Question

【題目】能源與材料、信息一起被稱為現代社會發展的三大支柱。面對能源枯竭的危機，提高能源利用率和開辟新能源是解決這一問題的兩個主要方向。

(1)化學反應速率和限度與生產、生活密切相關，這是化學學科關注的方面之一。某學生為了探究鋅與鹽酸反應過程中的速率變化，在400 mL稀鹽酸中加入足量的鋅粉，用排水法收集反應放出的氫氣，實驗記錄如下(累計值)：

時間	1	2	3	4	5
氫氣體積/mL(標況)	100	240	464	576	620

①哪一段時間內反應速率最大：______ min(填“0～1”“1～2”“2～3”“3～4”或“4～5”)。

②另一學生為控制反應速率防止反應過快難以測量氫氣體積。他事先在鹽酸中加入等體積的下列溶液以減慢反應速率但不影響生成氫氣的量。你認為可行的是______ (填字母序號)。

A．KCl溶液 B．濃鹽酸 C．蒸餾水 D．CuSO4溶液

(2)如圖為原電池裝置示意圖。

①將鋁片和銅片用導線相連，一組插入濃硝酸中，一組插入燒堿溶液中，分別形成了原電池，在這兩個原電池中，作負極的分別是_______（填字母）。

A．鋁片、銅片 B．銅片、鋁片

C．鋁片、鋁片 D．銅片、銅片

寫出插入濃硝酸溶液中形成的原電池的正極反應式：_______。

②若A為Cu，B為石墨，電解質為FeCl3溶液，工作時的總反應為2FeCl3+Cu=2FeCl2+CuCl2。寫出B電極反應式：______；該電池在工作時，A電極的質量將______（填“增加”、“減小”或“不變”）。

Answer 1

【答案】2～3 AC B +e-+2H+=NO2↑+H2O Fe3++e-=Fe2+ 減小

【解析】

(1)①反應速率越快，相同時間內收集的氫氣越多；

②要降低反應速率，可以采用降低溫度、降低氫離子濃度等方法實現；

(2)①將鋁片和銅片用導線相連，一組插入濃硝酸中，一組插入燒堿溶液中，分別形成了原電池，在濃硝酸中Cu比Al活潑，因為Al在濃硝酸中鈍化；在燒堿溶液中，Al比Cu活潑，Cu與燒堿溶液不反應；

②若A為銅片，B為石墨，電解質為FeCl3溶液，Cu失電子作負極、石墨作正極，負極上銅失電子生成銅離子、使金屬Cu的質量減小，正極上鐵離子得電子生成亞鐵離子，結合電極反應式分析電極質量變化。

(1)①相同通條件下，反應速率越大，相同時間內收集的氣體越多，0～1 min收集氣體100 mL、1～2 min收集氣體140 mL、2～3 min收集氣體224 mL、3～4 min收集氣體112 mL、4～5 min收集氣體44 mL，可見：在2～3 min收集氣體體積最多，故2～3 min時間內反應速率最大；

②A．加入KCl溶液，使溶液中c(H+)降低，反應速率降低，且氫離子總物質的量不變，生成氫氣總量不變，A符合題意；

B．加入濃鹽酸溶液，使溶液中c(H+)增大，化學反應速率增大，且氫離子總物質的量增加，使生成氫氣總量增大，B不符合題意；

C．加入蒸餾水，使溶液中c(H+)減小，反應速率降低，且氫離子總物質的量不變，生成氫氣總量不變，C符合題意；

D．加入CuSO4溶液，Zn和銅離子發生置換反應生成Cu，Zn與置換產生的Cu和稀鹽酸構成了原電池而加快反應速率，D不符合題意；

故合理選項是AC；

(2)①鋁片和銅片用導線相連，插入濃硝酸中，由于在室溫下Al遇濃硝酸會發生鈍化，不能進一步發生反應，因此Cu作負極、Al作正極，Cu失電子生成Cu2+，負極Cu電極反應為Cu-2e-=Cu2+；在正極Al電極上，溶液中的得到電子，被還原產生NO2氣體，正極的反應式為：+e-+2H+=NO2↑+H2O；鋁片和銅片用導線相連，插入燒堿溶液中，Al失去電子，在堿性溶液中以存在，則Al作負極、Cu為正極，故合理選項是B；

②若A為銅片，B為石墨，電解質為FeCl3溶液，在溶液中發生反應：Cu+2FeCl3=2FeCl2+CuCl2，可知：Cu失電子作負極、石墨作正極，負極上銅失電子生成銅離子，使負極Cu電極的質量不斷減小；正極上溶液中的Fe3+得電子生成Fe2+，則正極B的電極方程式為：Fe3++e-=Fe2+。