题目内容
【题目】某实验小组为了探究铝与盐酸反应过程中的速率变化,分两组做了以下实验。
(1)甲小组同学用足量的铝与50 mL盐酸发生反应,并用排水集气法收集反应放出的氢气,实验记录如下:
时间/min | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 反应结束时 |
氢气体积/mL(标准状况下) | 50 | 150 | 300 | 380 | 410 | 560 |
①哪一时间段(即0~1、1~2、2~3、3~4、4~5 min)反应速率最大__,原因是____;
②反应进行到10 min时,便不再有气泡产生,该盐酸中HCl的物质的量浓度是__,整个反应过程中HCl的反应速率为____;
(2)乙小组学生也做了同样的实验,但由于反应太快,不好测量氢气体积,他事先在盐酸中加入等体积的下列液体:A.蒸馏水、B.KCl溶液、C.KNO3溶液、D.CuSO4溶液,以减慢反应速率,你认为可行的是____,不可行的理由是_________。
【答案】2~3 min 该反应是放热反应,此时温度高 1 mol·L-1 0.1 mol·L-1·min-1 AB C项因为溶液中有H+和存在,与Al反应有氮氧化物产生而不产生氢气;D项因为Al会置换出Cu,形成Cu-Al原电池,加快反应
【解析】
根据表中相同时间内产生氢气量的大小确定反应速率;通过反应结束时产生氢气的量计算盐酸的浓度和盐酸的反应速率;通过判断所加溶液对原溶液的影响选择合适的液体,据此回答。
(1)①根据表中数据,在2~3min内产生的氢气量最多,故这段时间内反应速率最快;影响反应速率的因素有浓度、温度、压强、催化剂等,由于该反应是放热的,反应放出热量使体系温度升高,加快反应速率,3min后随着盐酸浓度的不断减小,反应速率逐渐减慢;
②反应结束时共产生标况下560mL的氢气,为=0.025mol,则消耗氢离子的物质的量为0.05mol,故盐酸的浓度为=1 mol·L-1;10min时反应完全,这段时间内的平均反应速率为=0.1 mol·L-1·min-1;
(2)向溶液中加入蒸馏水或KCl溶液,相当于稀释了原溶液,使原溶液中氢离子浓度减小,降低反应速率,若加入硝酸钾或硫酸铜时,硝酸钾溶液中有H+和存在,与Al反应有氮氧化物产生而不产生氢气,Al会置换出CuSO4中的Cu,形成Cu-Al原电池,加快反应,故不选择这两种溶液。