Question

1．已知锌与稀盐酸反应放热．某学生为了探究其反应过程中的速率变化，用排水集气法收集反应放出的氢气．所用稀盐酸浓度为1.00mol•L^-1、2.00mol•L^-1，锌有细颗粒与粗颗粒两种规格，用量为6.50g．实验温度为298K、308K，每次实验稀盐酸的用量为25.0mL．
（1）完成以下实验设计（填写表格中空白项），并在实验目的一栏中填出对应的实验编号：

编号	T/K	锌规格	盐酸浓度/mol•L-1	实验目的
①	298	粗颗粒	2.00	（Ⅰ）实验①和②探究盐酸浓度对该反应速率的影响； （Ⅱ）实验①和③探究温度对该反应速率的影响； （Ⅲ）实验①和④探究锌规格（粗、细）对该反应速率的影响．
②	298
③	308
④	298

（2）实验①记录如下：

时间（S）	10	20	30	40	50	60	70	80	90	100
氢气体积 （ml）	16.8	39.2	67.2	224	420	492.8	520.8	543.2	554.4	560

①计算在30-40s范围内盐酸的平均反应速率v（HCl）=0.56mol/（L•s）．（忽略溶液体积变化，不需要写出计算过程）．
②反应速率最大的时间段（即0～10S、10～20S、20～30S、30～40S、40～50S…）为40～50S，可能原因是反应放热；
③反应速率最小的时间段为90～100s，可能原因是盐酸浓度降低．
（3）另一学生也做同样的实验，由于反应太快，测量氢气的体积时不好控制，他就事先在硫酸溶液中分别加入等体积的下列溶液以减慢反应速率：
A．蒸馏水    B．CuCl₂溶液    C．NaCl溶液
你认为他上述做法中可行的是AC（填相应字母）；
（4）已知某温度时，在2L容器中X、Y、Z三种物质随时间的变化关系曲线如右图所示．该反应的化学方程式为：3X+Y?2Z．

（5）为比较Fe³⁺和Cu²⁺对H₂O₂分解的催化效果，某化学研究小组的同学分别设计了如下图甲、乙所示的实验．请回答相关问题：
①定性分析：如图甲可通过观察生成气泡的快慢判断，
②定量分析：如图乙所示，实验时均以生成40mL气体为准，其它可能影响实验的因素均已忽略，实验中需要测量的数据是产生40ml气体所需要的时间．

Answer 1

分析 （1）根据实验的目的和影响化学反应速率的因素来设计实验，注意对照实验的设计是关键，采用控制变量法来比较外界条件对反应速率的影响；
（2）①计算氢气的平均反应速率v（H₂），根据反应速率之比等于方程式的系数之比计算用盐酸表示的速率；
②根据相等时间段内，产生的氢气的体积越大，可以确定反应速率越快，据影响反应速率的因素来判断；
③根据相等时间段内，产生的氢气的体积越小，可以确定反应速率越慢，据影响反应速率的因素来判断；
（3）根据浓度以及原电池原理的应用来确定化学反应速率的变化情况；
（4）根据物质的量的变化判断反应物和生成物，根据物质的量的变化之比等于化学计量数之比书写方程式；
（5）①定性分析：根据反应生成气体的快慢分析；
②定量分析：该反应是通过反应速率分析的，所以根据v=$\frac{△V}{△t}$判断．

解答 解：（1）（Ⅰ）由实验目的可知，探究浓度、温度、接触面积对化学反应速率的影响，实验①②探究盐酸浓度对该反应速率的影响，所以固体的表面积应该是不同的，实验①是粗颗粒，但是实验②是细颗粒；
（Ⅱ）探究温度对该反应速率的影响，则固体的表面积以及盐酸的浓度应该是一样的，所以实验③应该是粗颗粒的固体，盐酸的浓度选择2.00；
（Ⅲ）探究锌规格（粗、细）对该反应速率的影响，要求试验温度以及盐酸的浓度是相等的，实验①盐酸浓度是2.00，所以实验④应该是细颗粒，盐酸浓度是2.00；
故答案为：

编号	T/K	锌规格	盐酸浓度/mol•L-1	实验目的
①	298	粗颗粒	2.00	③ ④
②	298	粗颗粒	2.00
③	308	粗颗粒	2.00
④	298	细颗粒	2.00

（2）①在30-40s范围内氢气的平均反应速率v（H₂）=$\frac{\frac{（224-67.2）×1{0}^{-3}}{22.4}}{10}$=0.28mol/（L•s），根据反应速率之比等于方程式的系数之比，所以在30-40s范围内盐酸的平均反应速率v（HCl）=2v（H₂）=0.56mol/（L•），故答案为：0.56mol/（L•）；
②根据相等时间段内，产生的氢气的体积越大，可以确定反应速率越快，所以反应速率最大的时间段是40～50s，可能原因是反应放热，温度高，反应速率快，故答案为：40～50s；反应放热；
③根据相等时间段内，产生的氢气的体积越小，可以确定反应速率越慢，所以反应速率最大的时间段是90～100s，可能原因是反应进行过程中，盐酸浓度减小，反应速率慢，故答案为：90～100s；盐酸浓度降低；
（3）在硫酸中加入A．蒸馏水、C．NaCl溶液都相当于将硫酸稀释，盐酸中氢离子浓度减小，所以速率减慢，在反应中加入氯化铜，则金属锌会置换出金属铜，形成Cu、Zn、硫酸原电池，会加快反应速率，故选AC；
（4）由图象可以看出，反应中X、Y的物质的量减小，Z的物质的量增多，则X、Y为反应物，Z为生成物，且△n（X）：△n（Y）：△n（Z）=0.6mol：0.2mol：0.4mol=3：1：2，则反应的化学方程式为3X+?2Z，
故答案为：3X+Y?2Z；
（5）①定性分析：该反应中产生气体，所以可根据生成气泡的快慢判断，故答案为：生成气泡的快慢判断；
②定量分析：该反应是通过生成气体的反应速率分析判断的，所以根据v=$\frac{△V}{△t}$知，需要测量的数据是产生40ml气体所需要的时间，故答案为：产生40ml气体所需要的时间．

点评 本题考查化学反应速率的影响因素及反应速率的计算，注意信息中提高的条件及图象的分析是解答的关键，较好的考查学生综合应用知识的能力．