9.
理科实验操作考试中,小明同学在做铝和稀盐酸反应时无意中加入几滴硫酸铜溶液,发现铝片表面产生气泡速率明显增快,对此他产生了兴趣.
【提出问题】硫酸铜溶液是不是此反应的催化剂?硫酸铜溶液的体积对此实验有影响吗?
【设计并实验】室温下,小明将过量、表面积相同已打磨的铝片分别加入到6份30mL10%稀盐酸中,并在每份中加入不同体积的硫酸铜饱和溶液,记录获得相同体积氢气的时间,从而确定产生氢气的速率.
实验混合溶液 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 |
饱和硫酸铜溶液/mL | 0 | 0.5 | 2.5 | 5 | 10 | 20 |
水/mL | 20 | 19.5 | 17.5 | V | 10 | 0 |
(1)如表表格中V=
;
(2)写出铝和稀盐酸反应的化学方程式
:
(3)定量收集氢气体积可用如图
(填写字母序号)装置.
【实验现象】随着硫酸铜溶液体积的增加,产生氢气的速率先加快后明显减慢,且铝片表面附着的红色物质逐渐增加.
【结论与解释】
(4)随着硫酸铜体积的增加,反应速率明显变慢可能的原因是
;
(5)根据实验现象小明认为硫酸铜溶液不是此反应的催化剂,其原因是
;
【实验反思】加速铝和稀硫酸反应速率还可以采取的措施是(写出一点)
.
【实验拓展】根据上述实验,小明认为是盐中的金属离子影响了铝和稀盐酸的反应速率;为了研究不同金属离子对反应的影响,小明同学继续实验,取过量表面积相同的铝片和30mL10%稀盐酸混合后加入不同的盐溶液,实验现象如表(加号越多,代表反应速率越快):
| 实验1 | 实验2 | 实验3 | 实验4 | 实验5 |
加入试剂0.5mL | 水 | 5%NaCl溶液 | 5%Mg(NO3)2溶液 | 5%FeSO4溶液 | 5%CuSO4溶液 |
产生气泡速率 | + | + | + | ++ | +++ |
(6)如表中,用水进行实验的目的
;
(7)上述实验设计存有缺陷,该缺陷是
;实验改进后,任符合上表中的实验现象,可得到的实验结论是:
①
;②
.