Question

某學(xué)生為了探究鋅與鹽酸反應(yīng)過(guò)程中的速率變化，他在100 mL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(shí)驗(yàn)記錄如下(累計(jì)值)：

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

（1）哪一時(shí)間段(指0～1、1～2、2～3、3～4、4～5 min)反應(yīng)速率最大___________，原因是___________________________________________________。
（2）哪一時(shí)間段的反應(yīng)速率最小___________，原因是_____________________。                         
（3）求2～3分鐘時(shí)間段以鹽酸的濃度變化來(lái)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(rèn)為可行的是___________。
（5）把鋅與鹽酸的反應(yīng)設(shè)計(jì)成原電池，請(qǐng)畫(huà)出裝置示意圖，標(biāo)明正負(fù)極，電子流動(dòng)方向，寫(xiě)出正極的電極反應(yīng)式________________________。

Answer 1

（15分）（1）2～3 min （1分）  該反應(yīng)是放熱反應(yīng)，此時(shí)溫度高（2分）
（2）4～5 min （1分）  此時(shí)H+濃度小（2分）
（3）0.1 mol/(L·min)（2分） A、B（2分）
（4）2H+ + 2e^－ ＝H₂↑（2分）

試題分析：根據(jù)影響化學(xué)反應(yīng)速率的因素有濃度、溫度以及固體的表面積大小等因素，溫度越高、濃度越大、固體表面積越大，反應(yīng)的速率越大，從表中數(shù)據(jù)看出2 min～3 min收集的氫氣比其他時(shí)間段多，原因是Zn置換H₂的反應(yīng)是放熱反應(yīng)，溫度升高；4 min～5 min收集的氫氣最少是因?yàn)殡S反應(yīng)進(jìn)行c（H⁺）下降；根據(jù)v＝c/t 計(jì)算反應(yīng)速率；影響氫氣的量取決于H⁺的物質(zhì)的量。
（1）從表中數(shù)據(jù)看出2 min～3 min收集的氫氣比其他時(shí)間段多，雖然反應(yīng)中c（H⁺）下降，但主要原因是Zn置換H₂的反應(yīng)是放熱反應(yīng)，溫度升高，溫度對(duì)反應(yīng)速率影響占主導(dǎo)作用.
（2）4 min～5 min收集的氫氣最少，雖然反應(yīng)中放熱，但隨著反應(yīng)的進(jìn)行c（H⁺）下降，反應(yīng)物濃度越低，反應(yīng)速率減小，濃度對(duì)反應(yīng)速率影響占主導(dǎo)作用。
（3）在2～3min時(shí)間段內(nèi)，n（H₂）＝0.112L÷22.4L/mol＝0.005mol，由2HCl～H₂得，消耗鹽酸的物質(zhì)的量為0.01mol，則υ（HCl）＝＝0.1mol/（L?min）。
（4）加入蒸餾水，溶液的濃度減小，反應(yīng)速率減小，H⁺的物質(zhì)的量不變，氫氣的量也不變，故A正確；加入氯化鈉溶液，降低鹽酸的濃度，反應(yīng)速率減小，H⁺的物質(zhì)的量不變，氫氣的量也不變，故B正確；加入NaNO₃溶液，降低鹽酸的濃度，但此時(shí)溶液中含有硝酸，與金屬反應(yīng)得不到氫氣，故C錯(cuò)誤；加入CuSO₄溶液，鋅能置換出銅，鋅、銅、稀鹽酸形成原電池，加快了化學(xué)反應(yīng)速率，氫氣的量不變，故D錯(cuò)誤；加入Na₂CO₃溶液，Na₂CO₃能與鹽酸反應(yīng)，鹽酸的濃度減小，反應(yīng)速率減小，H⁺的物質(zhì)的量減小，氫氣的量也減小，故E錯(cuò)誤，答案選A、B。
（5）原電池中較活潑的金屬是負(fù)極，失去電子，發(fā)生氧化反應(yīng)。電子經(jīng)導(dǎo)線傳遞到正極，所以溶液中的陽(yáng)離子向正極移動(dòng)，正極得到電子，發(fā)生還原反應(yīng)。在反應(yīng)中鋅失去電子，則鋅是負(fù)極。正極可以是石墨或金屬性弱于鋅的銅等。氫離子在正極得到電子，則電解質(zhì)是鹽酸，其中正極電極反應(yīng)式是2H+ + 2e^－ ＝H₂↑，裝置圖為。
點(diǎn)評(píng)：該題是中等難度的試題，試題基礎(chǔ)性強(qiáng)，緊扣教材基礎(chǔ)知識(shí)，有利于培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和規(guī)范答題能力，有助于提高學(xué)生的應(yīng)試能力。該題在答題時(shí)需要注意的是反應(yīng)過(guò)程中濃度以及溫度的變化，注重基礎(chǔ)知識(shí)的積累。