基于金属与可溶性铜盐之间的置换反应+命题研究解析.docx
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基于金属与可溶性铜盐之间的置换反应+命题研究解析
基于金属与可溶性铜盐之间的置换反应命题研究
一.选择题(共2小题)
1.(2012•杭州)某学生将锌粒放入CuSO4溶液中,发现锌粒表面有红色物质析出,同时还有少量无色无味气泡产生.对于产生气泡的“异常现象”,下列猜想无科学道理的是( )
A.
产生的气体可能是H2
B.
产生的气体可能是CO2
C.
CuSO4溶液中可能含有少量的某种酸
D.
CuSO4溶液的pH可能小于7
2.(2010•徐州)把铝箔放入CuCl2溶液中,铝箔表面覆盖了红色物质,一会儿又有大量气泡冒出.同学们对“放出气体”这一异常现象进行猜想、实验.其中没有价值的是( )
A.
小宇同学推测气体是氢气并检验
B.
小琪同学猜想CuCl2溶液呈酸性并测定
C.
小寒同学认为气体是氨气并检验
D.
小梁同学认为试剂变质,更换后再实验
二.填空题(共2小题)
3.(2013•下城区二模)科学兴趣小组做了如下实验:
将一镁条放入CuCl2溶液中,镁条表面覆盖了红色物质,但很快镁条表面又冒出很多气泡,他们觉得很奇怪.
【提出问题】这些气泡究竟是怎样产生的?
是什么气体呢?
【猜想】小宇:
是氧气;小丽:
是氯化氢;小琪:
是氨气(NH3);小梁:
是氢气.小黄马上否定了小琪的猜想,他否定的依据是 ;
【实验探究】他们开始着手收集所产生的气体.
实验一:
小宇用带火星的木条检验该气体,木条不复燃.说明生成的气体不是氧气;
实验二:
为继续探究反应后生成的气体是否是氯化氢,小丽用 检验该气体,试纸不变红,说明生成的气体不是氯化氢;
实验三:
为确定气体是否是氢气,小梁设计了如图的实验装置(每个装置的反应均完全).
【实验结论】
(1)若该气体是氢气,则在乙装置中可以观察到的现象是 .
(2)甲、丙装置中无水硫酸铜的作用是不同的,请指出它们的区别 ;
(3)为确定该气体产生的本质原因,小梁用精密pH试纸测试实验所用的CuCl2溶液,pH约为5.5,最后确定CuCl2溶液呈酸性.查阅资料发现:
CuCl2为强酸弱碱盐,其水溶液酸碱性与实验结果相符.
4.(2013春•滨湖区校级月考)某兴趣小组探究铝及某镁铝合金的相关问题.
【探究一】铝与铜盐溶液的反应
小烁同学设计两种铜盐溶液分别与金属铝片(经打磨后)的反应.现象如下:
实验一:
4mL8%的CuSO4溶液
实验二:
4mL8%的CuCl2溶液
实验现象
短时间无变化,数小时后铝片上仅有少量红色斑点
立即产生大量气泡,铝片上迅速有红色铜出现
(1)实验一中铝与硫酸铜溶液反应的化学方程式为 .
(2)实验二中产生的气体经检验有爆鸣声,该气体为 ,还在铝片表面观察到蓝色絮状沉淀物,该物质的化学式为 .
(3)对比实验一、二后产生猜想:
①对铝与硫酸铜溶液的反应可能有抑制作用的离子是 ;
②对铝与硫酸铜溶液的反应可能有促进作用的离子是 .
(4)为进一步验证上述猜想是否正确,设计如下实验方案:
验证猜想①的实验设计:
向4mL8%的CuCl2的溶液中加入1g硫酸钠固体,再加入铝片,观察到反应速率变慢.
验证猜想②的实验设计:
,观察到反应速率明显加快.
【探究二】某镁铝合金(M表示)中铝含量的分析
【查询资料】①镁铝合金国家质量标准:
铝含量不能低于78%.
②2Al+2NaOH+2H2O═2NaAlO2+3H2↑,镁与NaOH溶液不反应.
③该实验环境大气压下,氢气密度0.09g/L.
某研究小组设计如图装置进行实验.
(5)倾斜A装置使NaOH溶液(足量)与镁铝合金粉末(固体M)ag充分反应,待反应停止后,调整 ,进入量气管气体的体积为VmL.若量气管最大量程为100mL,则固体M中铝的质量不超过 g.
(6)若a=38mg,V=30.0mL,通过计算分析该合金是否符合国家标准.
三.解答题(共1小题)
5.(2009•雨城区校级模拟)某校化学兴趣小组经查阅资料得知:
铝是重要的轻金属,广泛应用于航空、电讯和建筑等领域.铝也有其特殊的性质:
①铝的熔点是660℃,氧化铝的熔点高达2054℃.②铝虽比锌活泼,但是将铝和锌分别投入稀硫酸中,铝比锌反应慢得多.③尽管铝表面致密的氧化膜能使铝与其周围的介质(空气、水)隔绝,但“奇怪”的是铝制容器仍不能用来盛放和腌制咸菜.为此该小组进行了“铝表面氧化膜”的探究实验,其过程如下,请完成填空:
实验1:
用坩埚钳夹住一块擦去氧化膜的铝片,放在酒精灯火焰上灼烧,铝片表面接触火焰的部分变暗片刻后变软;轻轻摇动,会左右摇晃,却不像蜡烛那样滴落.
问题:
(1)请写出在空气中灼烧铝片的化学方程式 ;
(2)铝片接触火焰的部分不像蜡烛那样滴落的原因是 .
实验2:
取2条未用砂纸打磨过的铝片,一片浸入CuCl2稀溶液中,其表面很快析出较多红色粉末状固体;而另一片浸入CuSO4稀溶液中现象一直不明显.
问题:
试猜测产生这种现象差异的因素是 .
实验3:
用砂纸打磨一铝片使其表面较粗糙,再将其放入CuSO4稀溶液中,直到2﹣3分钟后,铝片表面才有少量红色固体附着.
问题:
试写出铝片表面附着红色固体的化学方程式:
;
实验4:
向实验2的CuSO4稀溶液中滴入3﹣5滴NaCl稀溶液,铝片表面逐渐有红色固体析出.
实验5:
向实验2的CuSO4稀溶液中滴入3﹣5滴Na2SO4稀溶液,铝片表面现象一直不明显.
问题:
根据实验2、3、4、5的现象可以得出的结论是 .
基于金属与可溶性铜盐之间的置换反应命题研究
参考答案与试题解析
一.选择题(共2小题)
1.(2012•杭州)某学生将锌粒放入CuSO4溶液中,发现锌粒表面有红色物质析出,同时还有少量无色无味气泡产生.对于产生气泡的“异常现象”,下列猜想无科学道理的是( )
A.
产生的气体可能是H2
B.
产生的气体可能是CO2
C.
CuSO4溶液中可能含有少量的某种酸
D.
CuSO4溶液的pH可能小于7
考点:
金属的化学性质.菁优网版权所有
专题:
压轴实验题;金属与金属材料.
分析:
根据在化学变化中遵循质量守恒定律进行解答.
解答:
解:
A、如果硫酸铜溶液显酸性,则锌能和显酸性的溶液反应生成氢气.故A有科学道理;
B、反应物中不含有碳元素,生成物中不可能有二氧化碳.故B没科学道理;
C、因为无色无味气泡产生,可以猜测CuSO4溶液中可能含有少量的某种酸与金属锌反应产生气体,故C有科学道理;
D、如猜测CuSO4溶液中可能含有少量的某种酸,则CuSO4溶液的pH可能小于7,故D有科学道理;
故选B.
点评:
在化学反应中遵循质量守恒定律,即反应前后元素的种类不变,原子的种类、个数不变.
2.(2010•徐州)把铝箔放入CuCl2溶液中,铝箔表面覆盖了红色物质,一会儿又有大量气泡冒出.同学们对“放出气体”这一异常现象进行猜想、实验.其中没有价值的是( )
A.
小宇同学推测气体是氢气并检验
B.
小琪同学猜想CuCl2溶液呈酸性并测定
C.
小寒同学认为气体是氨气并检验
D.
小梁同学认为试剂变质,更换后再实验
考点:
金属活动性顺序及其应用;质量守恒定律及其应用.菁优网版权所有
专题:
压轴实验题;实验方案评价题.
分析:
运用质量守恒定律,根据反应前氯化铜溶液和铝箔的组成元素,分析猜想的物质是否符合元素种类不变的基本规律,对猜想、实验进行评价;或根据物质的性质进行类比,判断猜想所具有的可能性,对猜想、实验进行评价.
解答:
解:
A、根据质量守恒定律,反应前后元素种类不变,反应前的氯化铜溶液中含有氢元素,推测生成氢气不违反反应前后元素不变的规律;故A有价值;
B、根据金属铝能与酸反应生成氢气,由于实验中观察到有气泡冒出,因此,猜想氯化铜溶液呈酸性有其道理;故B有价值;
C、氨气由氮、氢元素组成,反应前各物质中都不含氮元素,猜想不符合质量守恒定律;故C没有价值;
D、氯化铜为盐,其溶液与铝反应只能产生铜,而实验中却产生气泡,因此猜测溶液变质,通过更换溶液进行验证;故D有价值;
故选C.
点评:
对提出的问题进行猜想时,要符合基本的规律或物质的性质,毫无道理甚至违背基本规律的猜想都是无价值的猜想.
二.填空题(共2小题)
3.(2013•下城区二模)科学兴趣小组做了如下实验:
将一镁条放入CuCl2溶液中,镁条表面覆盖了红色物质,但很快镁条表面又冒出很多气泡,他们觉得很奇怪.
【提出问题】这些气泡究竟是怎样产生的?
是什么气体呢?
【猜想】小宇:
是氧气;小丽:
是氯化氢;小琪:
是氨气(NH3);小梁:
是氢气.小黄马上否定了小琪的猜想,他否定的依据是 质量守恒定律或反应物中没有N元素 ;
【实验探究】他们开始着手收集所产生的气体.
实验一:
小宇用带火星的木条检验该气体,木条不复燃.说明生成的气体不是氧气;
实验二:
为继续探究反应后生成的气体是否是氯化氢,小丽用 湿润的蓝色石蕊试纸 检验该气体,试纸不变红,说明生成的气体不是氯化氢;
实验三:
为确定气体是否是氢气,小梁设计了如图的实验装置(每个装置的反应均完全).
【实验结论】
(1)若该气体是氢气,则在乙装置中可以观察到的现象是 黑色粉末变红 .
(2)甲、丙装置中无水硫酸铜的作用是不同的,请指出它们的区别 甲是除去原气体中的水蒸气,丙是验证有水生成 ;
(3)为确定该气体产生的本质原因,小梁用精密pH试纸测试实验所用的CuCl2溶液,pH约为5.5,最后确定CuCl2溶液呈酸性.查阅资料发现:
CuCl2为强酸弱碱盐,其水溶液酸碱性与实验结果相符.
考点:
常见气体的检验与除杂方法.菁优网版权所有
专题:
综合实验题.
分析:
【猜想】根据反应物是镁和CuCl2溶液分析判断;
【实验探究】根据酸性溶液使蓝色石蕊试纸变红分析;
【实验结论】
(1)根据氢气具有还原性分析;
(2)检验气体的成分,首先除去水分的干扰;无水硫酸铜可以检验水分的存在.
解答:
解:
【猜想】反应物是镁和CuCl2溶液,没有N元素,根据质量守恒定律可知,小琪的猜想不对;
【实验探究】酸性溶液使蓝色石蕊试纸变红.氯化氢是酸性气体,小丽用湿润的蓝色石蕊试纸检验该气体,试纸不变红,说明生成的气体不是氯化氢;
【实验结论】
(1)氢气具有还原性,能够还原氧化铜,生成红色铜.所以若该气体是氢气,则在乙装置中可以观察到的现象是黑色粉末变红;
(2)检验气体的成分,首先除去水分的干扰,无水硫酸铜能够吸收水分,所以甲中的无水硫酸铜是除去原气体中的水蒸气;无水硫酸铜遇水变蓝,所以无水硫酸铜可以检验水分的存在,丙中的无水硫酸铜是验证有水生成.
故答案为:
质量守恒定律或反应物中没有N元素;湿润的蓝色石蕊试纸;
黑色粉末变红;甲是除去原气体中的水蒸气,丙是验证有水生成.
点评:
通过实验考查物质的性质,训练同学们的实验探究能力.
4.(2013春•滨湖区校级月考)某兴趣小组探究铝及某镁铝合金的相关问题.
【探究一】铝与铜盐溶液的反应
小烁同学设计两种铜盐溶液分别与金属铝片(经打磨后)的反应.现象如下:
实验一:
4mL8%的CuSO4溶液
实验二:
4mL8%的CuCl2溶液
实验现象
短时间无变化,数小时后铝片上仅有少量红色斑点
立即产生大量气泡,铝片上迅速有红色铜出现
(1)实验一中铝与硫酸铜溶液反应的化学方程式为 2Al+3CuSO4═Al2(SO4)3+3Cu .
(2)实验二中产生的气体经检验有爆鸣声,该气体为 氢气 ,还在铝片表面观察到蓝色絮状沉淀物,该物质的化学式为 氢氧化铜 .
(3)对比实验一、二后产生猜想:
①对铝与硫酸铜溶液的反应可能有抑制作用的离子是 硫酸根离子 ;
②对铝与硫酸铜溶液的反应可能有促进作用的离子是 氯离子 .
(4)为进一步验证上述猜想是否正确,设计如下实验方案:
验证猜想①的实验设计:
向4mL8%的CuCl2的溶液中加入1g硫酸钠固体,再加入铝片,观察到反应速率变慢.
验证猜想②的实验设计:
向4mL8%的CuSO4溶液中加入氯化钠固体 ,观察到反应速率明显加快.
【探究二】某镁铝合金(M表示)中铝含量的分析
【查询资料】①镁铝合金国家质量标准:
铝含量不能低于78%.
②2Al+2NaOH+2H2O═2NaAlO2+3H2↑,镁与NaOH溶液不反应.
③该实验环境大气压下,氢气密度0.09g/L.
某研究小组设计如图装置进行实验.
(5)倾斜A装置使NaOH溶液(足量)与镁铝合金粉末(固体M)ag充分反应,待反应停止后,调整 水准管 ,进入量气管气体的体积为VmL.若量气管最大量程为100mL,则固体M中铝的质量不超过 0.0008V g.
(6)若a=38mg,V=30.0mL,通过计算分析该合金是否符合国家标准.
考点:
实验探究物质的性质或变化规律;常见气体的检验与除杂方法;金属的化学性质;根据化学反应方程式的计算.菁优网版权所有
专题:
科学探究.
分析:
【探究一】
(1)铝与硫酸铜溶液反应生成了铜和硫酸铝,可以据此写出该反应的化学方程式;
(2)因为氯化铜是强酸弱碱盐,水解出了H+,使溶液呈现酸性.铝在酸性环境下产生了氢气,同时使溶液中的氢氧根离子浓度增大,而使铜离子和氢氧根离子结合生成了氢氧化铜沉淀,可以据此解答该题;
(3)比较两个实验中的粒子可以知道,在实验一中能够干扰实验的离子为硫酸根离子,而在实验二中能够促进实验的离子为氯离子,可以据此解答该题;
(4)根据题中的猜想可以向硫酸铜溶液中加入氯化钠来进行实验;
【探究二】通过调整水准管的高低可以检查生成气体的体积,然后结合化学方程式可以求出铝的质量,可以据解答该题;
(6)将所给数值带入(5)中的关系式中然后解答即可.
解答:
解:
【探究一】
(1)铝与硫酸铜溶液反应生成了铜和硫酸铝,该反应的化学方程式为:
2Al+3CuSO4═3Cu+Al2(SO4)3;
(2)因为氯化铜是强酸弱碱盐,水解出了H+,使溶液呈现酸性.铝在酸性环境下产生了氢气,由于氢离子被消耗,所以同时使溶液中的氢氧根离子浓度增大,而铜离子和氢氧根离子结合生成了氢氧化铜沉淀,即铝表面的蓝色絮状沉淀为氢氧化铜沉淀;
(3)比较两个实验中的粒子可以知道,在实验一中能够干扰实验的离子为硫酸根离子,而在实验二中能够促进实验的离子为氯离子,
故可以作出如下猜想:
①对铝与硫酸铜溶液的反应可能有抑制作用的离子是硫酸根离子;
②对铝与硫酸铜溶液的反应可能有促进作用的离子是氯离子;
(4)根据题中的猜想可以知道向4mL8%的CuSO4溶液中加入氯化钠,观察到反应速率明显加快;
【探究二】(5)通过调整水准管的高低可以检查生成气体的体积,
由题意可以知道生成氢气的体积为VmL,即为0.001VL,则设铝的物质的量为x
2Al+2NaOH+2H2O═2NaAlO2+3H2↑
23
x0.001VL÷22.4L/mol
=
解得:
x=
mol
所以铝的质量为:
mol×27g/mol=0.0008Vg
(6)根据(5)中的解答可以知道铝的质量为:
0.0008×30=0.024g
所以铝的含量为:
×100%≈63.9%<78%,
故该合金不符合国家标准.
故答案为:
【探究一】
(1)2Al+3CuSO4═3Cu+Al2(SO4)3;
(2)氢气;氢氧化铜;
(3)①硫酸根离子;
②氯离子;
(4)向4mL8%的CuSO4溶液中加入氯化钠;
【探究二】(5)水准管;0.0008V;
(6)不符合国家标准.
点评:
对于探究型实验探究,要熟悉实验探究的环节和方法,精心设计实验方案,将所学过探究物质的性质或变化规律的技巧迁移至此,进行细心地探究实验和观察现象,再通过分析实验现象,推断、总结出该物质的性质或变化规律等.
三.解答题(共1小题)
5.(2009•雨城区校级模拟)某校化学兴趣小组经查阅资料得知:
铝是重要的轻金属,广泛应用于航空、电讯和建筑等领域.铝也有其特殊的性质:
①铝的熔点是660℃,氧化铝的熔点高达2054℃.②铝虽比锌活泼,但是将铝和锌分别投入稀硫酸中,铝比锌反应慢得多.③尽管铝表面致密的氧化膜能使铝与其周围的介质(空气、水)隔绝,但“奇怪”的是铝制容器仍不能用来盛放和腌制咸菜.为此该小组进行了“铝表面氧化膜”的探究实验,其过程如下,请完成填空:
实验1:
用坩埚钳夹住一块擦去氧化膜的铝片,放在酒精灯火焰上灼烧,铝片表面接触火焰的部分变暗片刻后变软;轻轻摇动,会左右摇晃,却不像蜡烛那样滴落.
问题:
(1)请写出在空气中灼烧铝片的化学方程式 4Al+3O2
2Al2O3 ;
(2)铝片接触火焰的部分不像蜡烛那样滴落的原因是 铝表面氧化膜的熔点高于内层铝的熔点并将其包裹住 .
实验2:
取2条未用砂纸打磨过的铝片,一片浸入CuCl2稀溶液中,其表面很快析出较多红色粉末状固体;而另一片浸入CuSO4稀溶液中现象一直不明显.
问题:
试猜测产生这种现象差异的因素是 氯离子能破坏铝表面的氧化膜 .
实验3:
用砂纸打磨一铝片使其表面较粗糙,再将其放入CuSO4稀溶液中,直到2﹣3分钟后,铝片表面才有少量红色固体附着.
问题:
试写出铝片表面附着红色固体的化学方程式:
2Al+3CuSO4═Al2(SO4)3+3Cu ;
实验4:
向实验2的CuSO4稀溶液中滴入3﹣5滴NaCl稀溶液,铝片表面逐渐有红色固体析出.
实验5:
向实验2的CuSO4稀溶液中滴入3﹣5滴Na2SO4稀溶液,铝片表面现象一直不明显.
问题:
根据实验2、3、4、5的现象可以得出的结论是 氯离子对铝和CuCl2溶液的反应有促进作用;硫酸根离子对铝和CuSO4溶液的反应有抑制作用 .
考点:
实验探究物质的性质或变化规律;金属的化学性质;书写化学方程式、文字表达式、电离方程式.菁优网版权所有
专题:
清理干扰信息、大胆猜测解题;压轴实验题;科学探究.
分析:
(1)铝在空气中灼烧生成氧化铝,根据反应物、生成物和反应条件按步骤书写化学方程式;
(2)从氧化铝和铝的熔点不同分析;
实验2、从氯化铜和硫酸铜溶液中所含的不同离子分析;
(3)铝和硫酸铜发生置换反应,根据反应规律书写化学方程式;
实验5、从氯离子和硫酸根离子对反应的影响分析.
解答:
解:
(1)在空气中灼烧铝片的化学方程式为:
4Al+3O2
2Al2O3,注意条件和配平;
(2)铝的熔点是660℃,氧化铝的熔点高达2054℃,固态氧化铝会把液态的铝包裹住,所以铝片接触火焰的部分不像蜡烛那样滴落.
实验2:
氯化铜和硫酸铜溶液中不同的就是酸根离子,故猜测产生这种现象差异的因素是氯离子能破坏铝表面的氧化膜,硫酸根不能破坏保护膜.
(3)铝片和硫酸铜反应生成红色固体的化学方程式为:
2Al+3CuSO4═Al2(SO4)3+3Cu;
实验5:
当向溶液中加入含氯离子的物质时,反应加快,加入含硫酸根离子的物质时,对实验速率没有影响,故根据实验2、3、4、5的现象可以得出的结论是氯离子对铝和CuCl2溶液的反应有促进作用;硫酸根离子对铝和CuSO4溶液的反应有抑制作用.
故答案为:
(1)4Al+3O2
2Al2O3
(2)铝表面氧化膜的熔点高于内层铝的熔点并将其包裹住
(3)氯离子能破坏铝表面的氧化膜
(4)2Al+3CuSO4═Al2(SO4)3+3Cu
(5)氯离子对铝和CuCl2溶液的反应有促进作用;硫酸根离子对铝和CuSO4溶液的反应有抑制作用.
点评:
对于此类信息给予题,要结合所学知识,认真分析,抓住有用信息,大胆猜测,利用所有知识进行验证,从而得出正确结论.
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