Question

7．某課外實驗小組欲探究鋁和銅的金屬性（原子失電子能力）強弱，同學們提出了如下實驗方案：
A．比較鋁和銅的硬度和熔點；
B．比較二者在稀硫酸中的表現；
C．用鋁片、銅片、硫酸鋁溶液、硫酸銅溶液，比較二者的活動性；
D．分別做鋁片、銅片與NaOH溶液反應的實驗；
E．分別做Al（OH）₃和Cu（OH）₂與NaOH溶液反應的實驗；
F．比較Al（OH）₃和Cu（OH）₂的熱穩定性；
G．將鋁片、銅片用導線連接后共同浸入濃硝酸中，接入電流計，觀察電流方向．
（1）你認為上述方案中能達到實驗目的有BC；
（2）上述7個方案中除G外，可以設計成電池反應的還有BCD；
（3）寫出D方案中反應的化學方程式2Al+2NaOH+2H₂O=2NaAlO₂+3H₂↑或2Al+2NaOH+6H₂O=2Na[Al（OH）₄]+3H₂↑；
（4）G方案中，因為鋁片在濃硝酸中發生鈍化，故電池的負極是銅片；寫出該電池總反應的離子方程式Cu+4H⁺+2NO₃=Cu²⁺+2NO₂↑+2H₂O．

Answer 1

分析 （1）比較金屬性強弱，可以根據金屬與酸反應的劇烈沉淀、構成原電池的負極等方面分析，而與硬度、熔沸點及氫氧化物的穩定性等無關，據此進行解答；
（2）原電池為將化學能轉化為電能的裝置，所涉及反應為自發進行的氧化反應，以此解答該題；
（3）銅不與氫氧化鈉溶液反應，鋁與氫氧化鈉溶液反應生成2Na[Al（OH）₄]和氫氣，據此寫出反應的化學方程式；
（4）鋁在濃硝酸中發生鈍化，銅能夠別濃硝酸氧化生成硝酸銅、二氧化氮氣體和水，則銅為原電池的負極．

解答 解：（1）A．鋁和銅的硬度和熔點與金屬性強弱無關，故A錯誤；
B．金屬性越強，與酸反應越劇烈，可通過比較Cu、Al在稀硫酸中的表現判斷其金屬性強弱，故B正確；
C．用鋁片、銅片、硫酸鋁溶液、硫酸銅溶液，根據是否發生置換反應可比較二者的活動性，故C正確；
D．Al與氫氧化鈉溶液反應是鋁的化學性質，與金屬活潑性無關，根據根據是否與氫氧化鈉溶液反應判斷金屬性強弱，故D錯誤；
E．氫氧化鋁為兩性氫氧化物，能夠與氫氧化鈉溶液反應，與金屬性強弱無關，不能根據是否與NaOH溶液反應判斷金屬性強弱，故E錯誤；
F．Al（OH）₃和Cu（OH）₂的熱穩定性與金屬性強弱無關，無法據此判斷金屬性強弱，故F錯誤；
G．將鋁片、銅片用導線連接后共同浸入濃硝酸中，接入電流計，觀察電流方向，由于鋁與濃硝酸發生鈍化，銅為負極，無法據此判斷金屬性強弱，故G錯誤；
故答案為：BC；
（2）能夠設計成原電池的反應必須為自發進行的氧化還原反應，則滿足體積的有：B．比較二者在稀硫酸中的表現、C．用鋁片、銅片、硫酸鋁溶液、硫酸銅溶液，比較二者的活動性、D．分別做鋁片、銅片與NaOH溶液反應的實驗；而A．比較鋁和銅的硬度和熔點、E．分別做Al（OH）₃和Cu（OH）₂與NaOH溶液反應的實驗、F．比較Al（OH）₃和Cu（OH）₂的熱穩定性不滿足，
故答案為：BCD；
（3）D方案中，Cu不與氫氧化鈉溶液反應，Al與NaOH溶液反應的化學方程式為2Al+2NaOH+2H₂O=2NaAlO₂+3H₂↑或2Al+2NaOH+6H₂O=2Na[Al（OH）₄]+3H₂↑，
故答案為：2Al+2NaOH+2H₂O=2NaAlO₂+3H₂↑或2Al+2NaOH+6H₂O=2Na[Al（OH）₄]+3H₂↑；
（4）G方案中，因為鋁片在濃硝酸中發生鈍化，該電池的負極是銅片，銅與濃硝酸反應生成硝酸銅、二氧化氮和水，該電池總反應的離子方程式：Cu+4H⁺+2NO₃=Cu²⁺+2NO₂↑+2H₂O，
故答案為：鈍化；銅片； Cu+4H⁺+2NO₃=Cu²⁺+2NO₂↑+2H₂O．

點評 本題考查了性質實驗方案的設計，題目難度中等，設計原電池原理、金屬性強弱比較、氧化還原反應等知識，明確判斷金屬性強弱的方法為解答關鍵，注意掌握原電池的構成條件，試題培養了學生的分析、理解能力及靈活應用能力．