某化学学习小组对铝与酸和碱的反应进行探究,过程如下。实验I:

某化学学习小组对铝与酸和碱的反应进行探究,过程如下。

实验I:

(1)取形状、大小均相同的铝丝分别与等体积的、PH相同的盐酸、稀硫酸反应,随反应进行,盐酸中生成气体的速率明显比硫酸中生成气体的速率快,对此原因,你认为合理的猜测是下列的        (填写相应的字母);

a. 盐酸的物质的量浓度大于硫酸的物质的量浓度

b. Cl能促进此反应的进行

c. SO42能抑制此反应的进行

d. 硫酸使铝发生钝化

(2)为了探究反应速率不同的原因,请你根据所提供的药品,填写实验方案中的空白部分。

药品:氯化钠固体、硫酸钠固体、硫酸铜固体、氯化铜固体、6mol/L盐酸、3mol/L硫酸、18.4mol/L硫酸、5mol/L硝酸。

方案:取两支试管,分别加入形状、大小均相同的铝丝和等体积的      (填写相应的试剂,下同),再向其中的一支试管中加入适量的          固体并振荡使固体溶解,观察实验现象。

实验探究:略。

实验II:

取足量的形状、质量均相同的铝丝分别与等体积的6mol/L的盐酸、6mol/L氢氧化钠溶液反应,待反应停止后取出剩余的铝丝洗净、干燥、称量,剩余铝丝的质量关系是前者    后者(填“大于”或“小于”或“等于”);观察反应后的液体,发现铝与盐酸反应后所得的液体是黑色浑浊的,试管底部有少量黑色沉淀,对此现象,同学们进行了如下探究:

(1)提出猜想

同学们查找资料后获得如下信息:工业上用电解法冶炼铝所用的原料氧化铝是从铝土矿中提取的,所以得到的氧化铝中可能还含有微量的氧化铁和二氧化硅两种杂质,据此,同学们提出如下猜想:

猜想1:此黑色固体是铁单质,可能是电解得到的铝与杂质反应生成的,相应的化学反应方程式为                                      ;

猜想2:此黑色固体是硅单质,是电解得到的铝与二氧化硅反应生成的。

猜想3:此黑色固体是铝单质,是铝与盐酸反应时因反应过快而变成粉末分散到溶液中;

猜想4:此黑色固体可能是上述若干种单质组成的混合物。

(2)设计实验方案并完成相关实验:

将反应后所得的液体进行过滤、洗涤,分别取少量固体置于两支试管中,完成下列实验:

① 向其中的一支试管中加入足量的稀盐酸,观察固体是否溶解。实验时发现固体完全溶解,证明猜想                 一定不正确(填“1”、“2”、“3”、“4”)。

② 向另一试管中加入足量的氢氧化钠溶液,观察固体是否溶解。实验时发现固体完全溶解,证明猜想                 一定不正确(填“1”、“2”、“3”、“4”);

(3)得出结论

综合实验①②的现象,可推知猜想          (填“1”、“2”、“3”、“4”)是正确的,固体溶解在氢氧化钠溶液中的离子方程式为:                        

 

答案

实验I:(1)bc;(2分)(2)3mol/LH2SO4、氯化钠固体(或6mol/LHCl、硫酸钠固体)(2分)

实验II:大于(2分)(1)2Al+Fe2O32Fe +Al2O3;(3分)

(2)①2(1分);②1(1分);

(3)3(1分),2Al+2OH-+2H2O=2AlO2-+3H2↑;(3分);

解析:实验I:(1)两实验现象的差异原因应从反应物组成的不同点去寻找,此题中其他条件均相同,不同的是盐酸中含有Cl-而硫酸中含有SO42-,所以从这个方面思考即可得答案;

(2)根据控制变量法和对比实验法,在控制其他条件相同时,只让两实验中有一个变量不同。如:都用稀硫酸,但其中一份加入Cl-而另一份不加Cl-,即可得出结论(类似方法亦可)。

实验II:由化学方程式可知,等物质的量的HCl与NaOH相比,NaOH消耗的铝更多,所以留下的铝就少,故“前者大于后者”;

(1)根据信息和有关物质的性质,可以看出黑色固体可能是铝、铁、硅三种单质中的一种或几种,从而提出猜想。猜想1中铁的生成是由于电解法时生成的铝能与氧化铁发生铝热反应,由此可写出相应的化学反应方程式;猜想2的化学反应方程式根据题意就可直接写出;

(2)①在盐酸中固体完全溶解,证明一定不含硅,所以猜想2一定不正确;

②在氢氧化钠溶液中固体完全溶解,证明一定不含铁,所以猜想1一定不正确;

(3)综合(1)(2)中相应的结论,可知此固体只含有铝,故猜想3正确,猜想4不正确,固体是铝,铝与氢氧化钠溶液反应的离子方程式为2Al+2NaOH+2H2O=2NaAlO2+3H2↑。

 

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