Question

某探究小組用金屬鋁分別與稀鹽酸或稀硫酸反應的方法研究金屬與不同酸反應的差異及影響反應速度的因素。
實驗藥品：2.0 mol/L鹽酸、4.0 mol/L鹽酸、2.0 mol/L硫酸、4.0 mol/L硫酸、相同大小的鋁片和鋁粉(金屬表面氧化膜都已除去)；每次實驗各種酸的用量均為50.0 mL，金屬用量均為9.0 g。
Ⅰ.甲同學用鋁片分別和稀鹽酸、稀硫酸反應，實驗及其現象如下：

反應進程 (分鐘)	1	2	5	15	20
4.0 mol/L 鹽酸	少量氣泡	較多氣泡	大量氣泡	反應劇烈	鋁片耗盡
2.0 mol/L 硫酸	無明顯現象		極少量 氣泡	少量氣泡
4.0 mol/L 硫酸	無明顯現象		少量氣泡	有比較連續的氣泡

 
請回答下列問題：
(1)寫出鋁與鹽酸反應的離子方程式：                            。
(2)反應在1～15min內，鋁與鹽酸的反應速率逐漸增大，其原因是     。
(3)根據以上探究“鋁與稀鹽酸和稀硫酸的反應速率存在差異的原因”，你能對原因作出哪些假設或猜想：       (寫出一種即可)。
Ⅱ.乙同學設計了如下影響反應速率因素的實驗。請你根據實驗目的幫助該同學完成以下實驗設計表：

實驗目的	實驗 編號	溫度 /℃	金屬鋁的 形態	鹽酸濃度 /mol·L－1
1.實驗①和②探究鹽酸濃度對該反應速率的影響； 2．實驗①和③探究溫度對該反應速率的影響； 3．實驗①和④探究金屬規格(鋁片、 鋁粉)對該反應速率的影響	①	25	鋁片	4.0
	②
	③
	④

 

Answer 1

Ⅰ.(1)2Al＋6H^＋=2Al^3＋＋3H₂↑ (2)反應放出熱量，溫度升高，使化學反應速率加快 (3)Cl^－能夠促進金屬鋁與H^＋的反應(或SO₄^2-對H^＋與金屬鋁的反應起阻礙作用) Ⅱ.如下表所示：

實驗編號	溫度/℃	金屬鋁的形態	鹽酸濃度/mol·L－1
②	25	鋁片	2.0
③	50	鋁片	4.0
④	25	鋁粉	4.0

 
注：③中溫度填其他合理答案也可

Ⅰ.(2)1～15 min內鋁與鹽酸的反應速率逐漸增大的原因主要與反應溫度有關，因為該反應是放熱反應。(3)比較第1組和第2組(相同H^＋濃度的鹽酸和硫酸)，二者的區別在于陰離子不同，從而導致反應速率差別較大，故可得出有關假設：Cl^－能夠促進金屬鋁與H^＋反應或SO₄^2-對H^＋與金屬鋁的反應起阻礙作用。Ⅱ.要完成實驗設計，必須明確對比實驗的目的。因為實驗①和②是探究鹽酸濃度對該反應速率的影響，故只改變②中鹽酸的濃度；實驗①和③是探究溫度對該反應速率的影響，故只改變③中的反應溫度；實驗①和④是探究金屬規格(鋁片、鋁粉)對該反應速率的影響，故只改變④中金屬鋁的形態。