Question

7．金屬鋁和鐵在生產(chǎn)生活中有著非常廣泛的應(yīng)用．
（1）性質(zhì)活潑的鋁在空氣中能穩(wěn)定存在的原因是鋁常溫下與氧氣反應(yīng)，表面形成致密的氧化膜．
（2）寫(xiě)出如圖1所示鋁熱反應(yīng)的化學(xué)方程式2Al+Fe₂O₃$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$Al₂O₃+2Fe．
（3）某研究小組為比較鋁和鐵的金屬性強(qiáng)弱，設(shè)計(jì)了如圖2使用注射器的實(shí)驗(yàn)．

步驟如下：
Ⅰ．取150mL規(guī)格的注射器2個(gè)（甲、乙），洗滌干凈后，晾干．
Ⅱ．分別在甲、乙注射器內(nèi)放入1.0g 細(xì)的鐵絲和 1.0g薄的鋁片（鐵絲和鋁片均已除去氧化膜），將注射器活塞壓至底部，排除空氣．
Ⅲ．用甲、乙注射器同時(shí)吸取30mL 1.0mol/L的稀鹽酸，之后用膠帽密封．
Ⅳ．觀察、記錄并比較注射器活塞向外移動(dòng)的速度，以判斷鐵、鋁的活潑性．
實(shí)驗(yàn)結(jié)果：鐵比鋁的反應(yīng)速率還要快．這顯然與理論不符．
①結(jié)果分析：造成實(shí)驗(yàn)結(jié)果跟理論不符的主要原因可能是某一實(shí)驗(yàn)條件控制有誤．請(qǐng)你簡(jiǎn)要指出：鐵絲與鋁片的表面積不相同．
②對(duì)甲裝置的記錄顯示，從實(shí)驗(yàn)開(kāi)始到2min末，共收集到H₂ 67.2mL（已進(jìn)行干燥處理并折算為標(biāo)準(zhǔn)狀況），反應(yīng)前后溶液體積變化忽略不計(jì)，該時(shí)間段內(nèi)平均反應(yīng)速率c（HCl）=0.10mol．L^-1．min^-1．
③對(duì)甲和乙實(shí)驗(yàn)的記錄均顯示，開(kāi)始反應(yīng)后，產(chǎn)生H₂的速率呈現(xiàn)先增大、后減緩的趨勢(shì)，圖3定性表達(dá)了該過(guò)程．則t₁～t₂反應(yīng)速率增大的主要影響因素是反應(yīng)放熱使體系溫度升高，t₂～t₃反應(yīng)速率逐漸減小的主要影響因素是鹽酸濃度降低．

Answer 1

分析 （1）鋁在空氣中能被氧化氧化生成致密的氧化膜；
（2）鋁和氧化鐵在高溫條件下發(fā)生鋁熱反應(yīng)生成氧化鋁和鐵；
（3）①根據(jù)影響反應(yīng)速率的因素判斷；
②鐵和鹽酸產(chǎn)生氫氣，根據(jù)氫氣的體積可求得鹽酸的濃度變化，根據(jù)v=$\frac{△c}{△t}$計(jì)算反應(yīng)速率；
③鐵和鹽酸產(chǎn)生氫氣，是放熱反應(yīng)，根據(jù)影響反應(yīng)速率的因素分析答題．

解答 解：（1）鋁常溫下與氧氣反應(yīng)，表面形成致密的氧化膜，所以鋁在空氣中能穩(wěn)定存在，
故答案為：鋁常溫下與氧氣反應(yīng)，表面形成致密的氧化膜；
（2）鋁和氧化鐵在高溫條件下發(fā)生鋁熱反應(yīng)生成氧化鋁和鐵，反應(yīng)方程式為2Al+Fe₂O₃$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$ Al₂O₃+2 Fe，
故答案為：2Al+Fe₂O₃$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$ Al₂O₃+2 Fe；
（3）①甲、乙注射器內(nèi)放入的鐵和鋁的質(zhì)量相等，但兩種金屬的形狀不同，鐵絲的表面積要比鋁片的大，表面積越大，反應(yīng)速率越大，所以會(huì)造成實(shí)驗(yàn)結(jié)果跟理論不符的現(xiàn)象，
故答案為：鐵絲與鋁片的表面積不相同；
②鐵和鹽酸產(chǎn)生氫氣，產(chǎn)生H₂ 67.2mL即0.003mol，消耗鹽酸的物質(zhì)的量為0.006mol，所以鹽酸的濃度變化為$\frac{0.006mol}{3.0×1{0}^{-2}L}$=0.2mol/L，所以平均反應(yīng)速率=$\frac{△c}{△t}$=$\frac{0.2mol/L}{2min}$=0.10 mol．L^-1．min^-1，
故答案為：0.10 mol．L^-1．min^-1；
③鐵和鹽酸產(chǎn)生氫氣，是放熱反應(yīng)，會(huì)使反應(yīng)體系溫度升高，溫度越高反應(yīng)速率越大，隨著反應(yīng)的進(jìn)行，反應(yīng)物鹽酸的濃度會(huì)下降，反應(yīng)速率下降，所以產(chǎn)生H₂的速率呈現(xiàn)先增大、后減緩的趨勢(shì)，
故答案為：反應(yīng)放熱使體系溫度升高；鹽酸濃度降低．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了化學(xué)反應(yīng)速率的影響因素，外界條件影響化學(xué)反應(yīng)速率，但決定化學(xué)反應(yīng)速率的是物質(zhì)本身的性質(zhì)，題目難度中等．