Question

有學生在實驗室中向10mL 2mol?L^-1的CuCl₂溶液里投入少量鋁片，并觀察到如下現象：
①鋁片表面立刻有紫紅色固體沉積，同時產生較多的無色氣體，此無色氣體與氧氣混合后點燃會發出爆鳴聲；
②溶液綠色變淡，繼而產生藍色沉淀；
③混合液溫度升高甚至發燙，產生氣泡速率明顯加快，鋁片上下翻滾；
④混合液渾濁變黑．
已知：Cu²⁺+2H₂O=Cu（OH）₂+2H⁺，試回答下列問題：
（1）現象③中產生氣泡速率明顯加快的兩個最主要的原因是______；______．
（2）寫出①中產生無色氣體反應的離子方程式：______．
（3）混合液中最后產生的黑色沉淀物可能是______（填化學式）．

Answer 1

解：（1）CuCl₂是強酸弱堿鹽，氯化銅水解使水溶液呈酸性，酸與金屬鋁的反應是放熱反應，隨著反應的進行，溶液的溫度越來越高，溫度越高，反應速率越大；鋁能置換呈氯化銅中的銅，銅附著在鋁表面，具備構成原電池的條件，所以形成了原電池，使反應速率加快．
故答案為：反應放熱，溫度升高；形成Cu-Al原電池，發生原電池反應．
（2）CuCl₂是強酸弱堿鹽，氯化銅水解使水溶液呈酸性，鋁和酸反應生成鹽和氫氣，
所以離子方程式為2Al+6H⁺=2Al³⁺+3H₂↑．
故答案為：2Al+6H⁺=2Al³⁺+3H₂↑．
（3）氯化銅水解生成氫氧化銅和氯化氫，Cu²⁺+2H₂O?Cu（OH）₂+2H⁺，隨著氫氣的不斷析出，促進氯化銅的水解，當氫氧化銅達一定量后會生成藍色氫氧化銅沉淀，氫氧化銅在較高條件下能分解生成黑色的氧化銅和水 Cu（OH）₂CuO+H₂O，所以黑色物質是氧化銅．
故答案為：CuO．
分析：（1）根據化學反應與反應熱的關系及原電池的構成條件分析；
（2）根據鹽的類型判斷溶液的酸堿性，根據金屬的活潑性判斷發生的反應并寫出相應的離子方程式；
（3）根據藍色沉淀的性質分析；
點評：本題考查了鹽類水解、原電池工作原理、化學反應與反應熱的關系等知識點，知識點較多，屬于綜合題；通過本題可得：在金屬的置換反應中，除了發生金屬的置換反應外還有原電池反應、鹽類的水解反應、金屬和酸的反應等，情況較復雜，做習題時可根據實驗現象分析判斷發生的反應．