Question

3．為研究鋅和鋁的金屬活動(dòng)性，某研究小組進(jìn)行了如下探究．
（1）小明設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)方案：向質(zhì)量相同的鋁片和鋅粒中分別加入鹽酸．寫出鋁與鹽酸反應(yīng)的化學(xué)方程式：2Al+6HCl═2AlCl₃+3H₂↑．
（2）小芳發(fā)現(xiàn)鋅粒比鋁片反應(yīng)快，可能原因是鋅粒與酸的接觸面積大．
（3）小芳在（2）實(shí)驗(yàn)中，還觀察到有“灰黑色沉淀”這一異常現(xiàn)象出現(xiàn)．
【提出問(wèn)題】鋁與鹽酸反應(yīng)出現(xiàn)的灰黑色沉淀的組成是什么？
【查閱文獻(xiàn)】鋁在顆粒較小時(shí)為灰黑色；AlCl₃為無(wú)色透明晶體或白色而微帶淺黃色的固體，易溶于水和乙醇．
【提出合理假設(shè)】假設(shè)a：該灰黑色沉淀可能含有鋁（或鋁和氯化鋁的混合物）；
假設(shè)b：該灰黑色沉淀可能含有AlCl₃；
假設(shè)c：該灰黑色沉淀可能含有難溶于酸的物質(zhì)．
【設(shè)計(jì)并完成實(shí)驗(yàn)】取灰黑色沉淀分別進(jìn)行如表實(shí)驗(yàn)．

實(shí)驗(yàn)編號(hào)	實(shí)驗(yàn)操作	實(shí)驗(yàn)現(xiàn)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(wú)水乙醇	固體部分溶解

【得出結(jié)論】
由實(shí)驗(yàn)①可判斷假設(shè)c不成立（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．鋁和氯化鋁
（4）你認(rèn)為①中小明的實(shí)驗(yàn)?zāi)芊癖容^鋅和鋁的金屬活動(dòng)性強(qiáng)弱？不能（填“能”或“不能”），說(shuō)明理由：對(duì)于金屬表面積的影響、所用鹽酸濃度的影響等，小明的方案中都沒進(jìn)行必要的控制，所以不能據(jù)此實(shí)驗(yàn)判斷兩金屬活動(dòng)性的強(qiáng)弱．

Answer 1

分析 （1）鋁在金屬活動(dòng)性順序表中位于氫之前，為活潑金屬，根據(jù)活潑金屬可置換出酸中的氫，鋁與稀鹽酸反應(yīng)可生成氯化鋁和氫氣；
（2）根據(jù)鋅粒比鋁片反應(yīng)快，可能原因是鋅粒與酸的接觸面積大解答；
（3）【提出合理假設(shè)】根據(jù)文獻(xiàn)對(duì)鋁及氯化鋁的介紹，可猜測(cè)黑色固體為未反應(yīng)的鋁粉或鋁粉與未完全溶解的氯化鈉的混合物；
【得出結(jié)論】實(shí)驗(yàn)①出現(xiàn)的固體全部溶解的現(xiàn)象可說(shuō)明“灰黑色沉淀”全部是可溶解于酸的固體所組成；實(shí)驗(yàn)②和③說(shuō)明了固體中含有能溶解于水和乙醇的物質(zhì)，氯化鋁易溶于水和乙醇；
（4）金屬的純度、鹽酸的濃度等相關(guān)變量都可能影響到反應(yīng)的速度，而小明的方案中對(duì)此都未做控制，致使影響因素過(guò)多而無(wú)法得到科學(xué)的判斷．

解答 解：（1）活潑金屬鋁與鹽酸發(fā)生置換反應(yīng)，生成氯化鋁和氫氣，反應(yīng)的化學(xué)方程式為：Al+6HCl═2AlCl₃+H₂↑，
故答案為：2Al+6HCl═2AlCl₃+3H₂↑；
（2）鋅粒比鋁片反應(yīng)快，可能原因是鋅粒與酸的接觸面積大；
（3）【提出合理假設(shè)】鋁的小顆粒呈黑色與反應(yīng)中出現(xiàn)的“灰黑色沉淀”顏色相近，可猜測(cè)灰黑色可能為未完全反應(yīng)的鋁或是鋁與未完全溶解的氯化鋁的混合物；
故答案為：鋁（或鋁和氯化鋁的混合物）；
【得出結(jié)論】實(shí)驗(yàn)①加入適量稀鹽酸固體全部溶解，說(shuō)明該灰黑色沉淀不含有難溶于酸的物質(zhì)，即猜想c不能成立；實(shí)驗(yàn)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(zhì)被溶解，說(shuō)明固體中還含有易溶于水和乙醇的氯化鋁，因此，通過(guò)三個(gè)實(shí)驗(yàn)的探究可判斷沉淀為鋁和氯化鋁的混合物；
故答案為：不成立；鋁和氯化鋁；
（4）對(duì)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(jìn)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(jù)此實(shí)驗(yàn)判斷兩金屬活動(dòng)性的強(qiáng)弱；
答案：
（1）2Al+6HCl═2AlCl₃+3H₂↑；
（2）鋅粒與酸的接觸面積大；
（3）不成立；鋁和氯化鋁；
（4）不能；對(duì)于金屬表面積的影響、所用鹽酸濃度的影響等，小明的方案中都沒進(jìn)行必要的控制，所以不能據(jù)此實(shí)驗(yàn)判斷兩金屬活動(dòng)性的強(qiáng)弱；

點(diǎn)評(píng) 本題考查了鋁金屬及其化合物的性質(zhì)，題目難度中等，注意；對(duì)于受多種因素影響的實(shí)驗(yàn)，在進(jìn)行對(duì)比實(shí)驗(yàn)時(shí)，除所要探究的影響因素外，其它影響因素應(yīng)控制相同；本題對(duì)學(xué)生的思維能力提出了較高的要求，有利于培養(yǎng)學(xué)生的邏輯推理能力．