Question

【題目】已知鋅與稀鹽酸反應放熱，某學生為了探究反應過程中的速率變化，用排水集氣法收集反應放出的氫氣。所用稀鹽酸濃度有1.00mol·L-1、2.00mol·L-1兩種濃度，每次實驗稀鹽酸的用量為25.00mL，鋅有細顆粒與粗顆粒兩種規(guī)格，用量為6.50g。實驗溫度為298K、308K。

（1）完成以下實驗設計（填寫表格中空白項），并在實驗目的一欄中填出對應的實驗編號：

編號	T/K	鋅規(guī)格	鹽酸濃度/mol·L-1	實驗目的
①	298	粗顆粒	2.00	(Ⅰ)實驗①和②探究鹽酸濃度對該反應速率的影響； (Ⅱ)實驗①和___探究溫度對該反應速率的影響； (Ⅲ)實驗①和___探究鋅規(guī)格（粗、細）對該反應速率的影響。
②	298	粗顆粒	1.00
③	308	粗顆粒	2.00
④	298	細顆粒	2.00

（2）實驗①記錄如下（換算成標況）：

時間(s)	10	20	30	40	50	60	70	80	90	100
氫氣體積(mL)	16.8	39.2	67.2	224	420	492.8	520.8	543.2	554.4	560

①計算在30s～40s范圍內鹽酸的平均反應速率ν(HCl)=___（忽略溶液體積變化）。

②反應速率最大的時間段(如0s～10s......)為___，可能原因是___。

③反應速率最小的時間段為___，可能原因是___。

（3）另一學生也做同樣的實驗，由于反應太快，測量氫氣的體積時不好控制，他就事先在鹽酸溶液中分別加入等體積的下列溶液以減慢反應速率，在不影響產生H2氣體總量的情況下，你認為他上述做法中可行的是___(填相應字母)；

A.蒸餾水 B.NaNO3溶液 C.NaCl溶液 D.CuSO4溶液 E.Na2CO3

（4）某化學研究小組的同學為比較Fe3+和Cu2+對H2O2分解的催化效果，分別設計了如圖甲、乙所示的實驗。請回答相關問題：

①定性如圖甲可通過觀察___，定性比較得出結論。甲同學提出將FeCl3改為Fe2(SO4)3更為合理，其理由是___。受甲同學的啟發(fā)乙同學提出了另一種方案，你猜想乙同學的方案是___；

②定量如圖乙所示，實驗時均以生成40mL氣體為準，其它可能影響實驗的因素均已忽略，實驗中需要測量的數(shù)據是___。

Answer 1

【答案】③ ④ 0.056 mol·L-1·s-1 40s～50s 從反應放熱角度回答皆可 90s～100s 從鹽酸濃度降低角度回答皆可 C 反應產生氣泡快慢或反應完成的先后或試管壁的冷熱程度 控制陰離子相同，排除陰離子不同造成的干擾 通過活塞的移動觀察，相同時間內產生氣體量的多少 收集40mL氣體所需要的時間

【解析】

（1）探究溫度對該反應速率的影響，則固體的表面積以及鹽酸的濃度應該是一樣的，所以實驗①和③作為對照；探究鋅規(guī)格（粗、細）對該反應速率的影響，要求實驗溫度以及鹽酸的濃度是相等的，所以實驗①和④作為對照；

（2）①在30-40s范圍內生成氫氣的物質的量為=＝0.007mol，則消耗鹽酸的物質的量是0.014mol，其濃度是0.014mol÷0.025L＝0.56mol/L，所以在30-40s范圍內鹽酸的平均反應速率v(HCl)＝0.56mol/L÷10s＝0.056mol/(L·s)；

②根據相同時間段內，產生的氫氣的體積越大，可以確定反應速率越快，所以反應速率最大的時間段是40～50s，可能原因是反應放熱，溫度高，反應速率快；

③根據相等時間段內，產生的氫氣的體積越小，可以確定反應速率越慢，所以反應速率最大的時間段是90～100s，可能原因是反應進行過程中，鹽酸濃度減小，反應速率慢；

（3）在鹽酸中加入蒸餾水，氫離子濃度降低，反應速率減小，但產生的氫氣量不變，A錯誤；在鹽酸中加入加入NaNO3溶液相當于是硝酸，不能產生氫氣，B錯誤；NaCl溶液相當于將鹽酸稀釋，鹽酸中氫離子濃度減小，所以速率減慢，C正確；在反應中加入硫酸銅，則金屬鋅會置換出金屬銅，形成Cu、Zn、鹽酸原電池，會加快反應速率，D錯誤；在鹽酸中加入碳酸鈉與鹽酸發(fā)生反應，氫離子濃度降低，反應速率減小，但產生的氫氣體積也減小，E錯誤，故答案為C；

（4）①定性該反應中產生氣體，所以可根據生成氣泡的快慢判斷。由于陰離子也可能會對反應速率產生影響，所以將FeCl3改為Fe2(SO4)3可以控制陰離子相同，排除陰離子不同造成的干擾；同時，如利用乙圖裝置，通過測量相同時間內產生氣體的量也可達到判斷催化效果；

②定量該反應是通過生成氣體的反應速率分析判斷的，所以根據化學反應速率的計算公式可知，需要測量的數(shù)據是產生40ml氣體所需要的時間。