Question

【题目】以Al和不同的铜盐溶液间的反应为实验对象，探索Al与不同铜盐溶液反应的多样性．

实验	向试管中加入2ml溶液	实验现象
	实验Ⅰ：0.5mol/LCuCl2溶液	15s：大量气泡且有红色物质析出 60s：反应进一步加快且反应剧烈放热，液体几乎沸腾 120s：铝片反应完，试管中析出大量蓬松的红色物质
	实验Ⅱ：0.5mol/LCuSO4溶液	15s 无明显现象 60s：铝片表面有极少气泡 120s：有少量气泡溢出，铝片边缘有很少红色物质生成

（1）对实验Ⅰ进行研究②④ ①实验Ⅰ中生成红色物质的离子方程式为：
②经检验实验Ⅰ中产生的气体为氢气，用离子方程式解释溶液中存在H+的原因：
③请写出60s后反应进一步加快可能的原因（写出两条）
（2）对实验Ⅱ进行研究 实验Ⅱ反应明显比实验Ⅰ缓慢，说明Al与不同的铜盐溶液反应呈现多样性，其原因可能有：
假设一：SO42﹣对Al与Cu2+的置换反应存在一定的抑制作用．
假设二：
（3）为进一步研究上述假设，设计如下实验：

实验	向试管中加入2mL溶液	实验现象
	实验Ⅲ：0.5mol/LCuCl2溶液+1g Na2SO4固体	加入 Na2SO4固体后速率几乎不变，仍有大量气泡产生，红色物质生成且剧烈放热，铝片反应完全，溶液沸腾
	实验Ⅳ：0.5mol/L CuCl2溶液+5g Na2SO4固体	加入Na2SO4固体后速率几乎不变，仍有大量气泡产生，红色物质生成且剧烈放热，铝片反应完全，溶液沸腾
	实验Ⅴ：0.5mol/LCuSO4溶液+0.02mol NaCl固体	未加入 NaCl固体前几乎没现象，加入后，铝片表面迅速产生大量气体和红色物质，溶液温度上升至沸腾，铝反应完全
	实验Ⅵ：0.5mol/LCuSO4溶液+NH4Cl固体	未加入 NH4Cl固体前几乎没现象，加入后，铝片表面迅速产生大量气体和红色物质，溶液温度上升至沸腾，铝反应完全

实验Ⅵ的设计目的是：
其中，实验Ⅰ与实验Ⅲ、Ⅳ做对比，结论为：
其中，实验Ⅱ与实验Ⅴ、Ⅵ做对比，结论为：
（4）请设计实验证明Cl﹣对Al与H+的反应同样起到相似的作用：

Answer 1

【答案】
（1）2Al+3Cu2+=2Al3++3Cu；Cu2++2H2O?Cu（OH）2+2H+；Cu和Al在酸性条件下形成原电池；反应放热，温度升高速率加快
（2）Cl﹣对Al与Cu2+的置换反应存在促进作用
（3）0.02mol；对照实验，排除Na+的干扰，证明Na+对该反应不造成影响；SO42﹣对Al与Cu2+的置换反应没有抑制作用；Cl﹣对Al与Cu2+的置换反应存在促进作用
（4）用砂纸打磨后的铝片分别与H+浓度均为0.2mol/L的盐酸和硫酸反应，前者更剧烈
【解析】解：（1）①实验Ⅰ：0.5mol/LCuCl2溶液，大量气泡且有红色物质析出是铝置换铜生成的铜单质，反应的离子方程式为：2Al+3Cu2+=2Al3++3Cu， 所以答案是：2Al+3Cu2+=2Al3++3Cu；②经检验实验Ⅰ中产生的气体为氢气，用离子方程式解释溶液中存在H+的原因是铜离子水解的结果，Cu2++2H2OCu（OH）2+2H+ ，
所以答案是：Cu2++2H2OCu（OH）2+2H+；③60s：反应进一步加快且反应剧烈放热，液体几乎沸腾，说明反应是放热反应，温度升高速率加快，置换出的铜和铝在电解质溶液中析出原电池反应加快反应速率，
所以答案是：Cu和Al在酸性条件下形成原电池；反应放热，温度升高速率加快；（2）实验Ⅱ反应明显比实验Ⅰ缓慢，说明Al与不同的铜盐溶液反应呈现多样性，实验Ⅰ：0.5mol/LCuCl2溶液，实验Ⅱ：0.5mol/LCuSO4溶液和铝反应氯离子和硫酸根离子对反应影响，假设一：SO42﹣对Al与Cu2+的置换反应存在一定的抑制作用，假设二：Cl﹣对Al与Cu2+的置换反应存在促进作用，
所以答案是：Cl﹣对Al与Cu2+的置换反应存在促进作用；（3）探究假设一：SO42﹣对Al与Cu2+的置换反应存在一定的抑制作用，假设二：Cl﹣对Al与Cu2+的置换反应存在促进作用，对比实验需要加入氯化铵和氯化钠物质的量相同，实验Ⅵ：0.5mol/LCuSO4溶液加入0.02molNH4Cl固体，未加入 NH4Cl固体前几乎没现象，加入后，铝片表面迅速产生大量气体和红色物质，溶液温度上升至沸腾，铝反应完全，设计目的是对照实验，排除Na+的干扰，证明Na+对该反应不造成影响，其中，实验Ⅰ与实验Ⅲ、Ⅳ做对比，结论为：SO42﹣对Al与Cu2+的置换反应没有抑制作用，其中，实验Ⅱ与实验Ⅴ、Ⅵ做对比，结论为：Cl﹣对Al与Cu2+的置换反应存在促进作用，
所以答案是：0.02mol； 对照实验，排除Na+的干扰，证明Na+对该反应不造成影响；SO42﹣对Al与Cu2+的置换反应没有抑制作用；Cl﹣对Al与Cu2+的置换反应存在促进作用；（4）请设计实验证明Cl﹣对Al与H+的反应同样起到相似的作用，可以利用氢离子浓度相同的硫酸和盐酸，用砂纸打磨后的铝片分别与H+浓度均为0.2mol/L的盐酸和硫酸反应，前者更剧烈，
所以答案是：用砂纸打磨后的铝片分别与H+浓度均为0.2mol/L的盐酸和硫酸反应，前者更剧烈．