Question

【題目】I.燃料電池的工作原理是將燃料和氧化劑(如O2)反應所放出的化學能直接轉化為電能。現設計一燃料電池，以電極a為正極，電極b為負極，氫氣為燃料，采用酸性溶液為電解液；則氫氣應通入____極 (填a或b)。a極發生電極反應式為:____________

II.某學生為了探究鋅與鹽酸反應過程中的速率變化，他在100mL稀鹽酸中加入足量的鋅粉，用排水集氣法收集反應放出的氫氣，實驗記錄如下( 累計值，體積已換算成標準狀態) :

(1)哪一時間段(指0~1、1~2、2~3、3~4、4~5 min)反應速率最大_______ ，原因是______________

(2)哪一時間段的反應速率最小________，原因是_________________________。

(3)求2~3分鐘時間段以鹽酸的濃度變化來表示的該反應速率( 設溶液體積不變)________

(4)如果反應太激烈，為了減緩反應速率而又不減少產生氫氣的量，在鹽酸中分別加入等體積的下列溶液:

A. 蒸餾水 B. NaCl溶液C. Na2CO3溶液D. CuSO4溶液

可行的是(填編號)________

Answer 1

【答案】b 4H++O2+4e- =2H2O 2~3min 因該反應是放熱反應，2~3min時溫度高 4~5min 因為4~ 5min時H+濃度小 0.1mol·L-1·min-1 AB

【解析】

I.根據燃料電池的原理解析；

II.(1)先計算每個時間段的氣體體積，然后根據相同條件下，氣體體積與反應速率的關系判斷反應速率大小，根據該反應與能量變化的關系判斷速率變化原因；

(2)先計算每個時間段的氣體體積，然后根據相同條件下，氣體體積與反應速率的關系判斷反應速率大小，根據濃度與化學反應速率的關系判斷速率變化的原因；

(3)先求出氣體的物質的量，然后計算鹽酸變化的物質的量，利用速率公式計算即可；

(4)根據濃度、電解質的強弱對反應速率的影響判斷。

I.現設計一燃料電池，以電極a為正極，電極b為負極，氫氣為燃料，采用酸性溶液為電解液；反應中氫氣作還原劑，發生氧化反應，則氫氣應通入b極。a為正極，氧氣在酸性條件下得電子生成水，a極發生電極反應式為:4H++O2+4e- =2H2O，故答案為：b；4H++O2+4e- =2H2O；

II.0～1 min、1～2 min、2～3 min、3～4 min、4～5min，各時間段的氣體體積分別為：50 mL、70mL、112 mL、58 mL、20 mL。

(1)相同通條件下，反應速率越大，相同時間內收集的氣體越多；通過計算得，反應速率最大的時間段是2～3 min，；原因是：該反應是放熱反應，溫度越高，反應速率越大，故答案為：2~3min；因該反應是放熱反應，2~3min時溫度高；

(2)相同通條件下，反應速率越小，相同時間內收集的氣體越少；通過計算得，反應速率最小的時間段是：4～5min；原因是：隨著反應的進行，鹽酸的濃度在減小，濃度越小，反應速率越慢，故答案為：4~5min；因為4~ 5min時H+濃度小；

(3)2～3 min生成氫氣的體積是112 mL，得需要鹽酸的物質的量為0.01mol。

所以v（HCl ）= =0.1mol·L-1·min-1，故答案為：0.1mol·L-1·min-1；

(4)改變化學反應速率的方法有：改變溶液的濃度、改變溶液的溫度、改變固體的表面積等。

A．加蒸餾水，溶液的體積增大，濃度降低，反應速率減小，但生成的氣體的量不變，故A正確；

B．加NaCl溶液，溶液的體積增大，濃度降低，反應速率減小，但生成的氣體的量不變，故B正確；

C．加Na2CO3溶液，溶液的體積增大，鹽酸的濃度降低，但鹽酸和碳酸鈉反應生成二氧化碳，氫氣的量減小，故C錯誤；

D．加CuSO4溶液，能形成銅鋅原電池，加快反應速率，故D錯誤；

故答案為：AB。