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

Question

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CuSO4溶液/mL	0	0.5	2.5	5	10	20
水/mL	20	19.5	17.5	V	10	0

（1）上述表格中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）随着硫酸铜溶液体积的增加，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】加速铝和稀盐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%Mg2（NO）3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是___；
（7）上述实验设计存有缺陷，该缺陷是；改进实验后，仍符合上表中的实验现象，可得到的结论是：①___；②___．

Answer 1

（1）要对比试验效果，除了反应的物质的量不一样以外，要保证其它条件相同，而且是探究硫酸铜量的影响，每组盐酸的量要保持相同，六组反应的总体积也应该相同，而硫酸铜溶液和水的总量应相同，第1组中硫酸铜0mL，水为20，那么总量为20mL，则V=20mL-5mL=15mL；
（2）铝和稀盐酸反应生成氯化铝和氢气，反应的化学方程式为：2Al+6HCl═2AlCl₃+3H₂↑．
（3）氢气的密度比水的小，从短管进，水被从长管排出，故定量收集氢气体积可用如图c装置．
（4）铝比铜活泼，部分铝和硫酸铜溶液发生了置换反应，随着硫酸铜溶液体积的增加，反应速率明显变慢；
（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，其原因是硫酸铜质量发生了改变且和铝发生了反应；
【实验反思】加速铝和稀盐酸反应速率还可以采取的措施是提高温度，增大盐酸浓度等；
（6）用水进行实验的目的是进行对照；
（7）铝化学性质活泼，表面有一层氧化膜，上述实验设计存有缺陷，该缺陷是铝片未经过表面打磨；改进实验后，仍符合上表中的实验现象，可得到的结论是：①Na⁺、Mg²⁺ 对实验效果没有明显效果；②Fe²⁺、Cu²⁺能加快铝和稀盐酸反应的速率，且Cu²⁺ 效果最好．
答案：
（1）15；
（2）2Al+6HCl═2AlCl₃+3H₂↑；
（3）c；
（4）部分铝和硫酸铜溶液发生了置换反应；
（5）硫酸铜质量发生了改变且和铝发生了反应；
【实验反思】提高温度，增大盐酸浓度等；
（6）进行对照；
（7）铝片未经过表面打磨；Na⁺、Mg²⁺ 对实验效果没有明显效果；Fe²⁺、Cu²⁺能加快铝和稀盐酸反应的速率，且Cu²⁺ 效果最好．