题目内容

【题目】某学生为探究锌与盐酸反应过程中的速率变化,在时,向100 mL 2 mol·L-1盐酸中加入过量的锌粉,测得氢气体积(已换算成标准状况)累计值如下:

时间(min)

1

2

3

4

5

氢气体积(mL)

50

120

232

290

310

(1)①在2~3 min时间段内,用盐酸的浓度变化表示的反应速率为_______.

②在0~5min内,反应速率最大的时间段是___(填 “1~2 min”、“2~3 min”或“3~4 min”)。

(2)若完全反应后放出15.2 kJ的热量,则反应Zn(s) + 2HCl(aq)=ZnCl2(aq) + H2(g)的△H=____

(3)为了减缓反应速率但不减少产生气体的量,可向反应物中分别加入等体积的下列液体,你认为可行的是_______(填字母)。

a. 蒸馏水 b. Na2CO3溶液 c. NaNO3溶液

(4)为了加快反应速率但不减少产生气体的量,某同学向反应物中加入了少量CuSO4固体,该同学操作____(填 “合理”或“不合理”),理由是_______

【答案】0.1 mol·L-1·min-1 2~3min -152 kJ·mol-1 a 合理 锌和置换出的铜构成原电池,加快反应速率,且锌过量,不影响生产气体的量(答案合理即可)

【解析】

(1)①根据氢气的体积计算消耗HCl的物质的量,再根据速率公式进行计算;

②相同时间段内,生成气体越多,反应速率越快;

(2)根据热化学方程式的意义计算反应热;

(3)根据影响反应速率的因素以及物质的化学性质分析解答;

(4)根据原电池原理的应用分析解答。

(1)①在2~3 min时间段内,生成氢气物质的量为,根据关系式2HCl~H2,可知该时间段内消耗盐酸的物质的量为0.01mol,则在2~3 min时间段内,用盐酸的浓度变化表示的反应速率为;

②在1~2 min、2~3 min、3~4 min时间段中,产生气体的体积分别为70mL、112mL、68mL,相同时间段内,生成气体越多,反应速率越快,由此可知反应速率最大的时间段为2~3min;

(2)盐酸中HCl的物质的量为,由此可知,消耗0.2molHCl放出15.2 kJ的热量,则消耗2molHCl时,放出152 kJ的热量,故反应Zn(s) + 2HCl(aq)=ZnCl2(aq) + H2(g)的△H= -152 kJ·mol-1;

(3)a. 在盐酸中加入蒸馏水,氢离子浓度减小,反应速率减慢,但是氢离子物质的量不变,故不减少产生氢气的量,故a可行;

b. 在盐酸中加入Na2CO3溶液,Na2CO3与盐酸反应生成二氧化碳和水,减小了氢离子物质的量,故会减少氢气的量,故b不可行;

c. 在盐酸中加入NaNO3溶液,硝酸根在酸性环境下表现强氧化性,生成NO,而不生成氢气,故c不可行;

(4)为了加快反应速率但不减少产生气体的量,某同学向反应物中加入了少量CuSO4固体,因为锌和置换出的铜构成原电池,加快反应速率,且锌过量,不影响生产气体的量故该同学的操作合理。

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