Question

3．某研究小組為比較Al和Fe的金屬性強弱，設計了圖1所示的裝置．
（1）甲中錐形瓶內盛放的液體是稀硫酸或稀鹽酸．
（2）若要比較產生氣體的快慢，可以比較相同時間內產生氣體的體積，也可以比較產生相同體積的氣體所需時間的長短．
（3）為了確保“Al和Fe的金屬活動性不同是導致產生氣體速率不同的唯一原因”，實驗時需要控制好反應條件．實驗時除需保證甲中液體的體積、物質的量濃度和溫度相同外，還需保證Al和Fe表面積相同．

（4）某興趣小組同學利用氧化還原反應：2KMnO₄+10FeSO₄+8H₂SO₄═2MnSO₄+5Fe₂（SO₄）₃+K₂SO₄+8H₂O設計如圖2原電池，其中甲、乙兩燒杯中各物質的物質的量濃度均為1mol•L^-1，鹽橋中裝有飽和K₂SO₄溶液．回答下列問題：（注：鹽橋常出現(xiàn)在原電池中，是由瓊脂和和K₂SO₄溶液構成的，用來在兩種溶液中轉移電子．）
（i）發(fā)生氧化反應的燒杯是乙（填“甲”或“乙”）．
（ii）外電路的電流方向為：從a到b．（填“a”或“b”）
（iii）電池工作時，鹽橋中的SO${\;}_{4}^{2-}$移向乙（填“甲”或“乙”）燒杯．
（iv）甲燒杯中發(fā)生的電極反應式為MnO₄^-+8H⁺+5e^-═Mn²⁺+4H₂O．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)金屬和酸反應的快慢判斷金屬性強弱；
（2）根據(jù)v=$\frac{△V}{△t}$分析；
（3）影響化學反應速率的因素有溫度、壓強、濃度、催化劑、表面積等，據(jù)此分析；
（4）由2KMnO₄+10FeSO₄+8H₂SO₄═2MnSO₄+5Fe₂（SO₄）₃+K₂SO₄+8H₂O可知，Mn元素的化合價降低，得到電子，F(xiàn)e元素的化合價升高，失去電子，則b為負極，a為正極，結合原電池中負極發(fā)生氧化反應，電流從正極流向負極，陰離子向負極移動來解答．

解答 解：（1）根據(jù)金屬和酸反應置換氫的難易判斷金屬性強弱，故甲中應為稀鹽酸或稀硫酸，
故答案為：稀硫酸或稀鹽酸；
（2）由v=$\frac{△V}{△t}$可知，反應速率與氣體的體積和時間有關，所以一種是固定體積比較時間，另一種是固定時間比較體積，
故答案為：產生相同體積的氣體所需時間的長短；
（3）影響化學反應速率的因素有反應物的濃度、溶液的溫度、固體的表面積等，所以還需保證Al和Fe表面積相同，
故答案為：Al和Fe表面積相同；
（4）由2KMnO₄+10FeSO₄+8H₂SO₄═2MnSO₄+5Fe₂（SO₄）₃+K₂SO₄+8H₂O可知，Mn元素的化合價降低，得到電子，F(xiàn)e元素的化合價升高，失去電子，則b為負極，a為正極，
（i）b為負極，則乙燒杯中發(fā)生氧化反應，
故答案為：乙；
（ii）由上述分析可知，a為正極，電流由正極流向負極，即從a流向b，
故答案為：a；b；
（iii）陰離子向負極移動，則鹽橋中的SO₄^2-移向乙燒杯中，
故答案為：乙；
（iv）甲燒杯中發(fā)生還原反應，Mn元素的化合價降低，電極反應為MnO₄^-+8H⁺+5e^-═Mn²⁺+4H₂O，
故答案為：MnO₄^-+8H⁺+5e^-═Mn²⁺+4H₂O．

點評 本題考查了測氣體的反應速率的方法，理解所學知識要點，通過比較、分析是解答的關鍵，注意外界條件影響化學反應速率，但決定化學反應速率的是物質本身的性質，題目難度中等．