Question

在一次實(shí)驗(yàn)中，某同學(xué)把鋁片分別放入稀鹽酸、稀硫酸中，發(fā)現(xiàn)鋁片與稀鹽酸反應(yīng)的現(xiàn)象非常明顯，而與稀硫酸幾乎不反應(yīng)。這和課本中“鋁能跟稀鹽酸或稀硫酸反應(yīng)生成氫氣”的說法不一致。為了排除因試劑變質(zhì)等因素造成的影響，該同學(xué)在老師的指導(dǎo)下重新進(jìn)行了下列實(shí)驗(yàn)，驗(yàn)證是否存在上述現(xiàn)象。
【藥品】3.0mol?L^-1鹽酸、1.5mol?L^-1硫酸、3.0mol?L^-1硫酸、相同大小的鋁片（純度>99.5%）
【實(shí)驗(yàn)過程】往三支相同的試管中分別加入相同的鋁片各一片，再往試管中分別加入等體積的3.0mol?L^-1鹽酸、1.5mol?L^-1硫酸、3.0mol?L^-1硫酸。觀察反應(yīng)進(jìn)行到1、2、5、15、20min時(shí)鋁與酸反應(yīng)的情況。其結(jié)果如下：

通過上述實(shí)驗(yàn)可知，無論是用1.5mol?L^-1H₂SO₄還是3.0mol?L^-1H₂SO₄均無明顯現(xiàn)象，

而3.0mol?L^-1鹽酸與鋁片反應(yīng)的現(xiàn)象卻十分明顯。
【提出問題】
（1）寫出鋁與酸反應(yīng)的離子方程式：_____。
（2）反應(yīng)1～15min內(nèi)，鋁與鹽酸反應(yīng)的反應(yīng)速率逐漸加快，其原因是___________________。
（3）根據(jù)以上探究，你能對“鋁與稀鹽酸和稀硫酸反應(yīng)差異的原因”作出哪些假設(shè)或猜想（列出兩種即可）？
①___________________。
②___________________。
（4）為了驗(yàn)證上述假設(shè)，你設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)方案是___________________。

Answer 1

（1）2Al+6H⁺=2Al³⁺+3H₂↑
（2）反應(yīng)放出熱量，溫度升高，使反應(yīng)速率加快
（3）①Cl^-能夠促進(jìn)金屬鋁與H⁺反應(yīng)；  ②S對H⁺與金屬鋁的反應(yīng)起阻礙作用（其他合理假設(shè)也可）
（4）實(shí)驗(yàn)方案：①取a、b、c、d四支相同的試管，往試管中加入相同大小的鋁片（純度>99.5%）各一片；②往a、b、c試管中依次添加0.58gNaCl（約0.01mol）、1.42gNa₂SO₄（約0.01mol）、1.42gNa₂SO₄（約0.01mol）固體；③再往a、b試管中各加入1.5mol?L^-1硫酸5mL，c、d試管中各加入3.0mol?L^-1鹽酸5mL，并觀察四支試管中反應(yīng)進(jìn)行到5min時(shí)的現(xiàn)象，把現(xiàn)象填寫在下表中：

【試題分析】

解析：本實(shí)驗(yàn)中涉及了同學(xué)們所熟悉的鋁片與稀鹽酸、稀硫酸的反應(yīng)，對應(yīng)的離子方程式為：2Al+6H⁺＝2Al³⁺+3H₂↑。稀鹽酸、稀硫酸都是非氧化性酸，在水溶液中都能電離出H⁺，而且在1.5mol?L^-1的硫酸和3.0mol?L^-1的鹽酸中，氫離子濃度是一樣的，均為3.0mol?L^-1，同時(shí)鋁片的大小和純度都相同，根據(jù)所學(xué)過的化學(xué)反應(yīng)速率理論知識推斷，它們的反應(yīng)速率應(yīng)該是相同的（因其他外界條件也相同），但實(shí)驗(yàn)結(jié)果卻和理論推測存在很大的差異，這是為什么呢？既然氫離子濃度和鋁片均相同，造成這種差異的原因應(yīng)該與反應(yīng)所處的環(huán)境（Cl^-和S）有關(guān)，因此，在開展實(shí)驗(yàn)進(jìn)行探究時(shí)，應(yīng)該通過調(diào)整反應(yīng)

2Al+6H⁺＝2Al³⁺+3H₂↑所處的環(huán)境，采用對比實(shí)驗(yàn)來進(jìn)行研究，如采用往反應(yīng)體系中加入等物質(zhì)的量的NaCl、Na₂SO₄固體的措施來實(shí)現(xiàn)這一目的。