Question

2．某化学小组进行了关于“活泼金属与酸反应”的实验，得出了一些有趣的想法，请你帮助他们，完成一些判断．将5.4g铝片投入500mL 0.5mol•L^-1的硫酸溶液中，下图为反应产氢速率与反应时间的关系图．
（1）关于图象的描述不正确的是③．
①a→c段产生氢气的速率增加较快可能是表面的氧化膜逐渐溶解，加快了反应的速率
②a→c段产生氢气的速率增加较快可能是该反应放热，导致温度升高，加快了反应
③c以后，产生氢气的速率逐渐下降可能是铝片趋于消耗完全
（2）书写O→a段所对应的离子方程式Al₂O₃+6H⁺=2Al³⁺+3H₂O．
（3）若其他条件不变，现换用500mL1mol•L^-1盐酸，产生氢气速率普遍较使用500mL 0.5mol•L^-1硫酸的快，可能的原因是②④
①盐酸中c（H⁺）的浓度更大  ②Cl^-有催化作用  ③SO₄^2-有催化作用  ④SO₄^2-有阻化作用  ⑤Al³⁺有催化作用
（4）根据所学，若要加快铝片与硫酸溶液制H₂的反应速率，小组成员提出一系列方案，比如：①加入某种催化剂；②滴加少量CuSO₄溶液；③将铝片剪成100条；④增加硫酸的浓度至18mol/L；⑤加入蒸馏水；⑥加入少量KNO₃；⑦升高温度．
其中，你认为不合理的方案有④⑤⑥，并请你再补充一种合理方案，填入空白⑦处．

Answer 1

分析 （1）5.4gAl的物质的量为0.2mol，500mL 0.5mol•L^-1的硫酸溶液中含硫酸的物质的量为0.25mol，Al过量，硫酸反应完全，由图可知，开始不生成氢气，为氧化铝与硫酸的反应，然后Al与硫酸反应生成氢气，开始温度较低，由于反应放热，则温度升高反应速率加快，之后氢离子浓度减小，则反应速率减小；
（2）O→a段无氢气产生，是铝片表面的氧化膜与盐酸反应生成盐和水；
（3）其他条件不变，现换用500mL 1mol•L^-1盐酸，产生氢气速率普遍较使用500mL 0.5mol•L^-1硫酸的快，氢离子浓度相同，只能是氯离子和硫酸根的作用；
（4）影响该化学反应速率的因素可能是温度、浓度、接触面积、原电池、催化剂等．

解答 解：（1）5.4gAl的物质的量为：0.2mol，500mL 0.5mol•L^-1的硫酸溶液中含硫酸的物质的量为：0.5mol/L×0.5L=0.25mol，Al过量，硫酸反应完全，
①曲线a→b段产生H₂加快可能是表面的氧化膜逐渐溶解，加快了反应速率，故①正确；
②曲线由a→c段，产生氢气的速率增加较快的主要原因为该反应为放热反应，温度升高，反应速率加快，故②正确；
③曲线由c以后，产生氢气的速率逐渐下降的主要原因为氢离子浓度减小，反应速率减小，故③错误；
故答案为：③；
（2）O→a段无氢气产生，是铝片表面的氧化膜与盐酸反应生成盐和水，反应离子方程式为：Al₂O₃+6H⁺=2Al³⁺+3H₂O，
故答案为：Al₂O₃+6H⁺=2Al³⁺+3H₂O；
（3）其他条件不变，现换用500mL 1mol•L^-1盐酸，产生氢气速率普遍较使用500mL 0.5mol•L^-1硫酸的快，氢离子浓度相同，只能是氯离子起了催化作用或SO₄^2-有阻化作用（使反应变慢），
故答案为：②④；
（4）①加入某种催化剂，可以加快反应速率，故①正确；
②加入硫酸铜溶液，Al能够置换出铜，形成铝铜原电池，加快反应速率，故②正确；
③将铝片剪成100 条，增大了反应物的接触面积，反应速率加快，故③正确；
④硫酸的浓度至18mol/L时，Al在其中会钝化，故④错误；
⑤加入蒸馏水，降低氢离子浓度，反应速率减慢，故⑤错误；
⑥加入少量KNO₃ 溶液，溶液中氢离子与硝酸根离子和Al反应生成NO，不生成氢气，故⑥错误；
还可升高温度，加快铝片与硫酸溶液制H₂的反应速率；
故答案为：升高温度；④⑤⑥．

点评 本题考查了化学反应速率的影响因素，为高频考点，题目难度中等，侧重于学生的分析能力的考查，注意根据图象分析理解随反应进行影响反应速率的主要因素，试题培养了学生的分析能力及化学实验能力．