Question

19．在25℃時，向100mL、2mol•L^-1的硫酸溶液里放入8.4g純鐵粉（不考慮反應(yīng)前后溶液體積的變化），反應(yīng)開始至2min末收集到氫氣1.12L（標況），在此之后，又經(jīng)過4min鐵粉全部溶解．則：
（1）在前2min內(nèi)用FeSO₄表示的平均反應(yīng)速率是多少？
（2）在后4min內(nèi)用H₂SO₄表示的平均反應(yīng)速率是多少？
（3）前2min與后4min相比，反應(yīng)速率哪個較快？試解釋可能原因．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)氫氣的體積計算生成的硫酸亞鐵的物質(zhì)的量，再利用反應(yīng)速率公式計算硫酸亞鐵的平均反應(yīng)速率；
（2）先算出2min后氫離子的物質(zhì)的量的變化量，再根據(jù)平均反應(yīng)速率公式計算；
（3）根據(jù)濃度與反應(yīng)速率的關(guān)系分析．

解答 解：（1）反應(yīng)前硫酸亞鐵的物質(zhì)的量為0；
    Fe+H₂SO₄=FeSO₄ +H₂ ↑
 56g               1mol        22.4L
 2.8g             0.05mol   1.12L
v（FeSO₄ ）=$\frac{△c}{△t}$=$\frac{\frac{0.05mol}{0.1L}}{2min}$0.25 mol/（L．min），
答：在前2min內(nèi)用FeSO₄表示的平均反應(yīng)速率是 0.25 mol/（L．min）；
（2）反應(yīng)前硫酸的物質(zhì)的量為=100mL×2mol•L^-1=0.02mol，鐵的物質(zhì)的量為$\frac{8.4g}{56g/mol}$=0.15mol，結(jié)合方程式知，鐵過量．通過（1）知，前兩分鐘，鐵反應(yīng)2.8g，還剩5.6g；后4min時，鐵反應(yīng)5.6g，
    Fe+H₂SO₄=FeSO₄ +H₂ ↑
56g    1 mol
5.6g   0.1mol
所以硫酸的物質(zhì)的量的變化量為0.1mol，
所以 4min內(nèi)C（H₂SO₄）=$\frac{\frac{0.1mol}{0.1L}}{4min}$=0.25 mol/（L．min），
答：在后4min內(nèi)用H₂SO₄表示的平均反應(yīng)速率是 0.25 mol/（L．min）；
（3）根據(jù)同一反應(yīng)、同一時間段內(nèi)中，各物質(zhì)的反應(yīng)速率之比等于計量數(shù)之比，所以前兩分鐘內(nèi)，硫酸的平均反應(yīng)速率為0.25mol/（L．min）；經(jīng)過4min時，硫酸的平均反應(yīng)速率為0.25 mol/（L．min），
所以前兩分鐘內(nèi)反應(yīng)速率一樣快，原因是：后4分鐘溶液中氫離子濃度雖然減小，但隨著反應(yīng)進行，溶液溫度升高，反應(yīng)加快，導(dǎo)致反應(yīng)速率前后一樣快．
答：前2min與后4min相比，反應(yīng)速率一樣快，后4分鐘溶液中氫離子濃度雖然減小，但隨著反應(yīng)進行，溶液溫度升高，反應(yīng)加快，導(dǎo)致反應(yīng)速率前后一樣快．

點評 本題需注意的是：因兩種反應(yīng)物的量都已知，一定要進行過量計算，在實際做題時，要以不足量者為標準進行計算，題目難度中等．