Question

某学生为了探究锌与盐酸反应过程中的速率变化，他在100 mL稀盐酸中加入足量的锌粉，用排水集气法收集反应放出的氢气，实验记录如下(累计值)：

时间(min)	1	2	3	4	5
氢气体积(mL)	50	120	232	290	310

（1）哪一时间段(指0～1、1～2、2～3、3～4、4～5 min)反应速率最大___________，原因是___________________________________________________。

（2）哪一时间段的反应速率最小___________，原因是_____________________。                         

（3）求2～3分钟时间段以盐酸的浓度变化来表示的该反应速率(设溶液体积不变) ___________。

（4）如果反应太激烈，为了减缓反应速率而又不减少产生氢气的量，他在盐酸中分别加入等体积的下列溶液：A．蒸馏水、B．NaCl溶液、C．NaNO₃溶液、D．CuSO₄溶液、E．Na₂CO₃溶液，你认为可行的是___________。

（5）把锌与盐酸的反应设计成原电池，请画出装置示意图，标明正负极，电子流动方向，写出正极的电极反应式________________________。

 

Answer 1

【答案】

（15分）（1）2～3 min （1分）  该反应是放热反应，此时温度高（2分）

（2）4～5 min （1分）  此时H+浓度小（2分）

（3）0.1 mol/(L·min)（2分） A、B（2分）

（4）2H+ + 2e^－ ＝H₂↑（2分）

【解析】

试题分析：根据影响化学反应速率的因素有浓度、温度以及固体的表面积大小等因素，温度越高、浓度越大、固体表面积越大，反应的速率越大，从表中数据看出2 min～3 min收集的氢气比其他时间段多，原因是Zn置换H₂的反应是放热反应，温度升高；4 min～5 min收集的氢气最少是因为随反应进行c（H⁺）下降；根据v＝c/t 计算反应速率；影响氢气的量取决于H⁺的物质的量。

（1）从表中数据看出2 min～3 min收集的氢气比其他时间段多，虽然反应中c（H⁺）下降，但主要原因是Zn置换H₂的反应是放热反应，温度升高，温度对反应速率影响占主导作用.

（2）4 min～5 min收集的氢气最少，虽然反应中放热，但随着反应的进行c（H⁺）下降，反应物浓度越低，反应速率减小，浓度对反应速率影响占主导作用。

（3）在2～3min时间段内，n（H₂）＝0.112L÷22.4L/mol＝0.005mol，由2HCl～H₂得，消耗盐酸的物质的量为0.01mol，则υ（HCl）＝＝0.1mol/（L?min）。

（4）加入蒸馏水，溶液的浓度减小，反应速率减小，H⁺的物质的量不变，氢气的量也不变，故A正确；加入氯化钠溶液，降低盐酸的浓度，反应速率减小，H⁺的物质的量不变，氢气的量也不变，故B正确；加入NaNO₃溶液，降低盐酸的浓度，但此时溶液中含有硝酸，与金属反应得不到氢气，故C错误；加入CuSO₄溶液，锌能置换出铜，锌、铜、稀盐酸形成原电池，加快了化学反应速率，氢气的量不变，故D错误；加入Na₂CO₃溶液，Na₂CO₃能与盐酸反应，盐酸的浓度减小，反应速率减小，H⁺的物质的量减小，氢气的量也减小，故E错误，答案选A、B。

（5）原电池中较活泼的金属是负极，失去电子，发生氧化反应。电子经导线传递到正极，所以溶液中的阳离子向正极移动，正极得到电子，发生还原反应。在反应中锌失去电子，则锌是负极。正极可以是石墨或金属性弱于锌的铜等。氢离子在正极得到电子，则电解质是盐酸，其中正极电极反应式是2H+ + 2e^－ ＝H₂↑，装置图为。

考点：考查化学反应速率的影响因素、反应速率的计算以及原电池原理的应用

点评：该题是中等难度的试题，试题基础性强，紧扣教材基础知识，有利于培养学生的学习兴趣和规范答题能力，有助于提高学生的应试能力。该题在答题时需要注意的是反应过程中浓度以及温度的变化，注重基础知识的积累。