Question

某学生为了探究锌与盐酸反应过程中的速率变化，他在100mL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、4～5min）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

分析：（1）和（2）在0～1、1～2、2～3、3～4、4～5min时间段中，产生气体的体积分别为50mL、70mL、112mL、68mL、20mL，生成气体体积越大的时间段，反应速率越大，结合温度、浓度对反应速率的影响分析；
（3）计算出氢气的体积，根据2HCl～H₂，计算消耗盐酸的物质的量，计算浓度的变化，根据v=

△c

△t

计算反应速率；
（4）为了减缓反应速率但不减少产生氢气的量，可降低H⁺浓度，但不能影响H⁺的物质的量；
（5）根据原电池的构成原理设置装置，书写电极反应式．

解答：解：（1）和（2）在0～1、1～2、2～3、3～4、4～5min时间段中，产生气体的体积分别为50mL、70mL、112mL、68mL、20mL，由此可知反应速率最大的时间段为2～3 min，因反应为放热反应，温度升高，反应速率增大，反应速率最小的时间段是4～5min时间段，此时温度虽然较高，但H⁺浓度小，
故答案为：2～3 min；该反应是放热反应，此时温度高；4～5 min；此时H⁺浓度小；
（3）在2～3min时间段内，n（H₂）=

0.112L

22.4L/mol

=0.005mol，根据2HCl～H₂，计算消耗盐酸的物质的量为0.01mol，则υ（HCl）=

0.01mol 0.1L

1min

=0.1 mol/（L?min），
故答案为：υ（HCl）=0.1 mol/（L?min）；
（4）A．加入蒸馏水，H⁺浓度减小，反应速率减小且不减少产生氢气的量，故A正确；  
B．加入Na₂SO₄溶液，H⁺浓度减小，反应速率减小且不减少产生氢气的量，故B正确；  
C．加入NaNO₃溶液，生成NO气体，影响生成氢气的量，故C错误；  
D．加入CuSO₄溶液，Zn置换出Cu反应速度增大，但影响生成氢气的量，故D错误；
E．加入Na₂CO₃溶液，消耗H⁺，H⁺浓度减小，影响生成氢气的量，故E错误，
故答案为：AB．
（5）把锌与盐酸的反应设计成原电池，可选用铜作正极，锌作负极，盐酸作为电解质溶液，电子由负极流向正极，如图所示：，氢离子在正极得电子生成氢气，正极电极反应式为：2H⁺+2e^-=H₂↑，
故答案为：，2H⁺+2e^-=H₂↑．

点评：本题考查反应速率的探究和原电池的设计，难度中等．要注意根据把握影响反应速率的因素以及原电池的工作原理．