Question

19．某學(xué)生用0.1×10×25mm³，質(zhì)量分?jǐn)?shù)≥99.5%的鋁片和鹽酸反應(yīng)制取H₂，實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象見(jiàn)下表：

	1min	2min	5min	15min	20min
3mol•L-1HCl	少量氣泡	較多氣泡	打量氣泡	反應(yīng)劇烈	鋁片耗盡
1.5mol•L-1H2SO4	均無(wú)明顯現(xiàn)象（只有少量氣泡）

（1）寫(xiě)出鋁片與鹽酸、硫酸反應(yīng)的離子方程式2Al+6H⁺=2Al³⁺+3H₂↑
（2）反應(yīng)1～15min內(nèi)，鋁與鹽酸的反應(yīng)速率逐漸加快，15～20min內(nèi)，反應(yīng)速率逐漸減�。�其原因是反應(yīng)1～15min內(nèi)，反應(yīng)放出熱量，溫度升高，使化學(xué)反應(yīng)速率加快；15～20min內(nèi)，由于溶液中H⁺濃度降低，所以導(dǎo)致反應(yīng)速率減小
（3）①根據(jù)鋁片與鹽酸和硫酸反應(yīng)現(xiàn)象的差異，有學(xué)生對(duì)此現(xiàn)象提出如下猜想（至少要寫(xiě)出兩種假設(shè)）：
假設(shè)一：Cl^-對(duì)該反應(yīng)有促進(jìn)作用，SO₄^2-對(duì)該反應(yīng)不影響．
假設(shè)二：SO₄²對(duì)金屬鋁與H⁺反應(yīng)沒(méi)有影響．
假設(shè)三：SO₄²對(duì)金屬鋁與H⁺反應(yīng)有抑制作用．
假設(shè)四：帶低電荷的陰離子對(duì)金屬鋁與H⁺反應(yīng)有促進(jìn)作用．
請(qǐng)你以“假設(shè)一”為實(shí)驗(yàn)課題，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案探究，要求出主要實(shí)驗(yàn)步驟將NaCl顆粒加入Al片與稀鹽酸反應(yīng)液中，看反應(yīng)速率有無(wú)變化及變化情況，來(lái)判斷Cl^-是否對(duì)反應(yīng)起作用．若速率加快，說(shuō)明Cl^-對(duì)該反應(yīng)有促進(jìn)作用；若速率不變，說(shuō)明Cl^-對(duì)該反應(yīng)的速率不影響．將K₂SO₄顆粒加入Al片與稀H₂SO₄反應(yīng)液中，看反應(yīng)速率有無(wú)變化及變化情況，來(lái)判斷SO₄^2-是否對(duì)反應(yīng)起作用．若速率減小，說(shuō)明SO₄²對(duì)該反應(yīng)有抑制作用；若速率不變，說(shuō)明SO₄²對(duì)該反應(yīng)的速率不影響．

Answer 1

分析 （1）在金屬活動(dòng)順序表中，鋁排在氫的前面，鋁與非強(qiáng)氧化性酸中的氫離子反應(yīng)生成鋁離子和氫氣；
（2）根據(jù)該反應(yīng)的反應(yīng)熱及溶液中氫離子的濃度判斷，溫度越高反應(yīng)速率越快，金屬和酸的反應(yīng)是放熱反應(yīng)，反應(yīng)物濃度越小，反應(yīng)速率越�。�
（3）利用固定變量法探究氯離子和硫酸根離子對(duì)金屬鋁與H⁺反應(yīng)的影響．

解答 解：（1）鹽酸、稀硫酸為非強(qiáng)氧化性的酸，鋁與酸反應(yīng)生成鋁離子和氫氣，離子方程式為：2Al+6H⁺=2Al³⁺+3H₂↑，
故答案為：2Al+6H⁺=2Al³⁺+3H₂↑；
（2）反應(yīng)1～15min內(nèi)，鋁與酸的反應(yīng)是放出熱量的，導(dǎo)致溫度升高，使化學(xué)反應(yīng)速率加快，隨著反應(yīng)的進(jìn)行，15～20min內(nèi)，溶液中氫離子的濃度逐漸減小，濃度越小，反應(yīng)速率越�。�
故答案為：反應(yīng)1～15min內(nèi)，反應(yīng)放出熱量，溫度升高，使化學(xué)反應(yīng)速率加快；15～20min內(nèi)，由于溶液中H⁺濃度降低，所以導(dǎo)致反應(yīng)速率減小；
（3）H⁺濃度相同的稀鹽酸、稀硫酸反應(yīng)，只有酸根離子不同，考慮酸根離子對(duì)反應(yīng)速率的影響設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案．假設(shè)二：SO₄²對(duì)金屬鋁與H⁺反應(yīng)沒(méi)有影響，假設(shè)三：SO₄²對(duì)金屬鋁與H⁺反應(yīng)有抑制作用，假設(shè)四：也可從帶低電荷的陰離子對(duì)金屬鋁與H⁺反應(yīng)有促進(jìn)作用角度考慮，
氯離子對(duì)鋁與酸的反應(yīng)有促進(jìn)作用，在鋁與硫酸反應(yīng)的溶液中加入氯化鈉固體，觀察反應(yīng)速率是否加快，若速率加快，說(shuō)明Cl^-對(duì)該反應(yīng)有促進(jìn)作用；若速率不變，說(shuō)明Cl^-對(duì)該反應(yīng)的速率不影響，
硫酸根離子對(duì)鋁與酸的反應(yīng)有抑制作用．為了驗(yàn)證該假設(shè)，在鋁與硫酸反應(yīng)的溶液中加入硫酸鉀固體，觀察反應(yīng)速率，看反應(yīng)速率有無(wú)變化及變化情況，來(lái)判斷SO₄^2-是否對(duì)反應(yīng)起作用，
故答案為：SO₄²對(duì)金屬鋁與H⁺反應(yīng)沒(méi)有影響；SO₄²對(duì)金屬鋁與H⁺反應(yīng)有抑制作用；帶低電荷的陰離子對(duì)金屬鋁與H⁺反應(yīng)有促進(jìn)作用；將NaCl顆粒加入Al片與稀鹽酸反應(yīng)液中，看反應(yīng)速率有無(wú)變化及變化情況，來(lái)判斷Cl^-是否對(duì)反應(yīng)起作用．若速率加快，說(shuō)明Cl^-對(duì)該反應(yīng)有促進(jìn)作用；若速率不變，說(shuō)明Cl^-對(duì)該反應(yīng)的速率不影響．將K₂SO₄顆粒加入Al片與稀H₂SO₄反應(yīng)液中，看反應(yīng)速率有無(wú)變化及變化情況，來(lái)判斷SO₄^2-是否對(duì)反應(yīng)起作用．若速率減小，說(shuō)明SO₄²對(duì)該反應(yīng)有抑制作用；若速率不變，說(shuō)明SO₄²對(duì)該反應(yīng)的速率不影響．

點(diǎn)評(píng) 本題是一道實(shí)驗(yàn)探究題，考查了催化劑對(duì)化學(xué)反應(yīng)速率的影響，解題的方法是：利用固定變量法設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)論證假設(shè)，題目難度中等．