Question

研究小组进行图所示实验，试剂A为0.2 mol·L⁻¹ CuSO₄溶液，发现铝条表面无明显变化，于是改变实验条件，探究铝和CuSO₄溶液、CuCl₂溶液反应的影响因素。用不同的试剂A进行实验1~实验4，并记录实验现象：

实验序号	试剂A	实验现象
1	0.2 mol·L^−1 CuCl2溶液	铝条表面有气泡产生，并有红色固体析出
2	0.2 mol·L^−1 CuSO4溶液，再加入一定质量的NaCl固体	开始铝条表面无明显变化，加NaCl后，铝条表面有气泡产生，并有红色固体析出
3	2 mol·L^−1 CuSO4溶液	铝条表面有少量气泡产生，并有少量红色固体
4	2 mol·L^−1 CuCl2溶液	反应非常剧烈，有大量气泡产生，溶液变成棕褐色，有红色固体和白色固体生成

（1）实验1中，铝条表面析出红色固体的反应的离子方程式为_________。

（2）实验2的目的是证明铜盐中的阴离子Cl⁻是导致实验1中反应迅速发生的原因，实验2中加入NaCl固体的质量为_________ g。

（3）实验3的目的是_________。

（4）经检验知，实验4中白色固体为CuCl。甲同学认为产生白色固体的原因可能是发生了Cu + CuCl₂2CuCl的反应，他设计了右图所示实验证明该反应能够发生。

① A极的电极材料是_________。

② 能证明该反应发生的实验现象是_________。

（5）为探究实验4中溶液呈现棕褐色的原因，分别取白色CuCl固体进行以下实验：

实验序号	实验操作	实验现象
i	加入浓NaCl溶液	沉淀溶解，形成无色溶液
ii	加入饱和AlCl3溶液	沉淀溶解，形成褐色溶液
iii	向i所得溶液中加入2 mol·L^－^1 CuCl2溶液	溶液由无色变为褐色

查阅资料知：CuCl难溶于水，能溶解在Cl^－浓度较大的溶液中，生成[CuCl₂]^－络离子，用水稀释含[CuCl₂]^－的溶液时会重新析出CuCl沉淀。

①由上述实验及资料可推断，实验4中溶液呈棕褐色的原因可能是[CuCl₂]^－与_________作用的结果。

②为确证实验4所得的棕褐色溶液中含有[CuCl₂]^－，应补充的实验是_________。

（6）上述实验说明，铝和CuSO₄溶液、CuCl₂溶液的反应现象与_________有关。

Answer

3Cu2+ + 2Al2Al3+ + 3Cu 0.117 证明增大CuSO4溶液的浓度能够使Al和CuSO4的反应发生 金属铜 电流计指针偏转，两极均有白色沉淀生成 Al3+、Cu2+ 取适量实验4的棕褐色溶液，加水稀释，观察是否出现白色沉淀 铜盐中阴离子的种类、铜盐溶液的浓度等

【解析】

(1)实验1中，铝与氯化铜反应置换出铜，反应的离子方程式为3Cu2+ + 2Al= 2Al3+ + 3Cu，故答案为3Cu2+ + 2Al= 2Al3+ + 3Cu；

(2)实验1中n(Cl-)=0.005L×0.2 mol·L-1×2=0.002mol，实验2的目的是证明铜盐中的阴离子Cl-是导致实验1中反应迅速发生的原因，实验2 中加入NaCl固体的质量为0.002mol×58.5g/mol= 0.117g，故答案为0.117；

(3)实验3与原实验相比，增大了硫酸铜溶液的浓度，铝条表面有少量气泡产生，并有少量红色固体，说明增大CuSO4溶液的浓度能够使Al和CuSO4的反应发生，故答案为证明增大CuSO4溶液的浓度能够使Al和CuSO4的反应发生；

(4)① Cu + CuCl2= 2CuCl反应中铜被氧化，铜应该做负极，CuCl2被还原，在正极放电，因此A极为负极，选用铜作负极，故答案为铜；

② 构成原电池后，铜溶解进入溶液，与溶液中的氯离子反应生成白色沉淀，正极铜离子被还原，也生成白色沉淀，电流计指针偏转，故答案为电流计指针偏转，两极均有白色沉淀生成；

(5)①由上述实验ii及资料可推断，实验4中溶液呈棕褐色的原因可能是[CuCl2]－与Al3+、Cu2+作用的结果，故答案为Al3+、Cu2+；

②根据信息知，取适量实验4的棕褐色溶液，加水稀释，观察是否出现白色沉淀可以确证实验4所得的棕褐色溶液中含有[CuCl2]－，故答案为取适量实验4的棕褐色溶液，加水稀释，观察是否出现白色沉淀；

(6)根据实验1和2、2和3、1和4中所用试剂的种类和浓度以及实验现象可知，铝和CuSO4溶液、CuCl2溶液的反应现象与铜盐中阴离子的种类、铜盐溶液的浓度等有关，故答案为铜盐中阴离子的种类、铜盐溶液的浓度等。