Question

某學生為了探究鋅與鹽酸反應過程中的速率變化，他在100 mL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)：

時間(min)	1	2	3	4	5
氫氣體積(mL)	50	120	232	290	310

（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，他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．NaNO₃溶液、D．CuSO₄溶液、E．Na₂CO₃溶液，你認為可行的是___________。
（5）把鋅與鹽酸的反應設計成原電池，請畫出裝置示意圖，標明正負極，電子流動方向，寫出正極的電極反應式________________________。

Answer 1

（15分）（1）2～3 min （1分）  該反應是放熱反應，此時溫度高（2分）
（2）4～5 min （1分）  此時H+濃度小（2分）
（3）0.1 mol/(L·min)（2分） A、B（2分）
（4）2H+ + 2e^－ ＝H₂↑（2分）

試題分析：根據影響化學反應速率的因素有濃度、溫度以及固體的表面積大小等因素，溫度越高、濃度越大、固體表面積越大，反應的速率越大，從表中數據看出2 min～3 min收集的氫氣比其他時間段多，原因是Zn置換H₂的反應是放熱反應，溫度升高；4 min～5 min收集的氫氣最少是因為隨反應進行c（H⁺）下降；根據v＝c/t 計算反應速率；影響氫氣的量取決于H⁺的物質的量。
（1）從表中數據看出2 min～3 min收集的氫氣比其他時間段多，雖然反應中c（H⁺）下降，但主要原因是Zn置換H₂的反應是放熱反應，溫度升高，溫度對反應速率影響占主導作用.
（2）4 min～5 min收集的氫氣最少，雖然反應中放熱，但隨著反應的進行c（H⁺）下降，反應物濃度越低，反應速率減小，濃度對反應速率影響占主導作用。
（3）在2～3min時間段內，n（H₂）＝0.112L÷22.4L/mol＝0.005mol，由2HCl～H₂得，消耗鹽酸的物質的量為0.01mol，則υ（HCl）＝＝0.1mol/（L?min）。
（4）加入蒸餾水，溶液的濃度減小，反應速率減小，H⁺的物質的量不變，氫氣的量也不變，故A正確；加入氯化鈉溶液，降低鹽酸的濃度，反應速率減小，H⁺的物質的量不變，氫氣的量也不變，故B正確；加入NaNO₃溶液，降低鹽酸的濃度，但此時溶液中含有硝酸，與金屬反應得不到氫氣，故C錯誤；加入CuSO₄溶液，鋅能置換出銅，鋅、銅、稀鹽酸形成原電池，加快了化學反應速率，氫氣的量不變，故D錯誤；加入Na₂CO₃溶液，Na₂CO₃能與鹽酸反應，鹽酸的濃度減小，反應速率減小，H⁺的物質的量減小，氫氣的量也減小，故E錯誤，答案選A、B。
（5）原電池中較活潑的金屬是負極，失去電子，發生氧化反應。電子經導線傳遞到正極，所以溶液中的陽離子向正極移動，正極得到電子，發生還原反應。在反應中鋅失去電子，則鋅是負極。正極可以是石墨或金屬性弱于鋅的銅等。氫離子在正極得到電子，則電解質是鹽酸，其中正極電極反應式是2H+ + 2e^－ ＝H₂↑，裝置圖為。
點評：該題是中等難度的試題，試題基礎性強，緊扣教材基礎知識，有利于培養學生的學習興趣和規范答題能力，有助于提高學生的應試能力。該題在答題時需要注意的是反應過程中濃度以及溫度的變化，注重基礎知識的積累。