Question

某学生为了探究锌与盐酸反应过程中的速率变化，他在100mL稀盐酸中加入足量的锌，用排水集气法收集反应放出的氢气，实验记录如下（累计值，体积已换算成标准状态）：

时间（min）	1	2	3	4	5
氢气体积（mL）	50	120	232	290	310

（1）哪一时间段（指0～1、1～2、2～3、3～4、4～5min）反应速率最大

 

，原因是

 

；
（2）哪一时间段的反应速率最小

 

，原因

 

；
（3）求2～3min时间段以盐酸的浓度变化来表示的该反应速率（设溶液体积不变）

 

；
（4）如果反应太激烈，为了减缓反应速率而又不减少产生氢气的量，他在盐酸中分别加入等体积的下列溶液：
A．蒸馏水  B．NaCl溶液  C．NaNO₃溶液  D．CuSO₄溶液  E．Na₂CO₃溶液
你认为可行的是

 

．
（5）把锌与盐酸的反应设计成原电池，
①正极上发生的电极反应：

 

；负极上发生的电极反应：

 

；
②若该电池工作一段时间后共转移了1mol电子，试计算标准状况下意产生氢气的体积

 

．

Answer 1

考点：探究影响化学反应速率的因素

专题：实验设计题

分析：（1）先计算每个时间段的气体体积，然后根据相同条件下，气体体积与反应速率的关系判断反应速率大小，根据该反应与能量变化的关系判断速率变化原因；
（2）先计算每个时间段的气体体积，然后根据相同条件下，气体体积与反应速率的关系判断反应速率大小，根据浓度与化学反应速率的关系判断速率变化的原因；
（3）先求出气体的物质的量，然后计算盐酸变化的物质的量，利用速率公式计算即可；
（4）根据浓度、电解质的强弱对反应速率的影响判断；
（5）①把锌与盐酸的反应设计成原电池，可选用铜作正极，氢离子在正极得电子生成氢气，锌作负极，锌失电子生成锌离子，盐酸作为电解质溶液；
②据正负极得失电子守恒计算正极生成氢气的体积．

解答： 解：0～1 min、1～2 min、2～3 min、3～4 min、4～5min，各时间段的气体体积分别为：50 mL、70mL、112 mL、58 mL、20 mL，
（1）相同通条件下，反应速率越大，相同时间内收集的气体越多；过计算得，反应速率最大的时间段是2～3 min，原因是该反应是放热反应，温度越高，反应速率越大，
故答案为：2～3 min；该反应是放热反应，温度升高，反应速率加快；
（2）相同通条件下，反应速率越小，相同时间内收集的气体越少；过计算得，反应速率最小的时间段是：4～5min；原因是：随着反应的进行，盐酸的浓度在减小，浓度越小，反应速率越慢，故答案为：4～5min；盐酸的浓度减小，反应速率减慢；
（3）2～3 min生成氢气的体积是112 mL，设需要盐酸的物质的量为xmol，
Zn+2HCl=ZnCl₂ +H₂ ↑
2 mol      22.4L
xmol       0.112L
x=0.01
所以v（HCl ）=

△n

V△t

=0.1mol/L．min
故答案为：0.1mol/（L．min）；
（4）改变化学反应速率的方法有：改变溶液的浓度、改变溶液的温度、改变固体的表面积等．
A．加蒸馏水，溶液的体积增大，浓度降低，反应速率减小，但生成的气体的量不变，故A正确；
B．加NaCl溶液，溶液的体积增大，浓度降低，反应速率减小，但生成的气体的量不变，故B正确；
C．加Na₂CO₃溶液，溶液的体积增大，盐酸的浓度降低，但盐酸和碳酸钠反应生成二氧化碳，氢气的量减小，故C错误；
D．加CuSO₄溶液，能形成铜锌原电池，加快反应速率，故D错误；
故选：AB；
（5）①把锌与盐酸的反应设计成原电池，可选用铜作正极，氢离子在正极得电子生成氢气，电极反应式为：2H⁺+2e^-=H₂↑，锌作负极，锌失电子生成锌离子，电极反应式为：Zn-2e^-=Zn²⁺，盐酸作为电解质溶液，故答案为：2H⁺+2e^-=H₂↑；Zn-2e^-=Zn²⁺；
②正负极得失电子守恒，若该电池工作一段时间后共转移了1mol电子，结合正极电极反应式2H⁺+2e^-=H₂↑，生成氢气0.5mol，标准状况下生成氢气0.5mol×22.4L/mol=11.2L，故答案为：11.2L．

点评：本题考查反应速率的探究和原电池的设计，难度中等．要注意根据把握影响反应速率的因素以及原电池的工作原理．