Question

某研究性學(xué)習(xí)小組為探究鋁與飽和氯化銅溶液的反應(yīng)，設(shè)計實驗探究方案如下：
（一）實驗用品：純鋁片、飽和氯化銅溶液
（二）實驗記錄：

1．將鋁片放入飽和氯化銅溶液中，反應(yīng)較快，浸在溶液中的鋁片表面迅速生成蓬松的紅色固體，同時在液面處的鋁片以及有液體飛濺到上部的鋁片表面有黑色物質(zhì)生成．2．有大量氣泡產(chǎn)生，在一段時間內(nèi)產(chǎn)生氣泡越來越快，將其收集并點燃發(fā)出爆鳴聲．3．有少量藍色懸濁液產(chǎn)生．

（三）背景資料：納米銅粉呈紫色至黑色
（四）請你根據(jù)所學(xué)知識參與并完成該實驗的以下探究、拓展及應(yīng)用：
（1）在一段時間內(nèi)氣泡產(chǎn)生越來越快的主要原因是：

 

（填寫一個即可）．
（2）該實驗中有少量藍色懸濁液和大量氣體生成的原因是（用離子方程式表示）：

 

．
（3）該小組設(shè)計實驗對反應(yīng)進行一段時間后的混合液體進行分離、提純，以得到純凈的AlCl₃和CuCl₂．實驗步驟如圖：

請你完成：
1）在①、②、③中進行的實驗操作均相同，其名稱是

 

．
2）操作②中生成無色溶液的化學(xué)方程式為

 

．
3）以下是操作④、⑤制取無水AlCl₃和CuCl₂固體的部分裝置（鐵架臺、加熱裝置等已略去）
i．該裝置如下圖，裝置a由

 

、圓底燒瓶、雙孔塞和導(dǎo)管組成．

ii．無水AlCl₃和CuCl₂是在裝置c中制得的，但需在氯化氫存在的條件下進行該操作，目的是

 

．
（4）請你選用中學(xué)化學(xué)中常用藥品（試劑），填寫下表，完成該小組探究反應(yīng)過程中鋁表面的黑色物質(zhì)的實驗方案．（提示：該小組同學(xué)猜想可能是Cu或CuO或兩種混合物）

預(yù)設(shè)驗證方法	猜想的現(xiàn)象	結(jié)論
取適量覆蓋有黑色物質(zhì)的鋁片于試管中，		黑色物質(zhì)含銅，可能是納米銅

Answer 1

分析：（1）依據(jù)反應(yīng)放熱、鋁和銅形成原電池等分析判斷；
（2）氯化銅溶液中存在銅離子的水解平衡，鋁和氫離子反應(yīng)促進平衡正向進行生成了氫氧化鐵藍色沉淀和氫氣；
（3）1）分析流程圖和變化特征①、②、③中進行的實驗操作都是隔天和溶液分離的過程，需要過濾得到濾液和沉淀
2）鋁和氯化銅反應(yīng)生成氯化鋁溶液，步驟②是得到藍色沉淀和無色濾液，加入氫氧化鈉溶液沉淀銅離子，和鋁離子反應(yīng)生成偏鋁酸鈉溶液；
3）i分析裝置圖可知a是燒瓶和分液漏斗組成；
ii無水AlCl₃和CuCl₂是在裝置c中制得的，需要在氯化氫氣流中生成，目的是防止氯化銅、氯化鋁水解，得到不到氯化物；
（4）依據(jù)猜想為可能是Cu或CuO或兩種混合物，設(shè)計實驗進行驗證，納米銅溶于溶液中形成膠體，氧化銅和酸反應(yīng)溶解溶液呈藍色，設(shè)計驗證．

解答：解：（1）在一段時間內(nèi)氣泡產(chǎn)生越來越快的主要原因是，反應(yīng)放熱使溫度升高，加快了生成氫氣的反應(yīng)速率，或銅鋁在電解質(zhì)溶液中形成原電池加快生成氫氣的反應(yīng)速率，
故答案為：反應(yīng)放熱使溫度升高，或銅鋁在電解質(zhì)溶液中形成原電池加快反應(yīng)速率；
（2）實驗中有少量藍色懸濁液和大量氣體生成的原因是氯化銅溶液中存在銅離子的水解平衡，鋁和氫離子反應(yīng)促進平衡正向進行生成了氫氧化鐵藍色沉淀和氫氣，反應(yīng)的離子方程式為ALCl₃+4NaOH=NaAlO₂+3NaCl+2H₂O，
故答案為：ALCl₃+4NaOH=NaAlO₂+3NaCl+2H₂O；
（3）1）分析流程圖和變化特征①、②、③中進行的實驗操作都是隔天和溶液分離的過程，需要過濾得到濾液和沉淀，
故答案為：過濾；
2）鋁和氯化銅反應(yīng)生成氯化鋁溶液，步驟②是得到藍色沉淀和無色濾液，加入氫氧化鈉溶液沉淀銅離子，和鋁離子反應(yīng)生成偏鋁酸鈉溶液，反應(yīng)的化學(xué)方程式為：ALCl₃+4NaOH=NaAlO₂+3NaCl+2H₂O，
故答案為：ALCl₃+4NaOH=NaAlO₂+3NaCl+2H₂O；
3）i分析裝置圖可知a是燒瓶和分液漏斗組成，故答案為：分液漏斗；
ii無水AlCl₃和CuCl₂是在裝置c中制得的，需要在氯化氫氣流中生成，目的是防止氯化銅、氯化鋁水解，否則加熱水溶液得到不到氯化物，
故答案為：防止氯化銅、氯化鋁水解；
（4）依據(jù)猜想為可能是Cu或CuO或兩種混合物，設(shè)計實驗進行驗證，納米銅溶于溶液中形成膠體，氧化銅和酸反應(yīng)溶解溶液呈藍色，實驗設(shè)計步驟為：取適量覆蓋有黑色物質(zhì)的鋁片于試管中加入適量的鹽酸充分反應(yīng)，固體物質(zhì)溶解，有無色氣體生成（鋁和鹽酸反應(yīng)生成），得到無色溶液，證明無氧化銅存在，黑色固體含有納米銅，
故答案為：加入適量的鹽酸充分反應(yīng)，固體物質(zhì)溶解，有無色氣體生成（鋁和鹽酸反應(yīng)生成），得到無色溶液．

點評：本題考查了物質(zhì)性質(zhì)的實驗驗證方法、實驗設(shè)計和實驗分析判斷，物質(zhì)性質(zhì)是解題關(guān)鍵，題目難度中等．