Question

在一次學生實驗中，學生用帶有氧化膜的鋁片和稀硫酸反應，發現鋁片和稀鹽酸、稀硫酸反應發現鋁片和稀鹽酸反應現象明顯，而和稀硫酸幾乎不反應．這和“鋁能跟稀鹽酸或稀硫酸反應生成氫氣”不一致，是什么原因呢？是試劑、藥品出了問題嗎？為了尋找原因，某學生在教師的指導重新用濃鹽酸配制了一定濃度的溶液，然后加入一塊純度≥99.5%的鋁片驗證是否確實存在上述現象，實驗結果如下表

反應進程（分鐘）\酸	1	2	5	15	20
10% HCl	少量氣泡	較多氣泡	大量氣泡	反應劇烈	鋁片耗盡
5% H2SO4	均無明顯現象（無氣泡）
10% H2SO4	均無明顯現象（無氣泡）

無論是用5% H₂SO₄還是用10% H₂SO₄，均無明顯現象．其結論還是與“鋁能跟稀硫酸或稀鹽酸反應生成氫氣”不相符合．
問題1：為了探索“鋁與稀鹽酸和稀硫酸反應的差異原因”，你能對問題的答案作出哪些假設或猜想：
假設一：Cl^-能

促進金屬鋁表面的氧化膜與H⁺反應

．
假設二：SO₄^2-能

對金屬鋁表面的氧化膜與H⁺反應對起阻礙作用

．
問題二：為了論證上述假設，你設計的實驗方案是：（探究過程）

①向3支試管中分別加入5mL5%H₂SO₄溶液和已給鋁片，向其中一支加入少量的Na₂SO₄晶體，無明顯現象（同未加的對比）；向另一支試管中加入少量的NaCl晶體，有氣泡產生（同未加的對比）．
②向2支試管中分別加入5mL10%HCl溶液和已給鋁片，向其中一支試管中加入少量的Na₂SO₄晶體，氣泡立即明顯減少（和另一支未加相比）

．

Answer 1

分析：根據鋁的表面有一層致密氧化鋁薄膜以及鹽酸和硫酸溶液中含有的離子的不同分析探究鋁與稀鹽酸和稀硫酸反應的差異原因；利用固定變量法探究氯離子和硫酸根離子對金屬鋁表面的氧化膜與H⁺反應的影響．

解答：解：在鋁的表面有一層致密氧化鋁薄膜，當加入鹽酸和硫酸溶時，酸液首先與氧化鋁薄膜反應，由反應的現象可知，鋁片和稀鹽酸反應現象明顯，而和稀硫酸幾乎不反應，比較鹽酸和硫酸溶液中含有的離子的不同，出現這種現象的原因可能是：氯離子促進金屬鋁表面的氧化膜與H⁺反應，硫酸根離子對金屬鋁表面的氧化膜與H⁺反應對起阻礙作用，所以假設一：促進金屬鋁表面的氧化膜與H⁺反應；假設二：對金屬鋁表面的氧化膜與H⁺反應對起阻礙作用；
為了探究氯離子和硫酸根離子對金屬鋁表面的氧化膜與H⁺反應的影響，可以設計的實驗方案是：①向3支試管中分別加入5mL5%H₂SO₄溶液和已給鋁片，向其中一支加入少量的Na₂SO₄晶體，無明顯現象（同未加的對比）；向另一支試管中加入少量的NaCl晶體，有氣泡產生（同未加的對比）；②向2支試管中分別加入5mL10%HCl溶液和已給鋁片，向其中一支試管中加入少量的Na₂SO₄晶體，氣泡立即明顯減少（和另一支未加相比）．
故答為：促進金屬鋁表面的氧化膜與H⁺反應；對金屬鋁表面的氧化膜與H⁺反應對起阻礙作用；
①向3支試管中分別加入5mL5%H₂SO₄溶液和已給鋁片，向其中一支加入少量的Na₂SO₄晶體，無明顯現象（同未加的對比）；向另一支試管中加入少量的NaCl晶體，有氣泡產生（同未加的對比）；②向2支試管中分別加入5mL10%HCl溶液和已給鋁片，向其中一支試管中加入少量的Na₂SO₄晶體，氣泡立即明顯減少（和另一支未加相比）．

點評：本題的難度較大，解題的方法是：根據鹽酸和硫酸與鋁片反應的現象的不同，對比鹽酸和硫酸溶液中含有的離子的不同分析可能的原因，再利用固定變量法設計實驗論證假設．