Question

20．為探究鋁片與不同濃度氯化銅溶液的反應(yīng)，某學(xué)習(xí)小組將打磨好的同樣大小的小塊鋁片放入3mL不同濃度CuCl₂溶液中進(jìn)行了如表實(shí)驗(yàn)：

實(shí)驗(yàn)	c（CuCl2）	實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象
I	0.25mol/L	有紅色固體析出，有氣泡冒出，一段時(shí)間內(nèi)出氣速率加快．
II	2.00mol/L	反應(yīng)劇烈，有紅色固體析出，產(chǎn)生大量氣泡，有白色難溶物，試管外壁溫度明顯升高，一段時(shí)間內(nèi)出氣速率加快．

（1）①推測(cè)紅色固體是銅，寫(xiě)出生成銅反應(yīng)的離子方程式2Al+3 Cu²⁺=2Al³⁺+3Cu
②部分同學(xué)提出假設(shè)，認(rèn)為紅色固體中可能含有紅色的氧化亞銅，查閱資料：
i． 氧化亞銅能溶于氯化鐵溶液生成銅鹽．
ii．氧化亞銅能溶于濃氨水形成無(wú)色配合物[Cu（NH₃）₂]⁺，其在空氣中易被氧化成藍(lán)色的[Cu（NH₃）₄（H₂O）₂]²⁺．
進(jìn)行如下實(shí)驗(yàn)：將實(shí)驗(yàn)I所得溶液過(guò)濾，洗滌，加入濃氨水震蕩，靜置一段時(shí)間后溶液未變藍(lán)色，證明紅色固體中不含氧化亞銅．
（2）推測(cè)氣體是氫氣，寫(xiě)出氯化銅溶液顯酸性的離子方程式：Cu²⁺+2H₂O=Cu（OH）₂+2 H⁺．
試從以下角度分析開(kāi)始一段時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生氣體的速率不斷加快的原因：
①濃度：隨著反應(yīng)的進(jìn)行c（Al³⁺）增大，水解產(chǎn)生的c（H⁺）增大，產(chǎn)生氫氣的速率加快．
②能量：因反應(yīng)放熱，溫度升高，產(chǎn)生氫氣的速率加快．
③電化學(xué)：鋁與置換出的銅構(gòu)成鋁銅原電池，產(chǎn)生氫氣的速率加快．
（3）探究白色沉淀的成分：
取實(shí)驗(yàn)ii所得混合液過(guò)濾，洗滌．將所得固體分成兩份，一份加入濃鹽酸，震蕩白色沉淀消失：另一份加入濃氨水溶液，白色沉淀消失．
資料1：CuCl為白色固體，難溶于水，溶于濃鹽酸，溶于濃氨水成無(wú)色溶液；CuCl與氫氧化鈉反應(yīng)轉(zhuǎn)化為CuOH為橙黃色沉淀．
資料2：制備CuCl的方法有二
i．Cu和CuCl₂在濃鹽酸中反應(yīng)，將得到的溶液稀釋后生成CuCl
ii．Cu和CuCl₂溶液加熱即可得到CuCl
①推測(cè)白色沉淀中不含Al（OH）₃，判斷依據(jù)是加入濃氨水，白色沉淀不消失含有Al（OH）₃，反之不含，因 Al（OH）₃是兩性氫氧化物，但不溶于弱堿氨水．
②推測(cè)白色沉淀是CuCl，探究白色沉淀的形成過(guò)程．設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)：取3mL，2.00mol/LCuCl₂溶液加入少量Cu粉并加熱證明該白色沉淀的生成與鋁和氯化鋁無(wú)關(guān)．
③在白色沉淀中加入氫氧化鈉溶液，產(chǎn)生橙黃色沉淀，從平衡移動(dòng)角度進(jìn)行解釋?zhuān)篊uCl在水溶液中存在溶解平衡CuCl_（S）?Cu⁺_（aq）+Cl^-_（aq），加入氫氧化鈉溶液，Cu⁺與反應(yīng)生成橙黃色的CuOH沉淀，使溶解平衡正向移動(dòng)，實(shí)現(xiàn)沉淀轉(zhuǎn)化．

Answer 1

分析 （1）①在金屬活動(dòng)性順序中，鋁排在銅的前面，故鋁可以把氯化銅中的銅置換出來(lái)，得到的紅色固體為銅；鋁與氯化銅反應(yīng)生成氯化鋁和銅；
②證明紅色固體中不含氧化亞銅，可利用氧化亞銅能溶于濃氨水形成無(wú)色配合物[Cu（NH₃）₂]⁺，其在空氣中易被氧化成藍(lán)色的[Cu（NH₃）₄（H₂O）₂]²⁺，根據(jù)溶液顏色變化判斷；
（2）氯化銅溶液中銅離子水解溶液顯酸性；
①增大反應(yīng)物的濃度，反應(yīng)速率加快，隨著反應(yīng)的進(jìn)行c（Al³⁺）增大，溶液酸性增強(qiáng)，反應(yīng)速率增大；
②溫度升高，反應(yīng)速率加快；
③構(gòu)成原電池可加快反應(yīng)速率；
（3）①CuCl為白色固體，難溶于水，溶于濃鹽酸，溶于濃氨水成無(wú)色溶液；氫氧化鋁雖為兩性氫氧化物，但不溶于弱堿氨水；
②Cu和CuCl₂溶液加熱即可得到CuCl；
③CuCl與氫氧化鈉反應(yīng)轉(zhuǎn)化為CuOH為橙黃色沉淀，CuCl在水溶液中存在溶解平衡CuCl_（S）?Cu⁺_（aq）+Cl^-_（aq），加入氫氧化鈉反應(yīng)轉(zhuǎn)化為CuOH為橙黃色沉淀．

解答 解：（1）①將打磨過(guò)的鋁片放入氯化銅溶液中，析出紅色固體，說(shuō)明鋁與氯化銅反應(yīng)，銅被置換出來(lái)，同時(shí)生成氯化鋁，化學(xué)方程式為：2Al+3CuCl₂═2AlCl₃+3Cu，離子方程式為：2Al+3Cu²⁺=2Al³⁺+3Cu，
故答案為：2Al+3Cu²⁺=2Al³⁺+3Cu；
②因氧化亞銅能溶于濃氨水形成無(wú)色配合物[Cu（NH₃）₂]⁺，其在空氣中易被氧化成藍(lán)色的[Cu（NH₃）₄（H₂O）₂]²⁺，根據(jù)溶液顏色變化判斷，所以將實(shí)驗(yàn)I所得溶液過(guò)濾，洗滌，加入濃氨水震蕩，靜置一段時(shí)間后溶液未變藍(lán)色，
故答案為：濃氨水震蕩，靜置一段時(shí)間后溶液未變藍(lán)色；
（2）氯化銅為強(qiáng)酸弱堿鹽，溶液中銅離子水解溶液顯酸性，水解離子方程式：Cu²⁺+2H₂O?Cu（OH）₂+2H⁺，
故答案為：Cu²⁺+2H₂O?Cu（OH）₂+2H⁺；
①探究鋁片與不同濃度氯化銅溶液的反應(yīng)，2Al+3Cu²⁺=2Al³⁺+3Cu，隨著反應(yīng)的進(jìn)行c（Al³⁺）增大，Al³⁺水解方程式為A1³⁺+3H₂O?Al（OH）₃+3H⁺，水解產(chǎn)生的c（H⁺）增大，產(chǎn)生氫氣的速率加快，
故答案為：隨著反應(yīng)的進(jìn)行c（Al³⁺）增大，水解產(chǎn)生的c（H⁺）增大，產(chǎn)生氫氣的速率加快；
②能量：因反應(yīng)放熱，溫度升高，產(chǎn)生氫氣的速率加快；
③鋁置換出銅，形成銅、鋁原電池，反應(yīng)速率增大，產(chǎn)生氫氣的速率加快，
故答案為：鋁與置換出的銅構(gòu)成鋁銅原電池，產(chǎn)生氫氣的速率加快；
（3）①氫氧化鋁雖為兩性氫氧化物，但不溶于弱堿氨水，CuCl為白色固體，難溶于水，溶于濃氨水成無(wú)色溶液，推測(cè)白色沉淀中不含Al（OH）₃，加入濃氨水，白色沉淀不消失含有Al（OH）₃，反之不含，
故答案為：加入濃氨水，白色沉淀不消失含有Al（OH）₃，反之不含，因 Al（OH）₃是兩性氫氧化物，但不溶于弱堿氨水；
②推測(cè)白色沉淀是CuCl，根據(jù)題干信息Cu和CuCl₂溶液加熱即可得到CuCl，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)：取3mL，2.00mol/LCuCl₂溶液加入少量Cu粉并加熱，證明該白色沉淀的生成與鋁和氯化鋁無(wú)關(guān)，
故答案為：取3mL，2.00mol/LCuCl₂溶液加入少量Cu粉并加熱；
③CuCl在水溶液中存在溶解平衡CuCl_（S）?Cu⁺_（aq）+Cl^-_（aq），加入氫氧化鈉溶液，根據(jù)題干信息CuCl與氫氧化鈉反應(yīng)轉(zhuǎn)化為CuOH為橙黃色沉淀，Cu⁺與反應(yīng)生成橙黃色的CuOH沉淀，使溶解平衡正向移動(dòng)，實(shí)現(xiàn)沉淀轉(zhuǎn)化，
故答案為：CuCl在水溶液中存在溶解平衡CuCl_（S）?Cu⁺_（aq）+Cl^-_（aq），加入氫氧化鈉溶液，Cu⁺與反應(yīng)生成橙黃色的CuOH沉淀，使溶解平衡正向移動(dòng)，實(shí)現(xiàn)沉淀轉(zhuǎn)化．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了鋁片與不同濃度氯化銅溶液的反應(yīng)探究實(shí)驗(yàn)，考查學(xué)生分析和解決問(wèn)題的能力，抓住題干信息進(jìn)行分析應(yīng)用、掌握物質(zhì)性質(zhì)和反應(yīng)現(xiàn)象是解題關(guān)鍵，題目難度中等．