Question

某研究性學習小組設計實驗探究鋁等金屬的性質：將鋁片（不除氧化膜）投入濃氯化銅溶液中，鋁表面很快出現一層海綿狀暗紅色物質，接下來鋁片上產生大量氣泡．觸摸容器知溶液溫度迅速上升，收集氣體，檢驗其具有可燃性．若用同樣的鋁片投入同濃度的硫酸銅溶液中，在短時間內鋁片無明顯變化．
（1）鋁與氯化銅溶液能迅速反應，而與同濃度的硫酸銅溶液在短時間內不反應的原因可能是______．
A．氯化銅溶液酸性比同濃度的硫酸銅溶液酸性強
B．硫酸銅水解生成硫酸使鋁鈍化
C．氯離子能破壞氧化鋁表面薄膜，而硫酸根離子不能
D．生成氯化鋁溶于水，而生成硫酸鋁不溶于水
請設計一個簡單實驗驗證你的選擇：______．
（2）鋁片表面出現的暗紅色物質的過程中發(fā)生的離子反應方程式是______． 用離子方程式解釋產生氣泡的原因：______．
（3）放出的氣體是______，請從有關物質的濃度、能量、是否有電化學作用等分析開始階段產生氣體的速率不斷加快的原因是______．（寫出一點即可）
（4）某同學通過一定的實驗操作，也能使鋁片與硫酸銅溶液反應加快，他采取的措施可能是______．
A．用砂紙擦去鋁片表面的氧化膜后投入硫酸銅溶液中
B．把鋁片投入熱氫氧化鈉溶液中一段時間后，取出洗滌，再投入硫酸銅溶液中
C．向硫酸銅溶液中滴加氫氧化鈉溶液，再投入鋁片
D．在鋁片上捆上幾枚銅釘后投入同濃度的硫酸銅溶液中
（5）除去氧化鋁的鋁片與銅片為電極，在X電解質溶液中構成原電池，列表如下：

選項	鋁電極	電解質	負極反應	正極反應
A	正極	NaOH	Al-3e-=Al3+	2H2O+2e-=2OH-+H2↑
B	負極	稀鹽酸	2Al-6e-=2Al3+	6H++6e-=3H2↑
C	正極	濃硝酸	Cu-2e--=Cu2+	2NO3-+4H+-4e-=2NO2↑+2H2O
D	負極	稀硝酸	Cu-2e-=Cu2+	2NO3-+8H+=2NO↑+4H2O+6e-

其中正確的是______，由此推知，金屬作電極不僅與本身性質相關，而且與______有關．

Answer 1

解：（1）金屬鋁的表面有一層致密的氧化物薄膜，氯化鋁和硫酸鋁陰離子的不同，氯離子能破壞氧化鋁表面薄膜，而硫酸根離子不能，
故答案為：C；在硫酸銅溶液中加入鋁片，無明顯現象，再加入氯化鈉（注意：不能加入鹽酸），若反應明顯加快了，說明上述推斷正確；
（2）金屬銅呈暗紅色，金屬鋁能置換銅鹽中的金屬銅，即2Al+3Cu²⁺=3Cu+2Al³⁺；氯化銅和硫酸銅均是強酸弱堿鹽，水解顯酸性，金屬鋁能和酸反應產生氫氣，故答案為：Al³⁺+3H₂OAl（OH）₃+3H⁺，Cu²⁺+2H₂OCu（OH）₂+2H⁺，2Al+6H⁺=2Al³⁺+3H₂↑，
（3）金屬鋁能和酸反應產生氫氣，溫度、濃度、原電池原理均能使化學反應速率加快，開始階段產生氣體的速率不斷加快的原因是其中某一個或多個因素的結果，
故答案為：氫氣；隨著反應進行生成鋁離子濃度增大（或水解程度增大，產生大量H⁺或該反應放熱，升高溫度反應加快或銅與鋁構成原電池，加快鋁失電子）；
（4）A、用砂紙擦去鋁片表面的氧化膜，再投入硫酸銅溶液中，形成鋁銅原電池，能加速金屬的腐蝕，故A正確；
B、氧化鋁能和強堿反應，然后把鋁片投入投入硫酸銅溶液中，形成鋁銅原電池，能加速金屬的腐蝕，故B正確；
C、硫酸銅和氫氧化鈉發(fā)生復分解反應生成氫氧化銅沉淀和硫酸鈉，再投入鋁片不反應，故C錯誤；
D、在鋁片上捆上幾枚銅釘后投入同濃度的硫酸銅溶液中，會形成銅、鋁、硫酸銅原電池，金屬鋁做負極，加快反應速率，故D正確．
故答案為：ABD；
（5）鋁片與銅片為電極，電解質溶液為鹽酸時，金屬鋁做負極，當氫氧化鈉作電解質時，仍是金屬鋁做負極，當電解質是濃硝酸時，金屬鋁和它鈍化，所以銅做負極了，得看自發(fā)的氧化還原反應中失電子的單質原子是誰，故答案為：B；電解質的性質．
分析：（1）金屬鋁的表面有一層致密的氧化物薄膜，結合氯化鋁和硫酸鋁陰離子的不同來分析；
（2）金屬鋁能置換銅鹽中的金屬銅，金屬鋁也能和酸反應產生氫氣；
（3）溫度、濃度、原電池原理均能使化學反應速率加快；
（4）根據原電池原理能加速金屬的腐蝕以及氧化鋁能和強堿反應的性質來回答；
（5）原電池的負極是氧化還原反應中失電子的極．
點評：本題考查了學生金屬鋁及其化合物的性質，以實驗題的形式出現，綜合性很強，難度較大．