）你认为上述方案中能达到实验目的有BC；
（2）上述7个方案中除G外，可以设计成电池反应的还有BCD；
（3）写出D方案中反应的化学方程式2Al+2NaOH+2H₂O=2NaAlO₂+3H₂↑或2Al+2NaOH+6H₂O=2Na[Al（OH）₄]+3H₂↑；
（4）G方案中，因为铝片在浓硝酸中发生钝化，故电池的负极是铜片；写出该电池总反应的离子方程式Cu+4H⁺+2NO₃=Cu²⁺+2NO₂↑+2H₂O．

Answer 1

分析 （1）比较金属性强弱，可以根据金属与酸反应的剧烈沉淀、构成原电池的负极等方面分析，而与硬度、熔沸点及氢氧化物的稳定性等无关，据此进行解答；
（2）原电池为将化学能转化为电能的装置，所涉及反应为自发进行的氧化反应，以此解答该题；
（3）铜不与氢氧化钠溶液反应，铝与氢氧化钠溶液反应生成2Na[Al（OH）₄]和氢气，据此写出反应的化学方程式；
（4）铝在浓硝酸中发生钝化，铜能够别浓硝酸氧化生成硝酸铜、二氧化氮气体和水，则铜为原电池的负极．

解答 解：（1）A．铝和铜的硬度和熔点与金属性强弱无关，故A错误；
B．金属性越强，与酸反应越剧烈，可通过比较Cu、Al在稀硫酸中的表现判断其金属性强弱，故B正确；
C．用铝片、铜片、硫酸铝溶液、硫酸铜溶液，根据是否发生置换反应可比较二者的活动性，故C正确；
D．Al与氢氧化钠溶液反应是铝的化学性质，与金属活泼性无关，根据根据是否与氢氧化钠溶液反应判断金属性强弱，故D错误；
E．氢氧化铝为两性氢氧化物，能够与氢氧化钠溶液反应，与金属性强弱无关，不能根据是否与NaOH溶液反应判断金属性强弱，故E错误；
F．Al（OH）₃和Cu（OH）₂的热稳定性与金属性强弱无关，无法据此判断金属性强弱，故F错误；
G．将铝片、铜片用导线连接后共同浸入浓硝酸中，接入电流计，观察电流方向，由于铝与浓硝酸发生钝化，铜为负极，无法据此判断金属性强弱，故G错误；
故答案为：BC；
（2）能够设计成原电池的反应必须为自发进行的氧化还原反应，则满足体积的有：B．比较二者在稀硫酸中的表现、C．用铝片、铜片、硫酸铝溶液、硫酸铜溶液，比较二者的活动性、D．分别做铝片、铜片与NaOH溶液反应的实验；而A．比较铝和铜的硬度和熔点、E．分别做Al（OH）₃和Cu（OH）₂与NaOH溶液反应的实验、F．比较Al（OH）₃和Cu（OH）₂的热稳定性不满足，
故答案为：BCD；
（3）D方案中，Cu不与氢氧化钠溶液反应，Al与NaOH溶液反应的化学方程式为2Al+2NaOH+2H₂O=2NaAlO₂+3H₂↑或2Al+2NaOH+6H₂O=2Na[Al（OH）₄]+3H₂↑，
故答案为：2Al+2NaOH+2H₂O=2NaAlO₂+3H₂↑或2Al+2NaOH+6H₂O=2Na[Al（OH）₄]+3H₂↑；
（4）G方案中，因为铝片在浓硝酸中发生钝化，该电池的负极是铜片，铜与浓硝酸反应生成硝酸铜、二氧化氮和水，该电池总反应的离子方程式：Cu+4H⁺+2NO₃=Cu²⁺+2NO₂↑+2H₂O，
故答案为：钝化；铜片； Cu+4H⁺+2NO₃=Cu²⁺+2NO₂↑+2H₂O．

点评 本题考查了性质实验方案的设计，题目难度中等，设计原电池原理、金属性强弱比较、氧化还原反应等知识，明确判断金属性强弱的方法为解答关键，注意掌握原电池的构成条件，试题培养了学生的分析、理解能力及灵活应用能力．