Question

【題目】理科實驗操作考試中，小明同學在做鋁和稀鹽酸反應時無意中加入硫酸銅溶液，發現鋁片表面上產生氣泡速率明顯增快，對此他產生了興趣。

（提出問題）硫酸銅溶液是不是此反應的催化劑？硫酸銅溶液的體積對此實驗有影響嗎？

（設計實驗1）室溫下，小明將過量、表面積相同已打磨的鋁片分別加入到6份30mL10﹪稀鹽酸中，并在每份中加入不同體積的硫酸銅飽和溶液，記錄獲得相同體積氫氣的時間，從而確定產生氫氣的速率。

實驗混合溶液	1	2	3	4	5	6
硫酸銅飽和溶液/mL	0	0.5	2.5	5	10	20
水/mL	20	19.5	17.5	V	10	0

（1）上述表格中V＝__________。

（2）寫出鋁和稀鹽酸反應的化學方程式__________。

（3）定量收集氫氣體積可用如圖__________（填字母序號）裝置。

（實驗現象）隨著硫酸銅溶液體積的增加，產生氫氣的速率先快后慢，且鋁片表面附著的紅色物質逐漸增加。

（結論與解釋）

（4）隨著硫酸銅溶液體積的增加，反應速率明顯變慢可能的原因是_______________。

（5）根據實驗現象小明認為硫酸銅溶液不是此反應的催化劑，其原因是______________。

（實驗反思）加快鋁和稀鹽酸反應速率還可以采取的措施是（寫一點）_____________。

（設計實驗2）根據上述實驗，小明認為是鹽中的金屬離子影響了鋁和稀鹽酸的反應速率；為了研究不同金屬離子對反應的影響，小明同學繼續實驗，取過量表面積相同的鋁片和30mL10﹪稀鹽酸混合后加入不同的鹽溶液，實驗現象如下（加號越多，代表反應速率越快）。

實驗	①	②	③	④	⑤
加入試劑0.5mL	水	5﹪NaCl溶液	5﹪Mg(NO3)2溶液	5﹪FeSO4溶液	5﹪CuSO4溶液
產生氣泡速率	+	+	+	++	+++

（6）上表中，用水進行實驗的目的是_______________。

（7）上述實驗設計存在有缺陷，該缺陷是_____________。改進實驗后，仍符合上表中的實驗現象，可得到的實驗結論是_________（寫一點）。

Answer 1

【答案】15 2Al+6HCl=2AlCl3+3H2↑ C 部分鋁和硫酸銅溶液發生了置換反應 CuSO4質量發生了改變且和鋁發生了反應 提高溫度或增大鹽酸濃度等 進行對照 鋁片表面未經過打磨 Na+、Mg2+對實驗效果沒明顯效果或Fe2+、Cu2+能加快鋁和稀鹽酸反應速率且Cu2+效果最好

【解析】

（1）要對比試驗效果，除了硫酸銅物質的量不一樣以外，要保證其它條件相同，而且是探究硫酸銅量的影響，每組鹽酸的量要保持相同，六組反應的總體積也應該相同，而硫酸銅溶液和水的總體積應相同，第1組中硫酸銅0mL,水為20，那么總量為20mL,則V=20mL-5mL=15mL，故填：15.

（2）鋁和稀鹽酸反應生成氯化鋁和氫氣，反應的化學方程式為：2Al+ 6HCl=2AlCl3 + 3H2↑.

（3）氫氣的密度比水的小，從短管進，水被從長管排出，故定量收集氫氣體積可用如圖c裝置，故選：C。

（4）鋁比銅活潑，部分鋁和硫酸銅溶液發生了置換反應，隨著硫酸銅溶液體積的增加，反應速率明顯變慢，故填：部分鋁和硫酸銅溶液發生了置換反應。

（5）根據實驗現象小明認為硫酸銅溶液不是此反應的催化劑，其原因是硫酸銅質量發生了改變且和鋁發生了反應，故填：部分鋁和硫酸銅溶液發生了置換反應。

[實驗反思]加速鋁和稀鹽酸反應速率還可以采取的措施是提高溫度,增大鹽酸濃度等，故填：提高溫度或增大鹽酸濃度等。

（6）用水進行實驗的目的是進行對照，故填：進行對照。

（7）鋁化學性質活潑，表面有一層氧化膜，上述實驗設計存有缺陷，該缺陷是鋁片未經過表面打磨；改進實驗后，仍符合上表中的實驗現象，可得到的結論是:Na+ 、Mg2+ 對實驗效果沒有明顯效果;Fe2+ 、Cu2+ 能加快鋁和稀鹽酸反應的速率，且Cu2+效果最好，故填：Na+、Mg2+對實驗效果沒明顯效果或Fe2+、Cu2+能加快鋁和稀鹽酸反應速率且Cu2+效果最好。