Question

12．已知锌与稀盐酸反应放热．某学生为了探究其反应过程中的速率变化，用排水集气法收集反应放出的氢气．
所用稀盐酸浓度为1.00mol•L^-1、2.00mol•L^-1，锌有细颗粒与粗颗粒两种规格，用量为6.50g．实验温度为298K、308K，每次实验稀盐酸的用量为25.0mL．
（1）完成以下实验设计（填写表格中空白项），并在实验目的一栏中填出对应的实验编号：

编号	T/K	锌规格	盐酸浓度/mol•L-1	实验目的
①	298	粗颗粒	2.00	（Ⅰ）实验①和②探究盐酸浓度对该反应速率的影响；（Ⅱ）实验①和 ③探究温度对该反应速率的影响；（Ⅲ）实验①和 ④探究锌规格（粗、细）对该反应速率的影响．
②	298
③	308
④	298

（2）实验①记录如下：

时间（S）	10	20	30	40	50	60	70	80	90	100
氢气体积（mL）	16.8	39.2	67.2	224	420	492.8	520.8	543.2	554.4	560

①计算在30-40s范围内盐酸的平均反应速率v（HCl）=0.056mol/（L•s）．（忽略溶液体积变化，不需要写出计算过程）．
②反应速率最大的时间段（即0～10S、10～20S、20～30S、30～40S、40～50S、…）为40～50s，可能原因是反应放热；
③反应速率最小的时间段为90～100s，可能原因是盐酸浓度降低．
（3）另一学生也做同样的实验，由于反应太快，测量氢气的体积时不好控制，他就事先在硫酸溶液中分别加入等体积的下落溶液以减慢反应速率：
A．蒸馏水B．CuCl₂溶液C．NaCl溶液
你认为他上述做法中可行的是AC（填相应字母）．

Answer 1

分析 （1）根据实验的目的和影响化学反应速率的因素来设计实验，注意对照实验的设计是关键，采用控制变量法来比较外界条件对反应速率的影响；
（2）①计算氢气的物质的量的变化量△n（H₂），根据反应化学方程式，求盐酸的变化量，从计算用盐酸表示的速率；
②根据相等时间段内，产生的氢气的体积越大，可以确定反应速率越快，据影响反应速率的因素来判断；
③根据相等时间段内，产生的氢气的体积越小，可以确定反应速率越慢，据影响反应速率的因素来判断；
（3）根据浓度以及原电池原理的应用来确定化学反应速率的变化情况．

解答 解：（1）（Ⅰ）由实验目的可知，探究浓度、温度、接触面积对化学反应速率的影响，实验①②探究盐酸浓度对该反应速率的影响，所以固体的表面积应该是相同的，实验①是粗颗粒，实验②也是粗颗粒，实验②浓度为1.00mol•L^-1；
（Ⅱ）探究温度对该反应速率的影响，则固体的表面积以及盐酸的浓度应该是一样的，所以实验③应该是粗颗粒的固体，盐酸的浓度选择2.00；
（Ⅲ）探究锌规格（粗、细）对该反应速率的影响，要求试验温度以及盐酸的浓度是相等的，实验①盐酸浓度是2.00，所以实验④应该是细颗粒，盐酸浓度是2.00；
故答案为：

编号	T/K	锌规格	盐酸浓度/mol•L-1	实验目的
①	298	粗颗粒	2.00	③ ④
②	298	粗颗粒	1.00
③	308	粗颗粒	2.00
④	298	细颗粒	2.00

（2）①在30-40s范围内氢气的平均反应速率△n（H₂）=$\frac{（224-67.2）×1{0}^{-3}}{22.4}$=0.007mol，所以在30-40s范围内△n（HCl）=2△n（H₂）=0.014mol，则在30-40s范围内盐酸的平均反应速率v（HCl）=$\frac{\frac{0.014mol}{25×1{0}^{-3}L}}{（40-30）s}$=0.056mol/（L•s），故答案为：0.056mol/（L•s）；
②根据相等时间段内，产生的氢气的体积越大，可以确定反应速率越快，所以反应速率最大的时间段是40～50s，可能原因是反应放热，温度高，反应速率快，故答案为：40～50s；反应放热；
③根据相等时间段内，产生的氢气的体积越小，可以确定反应速率越慢，所以反应速率最大的时间段是90～100s，可能原因是反应进行过程中，盐酸浓度减小，反应速率慢，故答案为：90～100s；盐酸浓度降低；
（3）在硫酸中加入A．蒸馏水、C．NaCl溶液都相当于将硫酸稀释，盐酸中氢离子浓度减小，所以速率减慢，在反应中加入氯化铜，则金属锌会置换出金属铜，形成Cu、Zn、硫酸原电池，会加快反应速率，故选AC．

点评 本题考查化学反应速率的影响因素及反应速率的计算，注意信息中提高的条件及图象的分析是解答的关键，较好的考查学生综合应用知识的能力．