Question

学生用铝片分别和稀盐酸、稀硫酸反应发现：铝片与稀盐酸反应现象非常明显，而和稀硫酸几乎不反应．为排除因试剂变质等因素造成的影响，该学生在教师的指导下重新进行下列实验，验证是否存在上述现象．
铝与酸反应的情况．结果如下：
反应进程（分钟）       1         2        5         15         20．
3.0mol/L盐酸        少量气泡  较多气泡  大量气泡  反应剧烈   铝片耗尽．
1.5mol/L硫酸        均无明显现象（无气泡产生）
3.0mol/L硫酸        均无明显现象（无气泡产生）
通过上述实验可知，无论是用1.5mol/L 硫酸还是3.0mol/L 硫酸，均无明显的现象，而3.0mol/L盐酸与铝片反应的现象却十分明显．
（1）反应1～15min 内，铝与盐酸的反应速率逐渐加快，其主要原因是

 

．
（2）根据以上探究“铝与稀盐酸和稀硫酸反应差异的原因”，你能对问题原因作出哪些假设或猜想（列出两种即可）？
假设一：

 

假设二：

 

（3）通过你的思考，教材中H₂O₂的分解所用的催化剂（FeCl₃和CuSO₄）这个实验（关于催化剂对化学反应速率的影响）也需要改进，才具有说服力，应怎样改进

 

．

Answer 1

考点：化学反应速率的影响因素

专题：

分析：（1）温度越高反应速率越快，金属和酸的反应是放热反应；
（2）利用固定变量法探究氯离子和硫酸根离子对金属铝表面的氧化膜与H⁺反应的影响；
（3）为了验证Fe³⁺对的H₂O₂的催化分解，可向H₂O₂溶液中分别加入少量的HCl，Fe（NO₃）₃溶液；为了验证Cu²⁺对的H₂O₂的催化分解，可向H₂O₂溶液中分别加入少量的H₂SO₄溶液，Cu（NO₃）₂溶液．

解答： 解：（1）反应1～15min内，铝与酸的反应是放出热量的，导致温度升高，使化学反应速率加快，
故答案为：反应放出热量，温度升高，使化学反应速率加快；
（2）在铝的表面有一层致密氧化铝薄膜，当加入盐酸和硫酸溶时，酸液首先与氧化铝薄膜反应，由反应的现象可知，铝片和稀盐酸反应现象明显，而和稀硫酸几乎不反应，比较盐酸和硫酸溶液中含有的离子的不同，出现这种现象的原因可能是：氯离子促进金属铝表面的氧化膜与H⁺反应，硫酸根离子对金属铝表面的氧化膜与H⁺反应对起阻碍作用，所以假设一：促进金属铝表面的氧化膜与H⁺反应；假设二：对金属铝表面的氧化膜与H⁺反应对起阻碍作用；
故答案为：促进金属铝表面的氧化膜与H⁺反应；对金属铝表面的氧化膜与H⁺反应对起阻碍作用；
（3）由向H₂O₂溶液的试管中加入少量的HCl溶液，不能使带火星的木条复燃可知，FeCl₃溶液中的Cl^-不能催化分解H₂O₂；为了验证Fe³⁺对H₂O₂的催化分解，另向盛有5mL、15%的H₂O₂溶液的试管中加入少量的Fe（NO₃）₃溶液；试管中有大量气泡产生，带火星的木条复燃；对应结论：起催化作用的是Fe³⁺；由向H₂O₂溶液的试管中加入少量的H₂SO₄溶液，不能使带火星的木条复燃可知，CuSO₄溶液中的SO₄^2-不能催化分解H₂O₂；为了验证Cu²⁺对H₂O₂的催化分解，另向盛有5mL、15%的H₂O₂溶液的试管中加入少量的Cu（NO₃）₂溶液；试管中有大量气泡产生，带火星的木条复燃；对应结论：起催化作用的是Cu²⁺；
故答案为：为了验证Fe³⁺对的H₂O₂的催化分解，可向H₂O₂溶液中分别加入少量的HCl，Fe（NO₃）₃溶液；为了验证Cu²⁺对的H₂O₂的催化分解，可向H₂O₂溶液中分别加入少量的H₂SO₄溶液，Cu（NO₃）₂溶液．

点评：本题为实验探究题，侧重于学生的分析、实验能力的考查，题目全面地考查了催化剂对化学反应速率的影响，本题难度中等，解题的方法是：利用固定变量法设计实验论证假设．