Question

某興趣小組進(jìn)行“活潑金屬與酸反應(yīng)”的實(shí)驗(yàn)，將5.4g的鋁片投入500mL 0.5mol?L^-1的硫酸溶液中，右圖為反應(yīng)產(chǎn)生氫氣速率與反應(yīng)時(shí)間的關(guān)系圖．
（1）關(guān)于圖象的描述不正確的是

 

（填序號(hào)，下同）；
①o→a段不產(chǎn)生產(chǎn)生H₂是室溫過(guò)低，反應(yīng)難以發(fā)生．
②b→c段產(chǎn)生H₂較快可能是反應(yīng)放熱，溫度升高，加快了反應(yīng)
③c以后，產(chǎn)生H₂速率逐漸下降原因可能是鋁片趨于消耗完全
（2）在b到c這段時(shí)間內(nèi)，收集到氫氣V L（標(biāo)準(zhǔn)狀況），則這段時(shí)間內(nèi)用硫酸表示的平均速率為

 

 mol/（L?s）（假設(shè)反應(yīng)前后溶液體積不變）．
（3）其他條件不變，現(xiàn)換用500mL 1mol?L^-1鹽酸，產(chǎn)生氫氣速率普遍較使用500mL 0.5mol?L^-1硫酸的快，可能的原因是

 

；
（4）要加快鋁與硫酸溶液制H₂的反應(yīng)速率，小組成員提出一系列方案，合理的有

 

①加入2mol?L^-1硝酸 ②加入少量CuSO₄溶液 ③將鋁片換成鋁粉 ④增加硫酸的濃度至18mol/L ⑤加CH₃COONa固體 ⑥加入少量Na₂SO₄溶液
（5）催化劑會(huì)影響反應(yīng)速率，請(qǐng)根據(jù)①反應(yīng)寫(xiě)出FeCl₃催化H₂O₂分解的另一反應(yīng)原理（用離子方程式）①2Fe³⁺+H₂O₂═2Fe²⁺+2H⁺+O₂↑；②

 

．

Answer 1

考點(diǎn)：探究影響化學(xué)反應(yīng)速率的因素

專(zhuān)題：實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)題

分析：（1）5.4gAl為0.2mol，500mL 0.5mol?L^-1的硫酸溶液中含硫酸0.25mol，Al過(guò)量，能夠?qū)⒘蛩岱磻?yīng)完全，由圖可知，開(kāi)始不生成氫氣，為氧化鋁與硫酸的反應(yīng)，然后Al與硫酸反應(yīng)生成氫氣，開(kāi)始溫度較低，由于反應(yīng)放熱，則溫度升高反應(yīng)速率加快，后來(lái)，氫離子濃度減小，則反應(yīng)速率減小，以此來(lái)解答；
（2）首先據(jù)氫氣的物質(zhì)的量求算出反應(yīng)掉硫酸的物質(zhì)的量，再據(jù)溶液體積求算濃度變化，利用v=

△c

△t

計(jì)算；
（3）其他條件不變，現(xiàn)換用500mL 1mol?L^-1鹽酸，產(chǎn)生氫氣速率普遍較使用500mL 0.5mol?L^-1硫酸的快，只能是氯離子起了催化作用；
（4）影響該化學(xué)反應(yīng)速率的因素只可能是溫度、濃度、接觸面積和催化劑，據(jù)此分析；
（5）總反應(yīng)為2H₂O₂═2H₂O+O₂↑，第一步反應(yīng)為2Fe³⁺+H₂O₂═2Fe²⁺+O₂↑+2H⁺，以此分析第二步反應(yīng)．

解答： 解：（1）5.4gAl為0.2mol，500mL 0.5mol?L^-1的硫酸溶液中含硫酸0.25mol，Al過(guò)量，能夠?qū)⒘蛩岱磻?yīng)完全，
①曲線由0→a段不產(chǎn)生氫氣是因表面的氧化物隔離了鋁和硫酸溶液，氧化鋁與硫酸反應(yīng)生成硫酸鋁和水，離子反應(yīng)為Al₂O₃+6H⁺=2Al³⁺+3H₂O，故①錯(cuò)誤；
②曲線由b→c段，產(chǎn)生氫氣的速率增加較快的主要原因?yàn)樵摲磻?yīng)為放熱反應(yīng)，溫度升高，反應(yīng)速率加快，故②正確；
③曲線由c以后，產(chǎn)生氫氣的速率逐漸下降的主要原因?yàn)闅潆x子濃度減小，反應(yīng)速率減小，故③錯(cuò)誤；
故答案為：①③；
（2）n（H₂）=

V

22.4

mol，則△n（H₂SO₄）=

V

22.4

mol，v（H₂SO₄）=

V 22.4 mol 0.5L

(c-b)s

=

V

11.2(c-b)

mol/（L?s），
故答案為：

V

11.2(c-b)

；
（3）其他條件不變，現(xiàn)換用500mL 1mol?L^-1鹽酸，產(chǎn)生氫氣速率普遍較使用500mL 0.5mol?L^-1硫酸的快，只能是氯離子起了催化作用，
故答案為：氯離子對(duì)該反應(yīng)有催化作用；
（4）①鋁與硝酸反應(yīng)不生成氫氣，故①錯(cuò)誤；
②加入硫酸銅溶液，Al能夠置換出銅，形成鋁銅原電池，加快反應(yīng)速率，故②正確；
③將鋁片換成鋁粉，增大了反應(yīng)物的接觸面積，反應(yīng)速率加快，故③正確；
④硫酸的濃度至18mol/L時(shí)，Al在其中會(huì)鈍化，故④錯(cuò)誤；
⑤加CH₃COONa固體能夠生成醋酸，降低氫離子濃度，反應(yīng)速率減慢，故⑤錯(cuò)誤；
⑥加入少量Na₂SO₄溶液相當(dāng)于加水稀釋硫酸，反應(yīng)速率減慢，故⑥錯(cuò)誤；
故答案為：②③；
（5）總反應(yīng)為2H₂O₂═2H₂O+O₂↑，第一步反應(yīng)為2Fe³⁺+H₂O₂═2Fe²⁺+O₂↑+2H⁺，則總反應(yīng)減去第一步反應(yīng)為第二步反應(yīng)2Fe²⁺+H₂O₂+2H⁺═2Fe³⁺+2H₂O，
故答案為：2Fe²⁺+H₂O₂+2H⁺═2Fe³⁺+2H₂O．

點(diǎn)評(píng)：本題考查了影響化學(xué)反應(yīng)速率的因素、化學(xué)反應(yīng)速率的求算、離子方程式書(shū)寫(xiě)，題目難度中等．