Question

某學(xué)生為了探究鋅與鹽酸反應(yīng)過程中的速率變化，他在100mL稀鹽酸中加入足量的鋅粉，用排水集氣法收集反應(yīng)放出的氫氣，實驗記錄如下（累計值）：

時間（min）	1	2	3	4	5
氫氣體積（mL）	50	120	232	290	310

（1）哪一時間段（指0～1、1～2、2～3、3～4、4～5min）反應(yīng)速率最大

 

，原因是

 

．
（2）哪一時間段的反應(yīng)速率最小

 

，原因是

 

．
（3）求2～3分鐘時間段以鹽酸的濃度變化來表示的該反應(yīng)速率（設(shè)溶液體積不變）

 

．
（4）如果反應(yīng)太激烈，為了減緩反應(yīng)速率而又不減少產(chǎn)生氫氣的量，他在鹽酸中分別加入等體積的下列溶液：A．蒸餾水、B．NaCl溶液、C．NaNO₃溶液、D．CuSO₄溶液、E．Na₂CO₃溶液，你認為可行的是

 

．
（5）把鋅與鹽酸的反應(yīng)設(shè)計成原電池，請畫出裝置示意圖，標(biāo)明正負極，電子流動方向，寫出正極的電極反應(yīng)式

 

．

Answer 1

分析：（1）和（2）在0～1、1～2、2～3、3～4、4～5min時間段中，產(chǎn)生氣體的體積分別為50mL、70mL、112mL、68mL、20mL，生成氣體體積越大的時間段，反應(yīng)速率越大，結(jié)合溫度、濃度對反應(yīng)速率的影響分析；
（3）計算出氫氣的體積，根據(jù)2HCl～H₂，計算消耗鹽酸的物質(zhì)的量，計算濃度的變化，根據(jù)v=

△c

△t

計算反應(yīng)速率；
（4）為了減緩反應(yīng)速率但不減少產(chǎn)生氫氣的量，可降低H⁺濃度，但不能影響H⁺的物質(zhì)的量；
（5）根據(jù)原電池的構(gòu)成原理設(shè)置裝置，書寫電極反應(yīng)式．

解答：解：（1）和（2）在0～1、1～2、2～3、3～4、4～5min時間段中，產(chǎn)生氣體的體積分別為50mL、70mL、112mL、68mL、20mL，由此可知反應(yīng)速率最大的時間段為2～3 min，因反應(yīng)為放熱反應(yīng)，溫度升高，反應(yīng)速率增大，反應(yīng)速率最小的時間段是4～5min時間段，此時溫度雖然較高，但H⁺濃度小，
故答案為：2～3 min；該反應(yīng)是放熱反應(yīng)，此時溫度高；4～5 min；此時H⁺濃度��；
（3）在2～3min時間段內(nèi)，n（H₂）=

0.112L

22.4L/mol

=0.005mol，根據(jù)2HCl～H₂，計算消耗鹽酸的物質(zhì)的量為0.01mol，則υ（HCl）=

0.01mol 0.1L

1min

=0.1 mol/（L?min），
故答案為：υ（HCl）=0.1 mol/（L?min）；
（4）A．加入蒸餾水，H⁺濃度減小，反應(yīng)速率減小且不減少產(chǎn)生氫氣的量，故A正確；  
B．加入Na₂SO₄溶液，H⁺濃度減小，反應(yīng)速率減小且不減少產(chǎn)生氫氣的量，故B正確；  
C．加入NaNO₃溶液，生成NO氣體，影響生成氫氣的量，故C錯誤；  
D．加入CuSO₄溶液，Zn置換出Cu反應(yīng)速度增大，但影響生成氫氣的量，故D錯誤；
E．加入Na₂CO₃溶液，消耗H⁺，H⁺濃度減小，影響生成氫氣的量，故E錯誤，
故答案為：AB．
（5）把鋅與鹽酸的反應(yīng)設(shè)計成原電池，可選用銅作正極，鋅作負極，鹽酸作為電解質(zhì)溶液，電子由負極流向正極，如圖所示：，氫離子在正極得電子生成氫氣，正極電極反應(yīng)式為：2H⁺+2e^-=H₂↑，
故答案為：，2H⁺+2e^-=H₂↑．

點評：本題考查反應(yīng)速率的探究和原電池的設(shè)計，難度中等．要注意根據(jù)把握影響反應(yīng)速率的因素以及原電池的工作原理．