Question

11．某同学分析Zn与稀H₂SO₄的反应．
（1）该反应的离子方程式是Zn+2H⁺=Zn²⁺+H₂↑．
（2）制H₂时，用稀硫酸而不用浓硫酸，原因是浓H₂SO₄具有强氧化性，不能生成氢气．
（3）已知：Zn（s）+$\frac{1}{2}$O₂（g）=ZnO（s）△H=-332kJ/mol
ZnO（s）+H₂SO₄（aq）=ZnSO₄（aq）+H₂O（l）△H=-112kJ/mol
H₂（g）+$\frac{1}{2}$O₂（g）=H₂O（l）△H=-286kJ/mol
则Zn与稀H₂SO₄反应生成1mol H₂ 时的反应热△H=-158kJ/mol．
（4）该同学用如下装置进行实验，分析影响反应速率的因素．
实验时，从断开K开始，每间隔1分钟，交替断开或闭合K，并连续计数每1 分钟内从a管流出的水滴数，得到的水滴数如下表所示：

1分钟水滴数（断开K）	34	59	86	117	…	102
1分钟水滴数（闭合K）	58	81	112	139	…	78

分析反应过程中的水滴数，请回答：
①由水滴数58＞34、81＞59，说明在反应初期，闭合K时比断开K时的反应速率快（填“快”或“慢”），主要原因是形成原电池反应速度快．
②由水滴数102＞78，说明在反应后期，断开K时的反应速率快于闭合K时的反应速率，主要原因是断开K时，溶液中的c（H⁺）大于闭合K时溶液中的c（H⁺）．
③从能量转换形式不同的角度，分析水滴数86＞81、117＞112的主要原因是断开K时，反应的化学能主要转化成热能，闭合K时，反应的化学能主要转化成电能，前者使溶液的温度升得更高，故反应速率更快．

Answer 1

分析 （1）Zn与稀硫酸反应生成硫酸锌和氢气；
（2）浓硫酸具有强氧化性，与Zn反应生成二氧化硫；
（3）①Zn（s）+$\frac{1}{2}$O₂（g）=ZnO（s）△H=-332kJ/mol
②ZnO（s）+H₂SO₄（aq）=ZnSO₄（aq）+H₂O（l）△H=-112kJ/mol
③H₂（g）+$\frac{1}{2}$O₂（g）=H₂O（l）△H=-286kJ/mol
根据盖斯定律：①+②-③得Zn（s）+H₂SO₄（aq）=ZnSO₄（aq）+H₂↑，据此计算；
（3）①形成原电池能加快反应速率；
②根据氢离子浓度大小与速率的关系分析；
③断开K时，反应的化学能主要转化成热能，闭合K时，反应的化学能主要转化成电能，根据温度对速率的影响分析．

解答 解：（1）Zn与稀硫酸反应生成硫酸锌和氢气，其反应的离子方程式为：Zn+2H⁺=Zn²⁺+H₂↑，故答案为：Zn+2H⁺=Zn²⁺+H₂↑；
（2）浓硫酸具有强氧化性，与Zn反应生成二氧化硫，所以制H₂时，用稀硫酸而不用浓硫酸，故答案为：浓H₂SO₄具有强氧化性，不能生成氢气；
（3）①Zn（s）+$\frac{1}{2}$O₂（g）=ZnO（s）△H=-332kJ/mol
②ZnO（s）+H₂SO₄（aq）=ZnSO₄（aq）+H₂O（l）△H=-112kJ/mol
③H₂（g）+$\frac{1}{2}$O₂（g）=H₂O（l）△H=-286kJ/mol
根据盖斯定律：①+②-③得Zn（s）+H₂SO₄（aq）=ZnSO₄（aq）+H₂↑，则△H=（-332kJ/mol）+（-112kJ/mol）-（-286kJ/mol）=-158kJ/mol；
故答案为：-158；
（3）①形成原电池能加快反应速率，所以在反应初期，闭合K时比断开K时的反应速率快，故答案为：快；形成原电池反应速度快；
②由于反应前期形成原电池反应速率快，氢离子消耗的多，则在后期，闭合K时溶液中氢离子浓度小，氢离子浓度越小反应速率越小，断开K时，溶液中的c（H⁺）大于闭合K时溶液中的c（H⁺），所以在反应后期，断开K时的反应速率快于闭合K时的反应速率；
故答案为：断开K时，溶液中的c（H⁺）大于闭合K时溶液中的c（H⁺）；
③断开K时，反应的化学能主要转化成热能，闭合K时，反应的化学能主要转化成电能，则随着反应进行，断开K时，放出的热量使溶液的温度升高，温度越高反应速率越快；
故答案为：断开K时，反应的化学能主要转化成热能，闭合K时，反应的化学能主要转化成电能，前者使溶液的温度升得更高，故反应速率更快．

点评 本题考查了盖斯定律的应用、原电池原理的应用、影响速率的因素等，题目难度中等，注意形成原电池能加快反应速率．