Question

18．某研究小組擬用定量的方法測(cè)量Al和Fe分別與酸反應(yīng)的快慢，設(shè)計(jì)了如圖1所示的裝置．

（1）檢查圖1所示裝置氣密性的方法是用手捂住錐形瓶，觀察乙中長導(dǎo)管內(nèi)液面是否上升．
（2）若要比較產(chǎn)生氣體的快慢，可以測(cè)量相同時(shí)間段內(nèi)產(chǎn)生氣體的體積，也可以測(cè)量產(chǎn)生相同體積的氣體所需時(shí)間．
（3）實(shí)驗(yàn)測(cè)得鋁絲產(chǎn)生氣體的速率（v）與時(shí)間（t）的關(guān)系如圖2所示，則t₁～t₂時(shí)間段內(nèi)反應(yīng)速率逐漸加快的主要原因是反應(yīng)放熱，溶液溫度升高使反應(yīng)速率加快．
（4）已知：①Fe（s）+$\frac{1}{2}$O₂（g）=FeO（s）△H₁=-272.0kJ•mol^-1；
②2Al（s）+$\frac{3}{2}$O₂（g）═Al₂O₃（s）△H₂=-1675.7kJ•mol^-1．
Al和FeO發(fā)生鋁熱反應(yīng)的熱化學(xué)方程式是2Al（s）+3FeO（s）═Al₂O₃（s）+3Fe（s）△H=-859.7 kJ•mol^-1．
某同學(xué)認(rèn)為，鋁熱反應(yīng)可用于工業(yè)煉鐵，你的判斷是不能（填“能”或“不能”），
你的理由是成本太高，無經(jīng)濟(jì)利益．

Answer 1

分析 （1）檢查裝置氣密性可以使用讓裝置溫度升高壓強(qiáng)增大的方法，觀察氣泡或液面變化；
（2）比較產(chǎn)生氣體的快慢，可以測(cè)量相同時(shí)間段內(nèi)產(chǎn)生氣體的體積，也可以測(cè)定產(chǎn)生相同的氫氣所需要的時(shí)間；
（3）金屬與酸的反應(yīng)為放熱反應(yīng)，溫度影響化學(xué)反應(yīng)速率；
（4）結(jié)合熱化學(xué)方程式和蓋斯定律計(jì)算得到所需熱化學(xué)方程式，利用鋁熱反應(yīng)大量制取金屬時(shí)考慮經(jīng)濟(jì)效益，有沒有更好的方法．

解答 解：（1）化學(xué)實(shí)驗(yàn)裝置的氣密性檢驗(yàn)的原理是使裝置內(nèi)外的壓強(qiáng)不相等，基本方法是觀察氣泡或液面變化，該裝置利用不漏氣裝置內(nèi)的空氣受熱膨脹，有空氣從導(dǎo)管口逸出要檢查裝置的氣密性，可以用手握住錐形瓶，使瓶內(nèi)的溫度升高，壓強(qiáng)增大，若氣密性良好，則會(huì)觀察到乙中長導(dǎo)管內(nèi)的液面會(huì)上升，
故答案為：用手捂住錐形瓶，觀察乙中長導(dǎo)管內(nèi)液面是否上升；
（2）比較產(chǎn)生氣體的快慢，還可以測(cè)定產(chǎn)生相同的氫氣所需要的時(shí)間，故答案為：產(chǎn)生相同體積的氣體所需時(shí)間；
（3）金屬與酸的反應(yīng)為放熱反應(yīng)，溫度影響反應(yīng)的速率，溫度越高，反應(yīng)的速率越快，故答案為：反應(yīng)放熱，溶液溫度升高使反應(yīng)速率加快；
 （4）①Fe（s）+$\frac{1}{2}$O₂（g）=FeO（s）△H=-272.0kJ•mol^-1
②2Al（s）+$\frac{3}{2}$O₂（g）=Al₂O₃（s）△H=-1675.7kJ•mol^-1
將方程式②-①×3得2Al（s）+3FeO（s）═Al₂O₃（s）+3Fe（s）△H=-859.7 kJ•mol^-1，
利用鋁熱反應(yīng)在工業(yè)上大面積煉鐵時(shí)，需要消耗冶煉成本更高的Al，冶煉Fe的成本就太高了，
故答案為：2Al（s）+3FeO（s）═Al₂O₃（s）+3Fe（s）△H=-859.7 kJ•mol^-1；不能；成本太高，無經(jīng)濟(jì)利益．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了裝置氣密性的檢查方法、測(cè)氣體的反應(yīng)速率的方法，熟悉影響速率的因素，依據(jù)已有的知識(shí)進(jìn)行即可解答，題目較難度中等．