Question

【題目】已知鋅與稀鹽酸反應(yīng)放熱，某學生為了探究反應(yīng)過程中的速率變化，用排水集氣法收集反應(yīng)放出的氫氣。所用稀鹽酸濃度有1.00 mol·L-1、2.00 mol·L-1兩種濃度，每次實驗稀鹽酸的用量為25.00 mL，鋅有細顆粒與粗顆粒兩種規(guī)格，用量為6.50 g。實驗溫度為298 K、308 K。

（1）完成以下實驗設(shè)計（填寫表格中空白項），并在實驗目的一欄中填出對應(yīng)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(yīng)速率的影響； (Ⅱ)實驗①和_______探究溫度對該反應(yīng)速率的影響； (Ⅲ)實驗①和______探究鋅規(guī)格（粗、細）對該反應(yīng)速率的影響。
②	298	粗顆粒	1.00
③	308	粗顆粒	2.00
④	298	細顆粒	2.00

（2）實驗①記錄如下（換算成標況）：

時間(s)	10	20	30	40	50	60	70	80	90	span>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30s～40s范圍內(nèi)鹽酸的平均反應(yīng)速率ν(HCl)=________（忽略溶液體積變化）。

②反應(yīng)速率最大的時間段(如0s～10s......)為_______，可能原因是______。

③反應(yīng)速率最小的時間段為________，可能原因是_________________________________。

（3）另一學生也做同樣的實驗，由于反應(yīng)太快，測量氫氣的體積時不好控制，他就事先在鹽酸溶液中分別加入等體積的下列溶液以減慢反應(yīng)速率，在不影響產(chǎn)生H2氣體總量的情況下，你認為他上述做法中可行的是____________(填相應(yīng)字母)；

A．氨水 B．CuCl2溶液 C．NaCl溶液 D．KNO3溶液

（4）另有某溫度時，在2L容器中X、Y、Z物質(zhì)的量隨時間的變化關(guān)系曲線如下圖所示，該反應(yīng)的化學方程式為：_____________________________。

Answer 1

【答案】③ ④ 0.056 mol·L-1·s-1 40s～50s 反應(yīng)放熱 90s～100s 鹽酸濃度降低 C 3X+Y2Z

【解析】

（1）根據(jù)實驗的目的和影響化學反應(yīng)速率的因素來設(shè)計實驗,注意對照實驗的設(shè)計關(guān)鍵是采用控制變量法來比較外界條件對反應(yīng)速率的影響；

（2）①計算氫氣的物質(zhì)的量n(H2)，再計算出溶液中氫離子濃度的改變，根據(jù)v＝△c÷△t計算30s～40s范圍內(nèi)鹽酸的平均反應(yīng)速率；

②③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(yīng)速率越快，據(jù)影響反應(yīng)速率的因素來判斷；

（3）根據(jù)濃度以及原電池原理的應(yīng)用來確定化學反應(yīng)速率的變化情況。據(jù)此解答。

（4）根據(jù)圖像分析反應(yīng)物和生成物，結(jié)合變化量之比是化學計量數(shù)之比解答。

（1）由實驗目的可以知道，探究濃度、溫度、接觸面積對化學反應(yīng)速率的影響，實驗①②探究鹽酸濃度對該反應(yīng)速率的影響。要探究溫度對該反應(yīng)速率的影響，則固體的表面積以及鹽酸的濃度應(yīng)該是一樣的，而兩實驗的溫度應(yīng)控制不同，所以實驗①和③可達到實驗目的。探究鋅規(guī)格(粗、細)對該反應(yīng)速率的影響，要求實驗溫度以及鹽酸的濃度是相等的，表面積不同，所以實驗①和④可達到實驗目的。

（2）①在30s～40s范圍內(nèi)氫氣的n(H2)＝(224－67.2)×10－3L÷22.4L/mol＝0.007mol，則溶液中的氫離子改變了0.007mol×2＝0.014mol，則△c(H+)＝0.014mol÷0.025L＝0.56mol/L，所以在30s～40s范圍內(nèi)鹽酸的平均反應(yīng)速率v(HCl)＝0.56mol/L÷10s＝0.056mol/(L·s)。

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(yīng)速率越快，所以反應(yīng)速率最大的時間段是40s～50s，可能原因是反應(yīng)放熱，溫度高，反應(yīng)速率快。

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(yīng)速率越慢，所以反應(yīng)速率最小的時間段是90s100s，可能原因是反應(yīng)進行過程中，鹽酸濃度減小，反應(yīng)速率變慢。

（3）A.加入氨水，鹽酸被中和，能達到減慢速率的目的，但是影響了氫氣的產(chǎn)量，故A不符合要求；

B.加入氯化銅，則金屬鋅會置換出金屬銅，形成Cu、Zn、鹽酸原電池，會加快反應(yīng)速率，故B不符合要求；

C.在鹽酸中加入NaCl溶液相當于將鹽酸稀釋，鹽酸中氫離子濃度減小，所以速率減慢，但不影響氫氣的產(chǎn)量，故C符合要求；

D.加入硝酸鉀溶液后，鋅與氫離子、硝酸根發(fā)生氧化還原反應(yīng)生成一氧化氮，不再產(chǎn)生氫氣，故D不符合要求。

答案選C。

（4）根據(jù)圖像可知X和Y的物質(zhì)的量減少，是反應(yīng)物，Z是生成物，達到平衡時X減少1.0mol－0.4mol＝0.6mol，Y減少1.0mol－0.8mol＝0.2mol，Z增加了0.5mol－0.1mol＝0.4mol，所以X、Y、Z物質(zhì)的物質(zhì)的量之比是3：1：2，因此方程式為3X+Y2Z。