Question

為研究鋅和鋁的金屬活動性，某研究小組進行了如下探究．
（1）小明設計的實驗方案：向表面積相同的鋁片和鋅粒中分別加入鹽酸．寫出鋁與鹽酸反應的化學方程式：

 

．
（2）小芳將去膜和未去膜的鋁片分別放入鹽酸中，發(fā)現前者比后者反應快，原因是未去膜的鋁片表面有

 

（填化學式），
（3）小芳在（2）實驗中，還觀察到有“灰黑色沉淀”這一異�，F象出現．
提出問題鋁與鹽酸反應出現的灰黑色沉淀的組成是什么？
查閱文獻鋁在顆粒較小時為灰黑色；氯化鋁為無色透明晶體或白色而微帶淺黃色的固體，易溶于水和乙醇．
提出合理假設假設a：該灰黑色沉淀可能含有

 

；
假設b：該灰黑色沉淀可能含有氯化鋁和鋁；
假設c：該灰黑色沉淀可能含有難溶于酸的物質．
設計并完成實驗取灰黑色沉淀分別進行如下實驗．

實驗編號	實驗操作	實驗現象
①	加入適量	有微量氣泡，固體全部溶解，得到澄清溶液
②	加入適量蒸餾水	固體部分溶解
③	加入適量無水乙醇

得出結論由實驗①可判斷假設c不成立，再集合②和③可得出假設b成立．
（4）若①中小明的實驗能比較鋅和鋁的金屬活動性強弱，其所依據的現象是

 

，從操作可行性的角度，你認為比較難以控制

 

；從設計方法的角度，你認為還需要控制

 

變量．

Answer 1

考點：金屬活動性的探究,金屬的化學性質,書寫化學方程式、文字表達式、電離方程式

專題：科學探究

分析：（1）鋁在金屬活動性順序表中位于氫之前，為活潑金屬，根據活潑金屬可置換出酸中的氫，鋁與稀鹽酸反應可生成氯化鋁和氫氣；
（2）根據鋁片表現的氧化鋁先與鹽酸反應，反應時生成水和氯化鋁，不放出氫氣分析；
（3）【提出合理假設】根據文獻對鋁及氯化鋁的介紹，可猜測黑色固體為未反應的鋁粉或鋁粉與未完全溶解的氯化鈉的混合物；
【得出結論】實驗①出現的固體全部溶解的現象可說明“灰黑色沉淀”全部是可溶解于酸的固體所組成；實驗②和③說明了固體中含有能溶解于水和乙醇的物質，氯化鋁易溶于水和乙醇；
（4）金屬的表面積、鹽酸的濃度等相關變量都可能影響到反應的速度，而小明的方案中對此都未做控制，致使影響因素過多而無法得到科學的判斷．

解答：解：（1）活潑金屬鋁與鹽酸發(fā)生置換反應，生成氯化鋁和氫氣，反應的化學方程式為：Al+6HCl═2AlCl₃+H₂↑，
故答案為：Al+6HCl═2AlCl₃+H₂↑；
（2）鹽酸先與鋁片表現的氧化鋁發(fā)生反應，待氧化鋁除去后，鋁與稀鹽酸接觸而發(fā)生反應，所以鋁比鋅和稀鹽酸反應的速度慢；
故答案為：Al₂O₃；
（3）提出合理假設鋁的小顆粒呈黑色與反應中出現的“灰黑色沉淀”顏色相近，可猜測灰黑色可能為未完全反應的鋁或是鋁與未完全溶解的氯化鋁的混合物，結合假設bc，故答案為：鋁；
設計并完成實驗取灰黑色沉淀分別進行如下實驗：
實驗①加入適量稀鹽酸固體全部溶解，說明該灰黑色沉淀不含有難溶于酸的物質，即猜想c不能成立；實驗②加入適量的水和③加入適量的乙醇都可觀察到有固體物質被溶解，說明固體中還含有易溶于水和乙醇的氯化鋁，因此，通過三個實驗的探究可判斷沉淀為鋁和氯化鋁的混合物，
故答案為：稀鹽酸；固體部分溶解；
（4）根據金屬和酸產生氣泡的速率判斷金屬的活動性強弱；對于金屬表面積的影響、所用鹽酸濃度的影響等，小明的方案中都沒進行必要的控制，所以不能據此實驗判斷兩金屬活動性的強弱；
故答案為：產生氣泡的速率；金屬的表面積，鹽酸的濃度．

點評：本題考查了鋁金屬及其化合物的性質，題目難度中等，注意；對于受多種因素影響的實驗，在進行對比實驗時，除所要探究的影響因素外，其它影響因素應控制相同；本題對學生的思維能力提出了較高的要求，有利于培養(yǎng)學生的邏輯推理能力．