Question

【題目】為研究鋅和鋁的金屬活動性 ，某研究小組進行了如下探究。

（1）小明設計方案：向表面積相同的鋁片和鋅粒中分別加入鹽酸，根據反應的快慢判斷兩者的活動性強弱。寫出鋁與鹽酸反應的化學方程式：________。

（2）小芳將一砂紙打磨過的鋁片放入一定量的鹽酸中，發現有氣泡產生 ，還觀察到有“灰黑色沉淀”這一異�，F象出現。

（提出問題）鋁與鹽酸反應出現的灰黑色沉淀的組成是什么？

（查閱文獻）①鋁在顆粒較小時為灰黑色，AlCl3為無色透明晶體或白色而微帶淺黃色的固體，易溶于水和乙醇。②一種金屬加入到兩種活動性均比它弱的金屬化合物溶液的混合液中，會先置出最弱的金屬。再置換出第二種金屬。該金屬會先和最弱的金屬鹽溶液反應。

（提出合理假設）假設a：該灰黑色沉淀可能含有_________；假設b：該灰黑色沉淀可能含有AlCl3；假設c：該灰黑色沉淀可能含有難溶于酸的物質。

（設計并完成實驗）取灰黑色沉淀分別進行如下實驗。

實驗編號	實驗操作	實驗現象
①	加入適量稀鹽酸	有微量氣泡，固體全部溶解，得到澄清溶液
②	加入適量蒸餾水	固體部分溶解
③	加入適量無水乙醇	固體部分溶解

（得出結論）由實驗①可判斷假設c_____________（填“成立”或“不成立”，）再集合②和③可得出該灰黑色沉淀的成分是__________。

（3）你認為①中小明的實驗能否比較鋅和鋁的金屬活動性強弱？______（填“能”或“不能”），分別從設計方法或操作可行性的角度，具體說明理由（一點即可）_____。

（拓展延伸）附加分：若正確回答下列小題，將獲得4分的獎勵 ，但化學試卷總分不超過60分。為繼續研究另一種金屬鋅的化學性質，小敏向一定質量的硝酸銀和硝酸銅的混合溶液中加入鋅粉，溶液質量與加入鋅的質量關系如圖所示。那么，在a點時，溶液里含的金屬化合物有_________種；bc段發生的化學反應方程式為_________；d點得到的固體的成分為_____

Answer 1

【答案】2Al+6HCl=2AlC3+3 H2↑ 該灰黑色沉淀可能含有細小鋁顆粒 假設c不成立， 沉淀成分為鋁顆粒和AlCl3 不能 鋁片和鋅粒表面積相等難以把控，難以實現控制變量 Zn+Cu（NO3）2= Zn（NO3）2+Cu 3種 Ag、Cu、Zn

【解析】

（1）活潑金屬鋁與鹽酸發生置換反應，生成氯化鋁和氫氣，反應的化學方程式為：Al+6HCl═2AlCl3+H2↑；

（2）鋅粒比鋁片反應快，可能原因是鋅粒與酸的接觸面積大；

[提出合理假設]鋁的小顆粒呈黑色與反應中出現的“灰黑色沉淀”顏色相近，可猜測灰黑色可能為未完全反應的鋁或是鋁與未完全溶解的氯化鋁的混合物；

[得出結論]實驗①加入適量稀鹽酸固體全部溶解，說明該灰黑色沉淀不含有難溶于酸的物質，即猜想c不能成立；實驗②加入適量的水和③加入適量的乙醇都可觀察到有固體物質被溶解，說明固體中還含有易溶于水和乙醇的氯化鋁，因此，通過三個實驗的探究可判斷沉淀為鋁和氯化鋁的混合物；

（3）對于金屬純度的影響、所用鹽酸濃度的影響等，小明的方案中都沒進行必要的控制且操作中也難以做到鋁片和鋅粒的表面積相同，所以不能據此實驗判斷兩金屬活動性的強弱；

向一定量的硝酸銀和硝酸銅的混合溶液中加入鋅粉，結合溶液質量與加入鋅的質量關系圖：[拓展延伸]當鋅的質量為a時，溶液中還有部分硝酸銀沒有反應完，所以溶液中的溶質一定有硝酸鋅、硝酸銀、硝酸銅；b-c段之間溶液的質量增大，是鋅和硝酸銅反應生成硝酸鋅和銅，發生反應的化學方程式為：Zn+Cu（NO3）2=Zn（NO3）2+Cu；當鋅的質量為d時，鋅已過量，鋅把硝酸銀、硝酸銅都反應完了，過濾后得到固體含有鋅銀銅。