Question

6．某同學(xué)分析Zn與稀H₂SO₄的反應(yīng)．
（1）該反應(yīng)的離子方程式是Zn+2H⁺=Zn²⁺+H₂↑．
（2）制H₂時(shí)，用稀硫酸而不用濃硫酸，原因是濃H₂SO₄具有強(qiáng)氧化性，不能生成氫氣．
（3）已知：Zn（s）+$\frac{1}{2}$O₂（g）═ZnO（s）△H=-332kJ/mol
ZnO（s）+H₂SO₄（aq）═ZnSO₄（aq）+H₂O（l）△H=-112kJ/mol
H₂（g）+$\frac{1}{2}$O₂（g）═H₂O（l）△H=-286kJ/mol
則Zn與稀H₂SO₄反應(yīng)生成1mol H₂ 時(shí)的反應(yīng)熱△H=-158kJ/mol．
（4）該同學(xué)用如圖裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，分析影響反應(yīng)速率的因素．實(shí)驗(yàn)時(shí)，從斷開(kāi)K開(kāi)始，每間隔1分鐘，交替斷開(kāi)或閉合K，并連續(xù)計(jì)數(shù)每1 分鐘內(nèi)從a管流出的水滴數(shù)，得到的水滴數(shù)如表所示：

1分鐘水滴數(shù)（斷開(kāi)K）	34	59	86	117	…	102
1分鐘水滴數(shù)（閉合K）	58	81	112	139	…	78

分析反應(yīng)過(guò)程中的水滴數(shù)，請(qǐng)回答：
①由水滴數(shù)58＞34、81＞59，說(shuō)明在反應(yīng)初期，閉合K時(shí)比斷開(kāi)K時(shí)的反應(yīng)速率快（填“快”或“慢”），主要原因是形成原電池反應(yīng)速度快．
②由水滴數(shù)102＞78，說(shuō)明在反應(yīng)后期，斷開(kāi)K時(shí)的反應(yīng)速率快于閉合K時(shí)的反應(yīng)速率，主要原因是斷開(kāi)K時(shí)，溶液中的c（H⁺）大于閉合K時(shí)溶液中的c（H⁺）．
③從能量轉(zhuǎn)換形式不同的角度，分析水滴數(shù)86＞81、117＞112的主要原因是斷開(kāi)K時(shí)，反應(yīng)的化學(xué)能主要轉(zhuǎn)化成熱能，閉合K時(shí)，反應(yīng)的化學(xué)能主要轉(zhuǎn)化成電能，前者使溶液的溫度升得更高，故反應(yīng)速率更快．

Answer 1

分析 （1）Zn與稀硫酸反應(yīng)生成硫酸鋅和氫氣；
（2）濃硫酸具有強(qiáng)氧化性，與Zn反應(yīng)生成二氧化硫；
（3）①Zn（s）+$\frac{1}{2}$O₂（g）=ZnO（s）△H=-332kJ/mol
②ZnO（s）+H₂SO₄（aq）=ZnSO₄（aq）+H₂O（l）△H=-112kJ/mol
③H₂（g）+$\frac{1}{2}$O₂（g）=H₂O（l）△H=-286kJ/mol
根據(jù)蓋斯定律：①+②-③得Zn（s）+H₂SO₄（aq）=ZnSO₄（aq）+H₂↑，據(jù)此計(jì)算；
（4）①形成原電池能加快反應(yīng)速率；
②根據(jù)氫離子濃度大小與速率的關(guān)系分析；
③斷開(kāi)K時(shí)，反應(yīng)的化學(xué)能主要轉(zhuǎn)化成熱能，閉合K時(shí)，反應(yīng)的化學(xué)能主要轉(zhuǎn)化成電能，根據(jù)溫度對(duì)速率的影響分析．

解答 解：（1）Zn與稀硫酸反應(yīng)生成硫酸鋅和氫氣，其反應(yīng)的離子方程式為：Zn+2H⁺=Zn²⁺+H₂↑，故答案為：Zn+2H⁺=Zn²⁺+H₂↑；
（2）濃硫酸具有強(qiáng)氧化性，與Zn反應(yīng)生成二氧化硫，所以制H₂時(shí)，用稀硫酸而不用濃硫酸，故答案為：濃H₂SO₄具有強(qiáng)氧化性，不能生成氫氣；
（3）①Zn（s）+$\frac{1}{2}$O₂（g）=ZnO（s）△H=-332kJ/mol
②ZnO（s）+H₂SO₄（aq）=ZnSO₄（aq）+H₂O（l）△H=-112kJ/mol
③H₂（g）+$\frac{1}{2}$O₂（g）=H₂O（l）△H=-286kJ/mol
根據(jù)蓋斯定律：①+②-③得Zn（s）+H₂SO₄（aq）=ZnSO₄（aq）+H₂↑，則△H=（-332kJ/mol）+（-112kJ/mol）-（-286kJ/mol）=-158kJ/mol；
故答案為：-158；
（4）①形成原電池能加快反應(yīng)速率，所以在反應(yīng)初期，閉合K時(shí)比斷開(kāi)K時(shí)的反應(yīng)速率快，故答案為：快；形成原電池反應(yīng)速度快；
②由于反應(yīng)前期形成原電池反應(yīng)速率快，氫離子消耗的多，則在后期，閉合K時(shí)溶液中氫離子濃度小，氫離子濃度越小反應(yīng)速率越小，斷開(kāi)K時(shí)，溶液中的c（H⁺）大于閉合K時(shí)溶液中的c（H⁺），所以在反應(yīng)后期，斷開(kāi)K時(shí)的反應(yīng)速率快于閉合K時(shí)的反應(yīng)速率；
故答案為：斷開(kāi)K時(shí)，溶液中的c（H⁺）大于閉合K時(shí)溶液中的c（H⁺）；
③斷開(kāi)K時(shí)，反應(yīng)的化學(xué)能主要轉(zhuǎn)化成熱能，閉合K時(shí)，反應(yīng)的化學(xué)能主要轉(zhuǎn)化成電能，則隨著反應(yīng)進(jìn)行，斷開(kāi)K時(shí)，放出的熱量使溶液的溫度升高，溫度越高反應(yīng)速率越快；
故答案為：斷開(kāi)K時(shí)，反應(yīng)的化學(xué)能主要轉(zhuǎn)化成熱能，閉合K時(shí)，反應(yīng)的化學(xué)能主要轉(zhuǎn)化成電能，前者使溶液的溫度升得更高，故反應(yīng)速率更快．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了蓋斯定律的應(yīng)用、原電池原理的應(yīng)用、影響速率的因素等，題目難度中等，注意形成原電池能加快反應(yīng)速率．