Question

某学生查得以下资料：在稀H₂SO₄溶液中，H₂SO₄产生了能够自由移动的H⁺和SO₄^2-，这样的过程称为电离，HCl、NaOH、KNO₃在水溶液中均发生电离．锌与稀H₂SO₄、稀HCl反应的实质是：稀H₂SO₄、稀HCl电离出H⁺，H⁺与Al发生置换反应而生成H₂．研究表明，在其他条件相同时，同样的铝片与浓度相等的稀硫酸、稀盐酸反应生成H₂的反应剧烈程度相等．浓度增大，则反应更剧烈．该学生在一次实验中用铝片分别跟H⁺浓度相等的稀盐酸、稀硫酸反应，结果发现铝片跟稀盐酸反应现象非常明显，而跟稀硫酸却几乎不反应．这一结果和上述资料的记载不一致，是什么原因呢？为了寻找原因，该学生在教师指导下重新用纯度极高的浓硫酸和浓盐酸配制了一定浓度的稀溶液，然后加入规格（0.1×10×25mm）相同、纯度≥99.5%的铝片，验证是否确实存在上述现象，实验结果如下表：

酸及反应进程	1min	2min	5min	15min	20min
a%  HCl	少量气泡	较多气泡	大量气泡	反应剧烈	铝片耗尽
b%  H2SO4	均无明显现象（无气泡）
c%  H2SO4	均无明显现象（无气泡）

注：a% HCl 与b% H₂SO₄中H⁺浓度相同，c% H₂SO₄中H⁺浓度大于a% HCl中H⁺浓度．
（1）为了探究“铝跟稀盐酸、稀硫酸反应存在差异的原因”，你能对该原因作出哪些假设（或猜想）？
假设一：______；
假设二：______．
（2）请你设计一个实验方案来验证你的假设，写出你的设计思路（或设计原理）．______．

Answer

根据铝的表面有一层致密氧化铝薄膜以及盐酸和硫酸溶液中含有的离子的不同分析探究铝与稀盐酸和稀硫酸反应的差异原因；利用固定变量法探究氯离子和硫酸根离子对金属铝表面的氧化膜与H+反应的影响．
【解析】
（1）在铝的表面有一层致密氧化铝薄膜，当加入盐酸和硫酸溶时，酸液首先与氧化铝薄膜反应，由反应的现象可知，铝片和稀盐酸反应现象明显，而和稀硫酸几乎不反应，比较盐酸和硫酸溶液中含有的离子的不同，出现这种现象的原因可能是：氯离子促进金属铝表面的氧化膜与H+反应，硫酸根离子对金属铝表面的氧化膜与H+反应对起阻碍作用，所以假设一：促进金属铝表面的氧化膜与H+反应；假设二：对金属铝表面的氧化膜与H+反应对起阻碍作用；
为了探究氯离子和硫酸根离子对金属铝表面的氧化膜与H+反应的影响，可以设计的实验方案是：①向3支试管中分别加入5mL5%H2SO4溶液和已给铝片，向其中一支加入少量的Na2SO4晶体，无明显想象（同未加的对比）；向另一支试管中加入少量的NaCl晶体，有气泡产生（同未加的对比）；②向2支试管中分别加入5mL10%HCl溶液和已给铝片，向其中一支试管中加入少量的Na2SO4晶体，气泡立即明显减少（和另一支未加相比）．
故答为：Cl-促进金属铝表面的氧化膜与H+反应；SO42-对金属铝表面的氧化膜与H+反应对起阻碍作用；
①向3支试管中分别加入5mL5%H2SO4溶液和已给铝片，向其中一支加入少量的Na2SO4晶体，无明显想象（同未加的对比）；向另一支试管中加入少量的NaCl晶体，有气泡产生（同未加的对比）；②向2支试管中分别加入5mL10%HCl溶液和已给铝片，向其中一支试管中加入少量的Na2SO4晶体，气泡立即明显减少（和另一支未加相比）．