Question

18．某兴趣小组进行“活泼金属与酸反应”的实验，将5.4g的铝片投入500mL 0.5mol•L^-1的硫酸溶液中，下图为反应产生氢气速率与反应时间的关系图．
（1）下列关于图象的说法不正确的是③（填序号，下同）；
①a→b段产生H₂加快可能是表面的氧化膜逐渐溶解，加快了反应速率
②b→c段产生H₂较快可能是该反应放热，导致温度升高，加快了反应
③c以后，产生H₂速率逐渐下降可能是铝片趋于消耗完全
（2）其他条件不变，现换用500mL 1mol•L^-1盐酸，产生氢气速率普遍较使用500mL 0.5mol•L^-1硫酸的快，可能的原因是②④；$\frac{5.4g}{27g/mol}$=
①盐酸中c（H⁺）的浓度更大       ②Cl^-有催化作用      ③SO₄^2-有催化作用
④SO₄^2-有阻化作用（使反应变慢）  ⑤Al³⁺有催化作用
（3）要加快铝与硫酸溶液制H₂的反应速率，小组成员提出一系列方案，比如：①加入某种催化剂；②加入蒸馏水；③将铝片换成铝粉；④增加硫酸的浓度至18mol/L；⑤升高温度；⑥加入少量CuSO₄溶液．以上方案不合理的有②④；请你再补充两种合理方案，填入空白⑤⑥处．

Answer 1

分析 （1）5.4gAl的物质的量为0.2mol，500mL 0.5mol•L^-1的硫酸溶液中含硫酸的物质的量为0.25mol，Al过量，硫酸反应完全，由图可知，开始不生成氢气，为氧化铝与硫酸的反应，然后Al与硫酸反应生成氢气，开始温度较低，由于反应放热，则温度升高反应速率加快，之后氢离子浓度减小，则反应速率减小；
（2）其他条件不变，现换用500mL 1mol•L^-1盐酸，产生氢气速率普遍较使用500mL 0.5mol•L^-1硫酸的快，只能是氯离子起了催化作用；
（3）影响该化学反应速率的因素只可能是温度、浓度、接触面积和催化剂，据此分析．

解答 解：（1）5.4gAl的物质的量为：0.2mol，500mL 0.5mol•L^-1的硫酸溶液中含硫酸的物质的量为：0.5mol/L×0.5L=0.25mol，Al过量，硫酸反应完全，
①曲线a→b段产生H₂加快可能是表面的氧化膜逐渐溶解，加快了反应速率，故①正确；
②曲线由b→c段，产生氢气的速率增加较快的主要原因为该反应为放热反应，温度升高，反应速率加快，故②正确；
③曲线由c以后，产生氢气的速率逐渐下降的主要原因为氢离子浓度减小，反应速率减小，故③错误；
故答案为：③；
（2）其他条件不变，现换用500mL 1mol•L^-1盐酸，产生氢气速率普遍较使用500mL 0.5mol•L^-1硫酸的快，只能是氯离子起了催化作用或SO₄^2-有阻化作用（使反应变慢），
故答案为：②④；
（3）①加入某种催化剂，加快反应速率； ②加入蒸馏水，稀释溶液，反应速率减慢；③将铝片换成铝粉，增大反应物的接触面积，反应速率增大；④增加硫酸的浓度至18mol/L，发生钝化；其他加快铝与硫酸溶液制H₂的反应速率有升高温度；加入少量CuSO₄溶液，形成原电池等；
故答案为：升高温度，加入少量CuSO₄溶液；②④．

点评 本题考查了化学反应速率的影响因素，为高频考点，题目难度中等，侧重于学生的分析能力的考查，注意根据图象分析理解随反应进行影响反应速率的主要因素，试题培养了学生的分析能力及化学实验能力．