Question

【題目】已知鋅與稀鹽酸反應(yīng)放熱，某學(xué)生為了探究反應(yīng)過程中的速率變化，用排水集氣法收集反應(yīng)放出的氫氣。所用稀鹽酸濃度有1.00mol·L-1、2.00mol·L-1兩種濃度，每次實(shí)驗(yàn)稀鹽酸的用量為25.00mL，鋅有細(xì)顆粒與粗顆粒兩種規(guī)格，用量為6.50g。實(shí)驗(yàn)溫度為298K、308K。

（1）完成以下實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)（填寫表格中空白項(xiàng)），并在實(shí)驗(yàn)?zāi)康囊粰谥刑畛鰧?duì)應(yīng)的實(shí)驗(yàn)編號(hào)：

編號(hào)	T/K	鋅規(guī)格	鹽酸濃度/mol·L-1	實(shí)驗(yàn)?zāi)康?/span>
①	298	粗顆粒	2.00	(Ⅰ)實(shí)驗(yàn)①和②探究鹽酸濃度對(duì)該反應(yīng)速率的影響； (Ⅱ)實(shí)驗(yàn)①和___探究溫度對(duì)該反應(yīng)速率的影響； (Ⅲ)實(shí)驗(yàn)①和___探究鋅規(guī)格（粗、細(xì)）對(duì)該反應(yīng)速率的影響。
②	298	粗顆粒	1.00
③	308	粗顆粒	2.00
④	298	細(xì)顆粒	2.00

（2）實(shí)驗(yàn)①記錄如下（換算成標(biāo)況）：

時(shí)間(s)	10	20	30	40	50	60	70	80	90	100
氫氣體積(mL)	16.8	39.2	67.2	224	420	492.8	520.8	543.2	554.4	560

①計(jì)算在30s～40s范圍內(nèi)鹽酸的平均反應(yīng)速率ν(HCl)=___（忽略溶液體積變化）。

②反應(yīng)速率最大的時(shí)間段(如0s～10s......)為___，可能原因是___。

③反應(yīng)速率最小的時(shí)間段為___，可能原因是___。

（3）另一學(xué)生也做同樣的實(shí)驗(yàn)，由于反應(yīng)太快，測(cè)量氫氣的體積時(shí)不好控制，他就事先在鹽酸溶液中分別加入等體積的下列溶液以減慢反應(yīng)速率，在不影響產(chǎn)生H2氣體總量的情況下，你認(rèn)為他上述做法中可行的是___(填相應(yīng)字母)；

A.蒸餾水 B.NaNO3溶液 C.NaCl溶液 D.CuSO4溶液 E.Na2CO3

（4）某化學(xué)研究小組的同學(xué)為比較Fe3+和Cu2+對(duì)H2O2分解的催化效果，分別設(shè)計(jì)了如圖甲、乙所示的實(shí)驗(yàn)。請(qǐng)回答相關(guān)問題：

①定性如圖甲可通過觀察___，定性比較得出結(jié)論。甲同學(xué)提出將FeCl3改為Fe2(SO4)3更為合理，其理由是___。受甲同學(xué)的啟發(fā)乙同學(xué)提出了另一種方案，你猜想乙同學(xué)的方案是___；

②定量如圖乙所示，實(shí)驗(yàn)時(shí)均以生成40mL氣體為準(zhǔn)，其它可能影響實(shí)驗(yàn)的因素均已忽略，實(shí)驗(yàn)中需要測(cè)量的數(shù)據(jù)是___。

Answer 1

【答案】③ ④ 0.056 mol·L-1·s-1 40s～50s 從反應(yīng)放熱角度回答皆可 90s～100s 從鹽酸濃度降低角度回答皆可 C 反應(yīng)產(chǎn)生氣泡快慢或反應(yīng)完成的先后或試管壁的冷熱程度 控制陰離子相同，排除陰離子不同造成的干擾 通過活塞的移動(dòng)觀察，相同時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生氣體量的多少 收集40mL氣體所需要的時(shí)間

【解析】

（1）探究溫度對(duì)該反應(yīng)速率的影響，則固體的表面積以及鹽酸的濃度應(yīng)該是一樣的，所以實(shí)驗(yàn)①和③作為對(duì)照；探究鋅規(guī)格（粗、細(xì)）對(duì)該反應(yīng)速率的影響，要求實(shí)驗(yàn)溫度以及鹽酸的濃度是相等的，所以實(shí)驗(yàn)①和④作為對(duì)照；

（2）①在30-40s范圍內(nèi)生成氫氣的物質(zhì)的量為=＝0.007mol，則消耗鹽酸的物質(zhì)的量是0.014mol，其濃度是0.014mol÷0.025L＝0.56mol/L，所以在30-40s范圍內(nèi)鹽酸的平均反應(yīng)速率v(HCl)＝0.56mol/L÷10s＝0.056mol/(L·s)；

②根據(jù)相同時(shí)間段內(nèi)，產(chǎn)生的氫氣的體積越大，可以確定反應(yīng)速率越快，所以反應(yīng)速率最大的時(shí)間段是40～50s，可能原因是反應(yīng)放熱，溫度高，反應(yīng)速率快；

③根據(jù)相等時(shí)間段內(nèi)，產(chǎn)生的氫氣的體積越小，可以確定反應(yīng)速率越慢，所以反應(yīng)速率最大的時(shí)間段是90～100s，可能原因是反應(yīng)進(jìn)行過程中，鹽酸濃度減小，反應(yīng)速率慢；

（3）在鹽酸中加入蒸餾水，氫離子濃度降低，反應(yīng)速率減小，但產(chǎn)生的氫氣量不變，A錯(cuò)誤；在鹽酸中加入加入NaNO3溶液相當(dāng)于是硝酸，不能產(chǎn)生氫氣，B錯(cuò)誤；NaCl溶液相當(dāng)于將鹽酸稀釋，鹽酸中氫離子濃度減小，所以速率減慢，C正確；在反應(yīng)中加入硫酸銅，則金屬鋅會(huì)置換出金屬銅，形成Cu、Zn、鹽酸原電池，會(huì)加快反應(yīng)速率，D錯(cuò)誤；在鹽酸中加入碳酸鈉與鹽酸發(fā)生反應(yīng)，氫離子濃度降低，反應(yīng)速率減小，但產(chǎn)生的氫氣體積也減小，E錯(cuò)誤，故答案為C；

（4）①定性該反應(yīng)中產(chǎn)生氣體，所以可根據(jù)生成氣泡的快慢判斷。由于陰離子也可能會(huì)對(duì)反應(yīng)速率產(chǎn)生影響，所以將FeCl3改為Fe2(SO4)3可以控制陰離子相同，排除陰離子不同造成的干擾；同時(shí)，如利用乙圖裝置，通過測(cè)量相同時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生氣體的量也可達(dá)到判斷催化效果；

②定量該反應(yīng)是通過生成氣體的反應(yīng)速率分析判斷的，所以根據(jù)化學(xué)反應(yīng)速率的計(jì)算公式可知，需要測(cè)量的數(shù)據(jù)是產(chǎn)生40ml氣體所需要的時(shí)間。