Question

20．為探究鋁片與不同濃度氯化銅溶液的反應，某學習小組將打磨好的同樣大小的小塊鋁片放入3mL不同濃度CuCl₂溶液中進行了如表實驗：

實驗	c（CuCl2）	實驗現(xiàn)象
I	0.25mol/L	有紅色固體析出，有氣泡冒出，一段時間內(nèi)出氣速率加快．
II	2.00mol/L	反應劇烈，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，一段時間內(nèi)出氣速率加快．

（1）①推測紅色固體是銅，寫出生成銅反應的離子方程式2Al+3 Cu²⁺=2Al³⁺+3Cu
②部分同學提出假設(shè)，認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色配合物[Cu（NH₃）₂]⁺，其在空氣中易被氧化成藍色的[Cu（NH₃）₄（H₂O）₂]²⁺．
進行如下實驗：將實驗I所得溶液過濾，洗滌，加入濃氨水震蕩，靜置一段時間后溶液未變藍色，證明紅色固體中不含氧化亞銅．
（2）推測氣體是氫氣，寫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始一段時間內(nèi)產(chǎn)生氣體的速率不斷加快的原因：
①濃度：隨著反應的進行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：因反應放熱，溫度升高，產(chǎn)生氫氣的速率加快．
③電化學：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：
取實驗ii所得混合液過濾，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，溶于濃氨水成無色溶液；CuCl與氫氧化鈉反應轉(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，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推測白色沉淀是CuCl，探究白色沉淀的形成過程．設(shè)計實驗：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，從平衡移動角度進行解釋：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⁺與反應生成橙黃色的CuOH沉淀，使溶解平衡正向移動，實現(xiàn)沉淀轉(zhuǎn)化．

Answer 1

分析 （1）①在金屬活動性順序中，鋁排在銅的前面，故鋁可以把氯化銅中的銅置換出來，得到的紅色固體為銅；鋁與氯化銅反應生成氯化鋁和銅；
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色配合物[Cu（NH₃）₂]⁺，其在空氣中易被氧化成藍色的[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增大反應物的濃度，反應速率加快，隨著反應的進行c（Al³⁺）增大，溶液酸性增強，反應速率增大；
②溫度升高，反應速率加快；
③構(gòu)成原電池可加快反應速率；
（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），加入氫氧化鈉反應轉(zhuǎn)化為CuOH為橙黃色沉淀．

解答 解：（1）①將打磨過的鋁片放入氯化銅溶液中，析出紅色固體，說明鋁與氯化銅反應，銅被置換出來，同時生成氯化鋁，化學方程式為：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色配合物[Cu（NH₃）₂]⁺，其在空氣中易被氧化成藍色的[Cu（NH₃）₄（H₂O）₂]²⁺，根據(jù)溶液顏色變化判斷，所以將實驗I所得溶液過濾，洗滌，加入濃氨水震蕩，靜置一段時間后溶液未變藍色，
故答案為：濃氨水震蕩，靜置一段時間后溶液未變藍色；
（2）氯化銅為強酸弱堿鹽，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，2Al+3Cu²⁺=2Al³⁺+3Cu，隨著反應的進行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：隨著反應的進行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，溶于濃氨水成無色溶液，推測白色沉淀中不含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)計實驗：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與氫氧化鈉反應轉(zhuǎn)化為CuOH為橙黃色沉淀，Cu⁺與反應生成橙黃色的CuOH沉淀，使溶解平衡正向移動，實現(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⁺與反應生成橙黃色的CuOH沉淀，使溶解平衡正向移動，實現(xiàn)沉淀轉(zhuǎn)化．

點評 本題考查了鋁片與不同濃度氯化銅溶液的反應探究實驗，考查學生分析和解決問題的能力，抓住題干信息進行分析應用、掌握物質(zhì)性質(zhì)和反應現(xiàn)象是解題關(guān)鍵，題目難度中等．