Question

1．已知鋅與稀鹽酸反應放熱．某學生為了探究其反應過程中的速率變化，用排水集氣法收集反應放出的氫氣．所用稀鹽酸濃度為1.00mol•L^-1、2.00mol•L^-1，鋅有細顆粒與粗顆粒兩種規(guī)格，用量為6.50g．實驗溫度為298K、308K，每次實驗稀鹽酸的用量為25.0mL．
（1）完成以下實驗設計（填寫表格中空白項），并在實驗目的一欄中填出對應的實驗編號：

編號	T/K	鋅規(guī)格	鹽酸濃度/mol•L-1	實驗目的
①	298	粗顆粒	2.00	（Ⅰ）實驗①和②探究鹽酸濃度對該反應速率的影響； （Ⅱ）實驗①和③探究溫度對該反應速率的影響； （Ⅲ）實驗①和④探究鋅規(guī)格（粗、細）對該反應速率的影響．
②	298
③	308
④	298

（2）實驗①記錄如下：

時間（S）	10	20	30	40	50	60	70	80	90	100
氫氣體積 （ml）	16.8	39.2	67.2	224	420	492.8	520.8	543.2	554.4	560

①計算在30-40s范圍內(nèi)鹽酸的平均反應速率v（HCl）=0.56mol/（L•s）．（忽略溶液體積變化，不需要寫出計算過程）．
②反應速率最大的時間段（即0～10S、10～20S、20～30S、30～40S、40～50S…）為40～50S，可能原因是反應放熱；
③反應速率最小的時間段為90～100s，可能原因是鹽酸濃度降低．
（3）另一學生也做同樣的實驗，由于反應太快，測量氫氣的體積時不好控制，他就事先在硫酸溶液中分別加入等體積的下列溶液以減慢反應速率：
A．蒸餾水    B．CuCl₂溶液    C．NaCl溶液
你認為他上述做法中可行的是AC（填相應字母）；
（4）已知某溫度時，在2L容器中X、Y、Z三種物質隨時間的變化關系曲線如右圖所示．該反應的化學方程式為：3X+Y?2Z．

（5）為比較Fe³⁺和Cu²⁺對H₂O₂分解的催化效果，某化學研究小組的同學分別設計了如下圖甲、乙所示的實驗．請回答相關問題：
①定性分析：如圖甲可通過觀察生成氣泡的快慢判斷，
②定量分析：如圖乙所示，實驗時均以生成40mL氣體為準，其它可能影響實驗的因素均已忽略，實驗中需要測量的數(shù)據(jù)是產(chǎn)生40ml氣體所需要的時間．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)實驗的目的和影響化學反應速率的因素來設計實驗，注意對照實驗的設計是關鍵，采用控制變量法來比較外界條件對反應速率的影響；
（2）①計算氫氣的平均反應速率v（H₂），根據(jù)反應速率之比等于方程式的系數(shù)之比計算用鹽酸表示的速率；
②根據(jù)相等時間段內(nèi)，產(chǎn)生的氫氣的體積越大，可以確定反應速率越快，據(jù)影響反應速率的因素來判斷；
③根據(jù)相等時間段內(nèi)，產(chǎn)生的氫氣的體積越小，可以確定反應速率越慢，據(jù)影響反應速率的因素來判斷；
（3）根據(jù)濃度以及原電池原理的應用來確定化學反應速率的變化情況；
（4）根據(jù)物質的量的變化判斷反應物和生成物，根據(jù)物質的量的變化之比等于化學計量數(shù)之比書寫方程式；
（5）①定性分析：根據(jù)反應生成氣體的快慢分析；
②定量分析：該反應是通過反應速率分析的，所以根據(jù)v=$\frac{△V}{△t}$判斷．

解答 解：（1）（Ⅰ）由實驗目的可知，探究濃度、溫度、接觸面積對化學反應速率的影響，實驗①②探究鹽酸濃度對該反應速率的影響，所以固體的表面積應該是不同的，實驗①是粗顆粒，但是實驗②是細顆粒；
（Ⅱ）探究溫度對該反應速率的影響，則固體的表面積以及鹽酸的濃度應該是一樣的，所以實驗③應該是粗顆粒的固體，鹽酸的濃度選擇2.00；
（Ⅲ）探究鋅規(guī)格（粗、細）對該反應速率的影響，要求試驗溫度以及鹽酸的濃度是相等的，實驗①鹽酸濃度是2.00，所以實驗④應該是細顆粒，鹽酸濃度是2.00；
故答案為：

編號	T/K	鋅規(guī)格	鹽酸濃度/mol•L-1	實驗目的
①	298	粗顆粒	2.00	③ ④
②	298	粗顆粒	2.00
③	308	粗顆粒	2.00
④	298	細顆粒	2.00

（2）①在30-40s范圍內(nèi)氫氣的平均反應速率v（H₂）=$\frac{\frac{（224-67.2）×1{0}^{-3}}{22.4}}{10}$=0.28mol/（L•s），根據(jù)反應速率之比等于方程式的系數(shù)之比，所以在30-40s范圍內(nèi)鹽酸的平均反應速率v（HCl）=2v（H₂）=0.56mol/（L•），故答案為：0.56mol/（L•）；
②根據(jù)相等時間段內(nèi)，產(chǎn)生的氫氣的體積越大，可以確定反應速率越快，所以反應速率最大的時間段是40～50s，可能原因是反應放熱，溫度高，反應速率快，故答案為：40～50s；反應放熱；
③根據(jù)相等時間段內(nèi)，產(chǎn)生的氫氣的體積越小，可以確定反應速率越慢，所以反應速率最大的時間段是90～100s，可能原因是反應進行過程中，鹽酸濃度減小，反應速率慢，故答案為：90～100s；鹽酸濃度降低；
（3）在硫酸中加入A．蒸餾水、C．NaCl溶液都相當于將硫酸稀釋，鹽酸中氫離子濃度減小，所以速率減慢，在反應中加入氯化銅，則金屬鋅會置換出金屬銅，形成Cu、Zn、硫酸原電池，會加快反應速率，故選AC；
（4）由圖象可以看出，反應中X、Y的物質的量減小，Z的物質的量增多，則X、Y為反應物，Z為生成物，且△n（X）：△n（Y）：△n（Z）=0.6mol：0.2mol：0.4mol=3：1：2，則反應的化學方程式為3X+?2Z，
故答案為：3X+Y?2Z；
（5）①定性分析：該反應中產(chǎn)生氣體，所以可根據(jù)生成氣泡的快慢判斷，故答案為：生成氣泡的快慢判斷；
②定量分析：該反應是通過生成氣體的反應速率分析判斷的，所以根據(jù)v=$\frac{△V}{△t}$知，需要測量的數(shù)據(jù)是產(chǎn)生40ml氣體所需要的時間，故答案為：產(chǎn)生40ml氣體所需要的時間．

點評 本題考查化學反應速率的影響因素及反應速率的計算，注意信息中提高的條件及圖象的分析是解答的關鍵，較好的考查學生綜合應用知識的能力．