Question

【題目】已知鋅與稀鹽酸反應放熱，某學生為了探究反應過程中的速率變化，用排水集氣法收集反應放出的氫氣。所用稀鹽酸濃度有1.00 mol·L-1、2.00 mol·L-1兩種濃度，每次實驗稀鹽酸的用量為25.00 mL，鋅有細顆粒與粗顆粒兩種規格，用量為6.50 g。實驗溫度為298 K、308 K。

（1）完成以下實驗設計（填寫表格中空白項），并在實驗目的一欄中填出對應的實驗編號：

編號	T/K	鋅規格	鹽酸濃度/mol·L-1	實驗目的
①	298	粗顆粒	2.00	(Ⅰ)實驗①和②探究鹽酸濃度對該反應速率的影響； (Ⅱ)實驗①和_______探究溫度對該反應速率的影響； (Ⅲ)實驗①和______探究鋅規格（粗、細）對該反應速率的影響。
②	298	粗顆粒	1.00
③	308	粗顆粒	2.00
④	298	細顆粒	2.00

（2）實驗①記錄如下（換算成標況）：

時間(s)	10	20	30	40	50	60	70	80	90	span>100
氫氣體積 (mL)	16.8	39.2	67.2	224	420	492.8	520.8	543.2	554.4	560

①計算在30s～40s范圍內鹽酸的平均反應速率ν(HCl)=________（忽略溶液體積變化）。

②反應速率最大的時間段(如0s～10s......)為_______，可能原因是______。

③反應速率最小的時間段為________，可能原因是_________________________________。

（3）另一學生也做同樣的實驗，由于反應太快，測量氫氣的體積時不好控制，他就事先在鹽酸溶液中分別加入等體積的下列溶液以減慢反應速率，在不影響產生H2氣體總量的情況下，你認為他上述做法中可行的是____________(填相應字母)；

A．氨水 B．CuCl2溶液 C．NaCl溶液 D．KNO3溶液

（4）另有某溫度時，在2L容器中X、Y、Z物質的量隨時間的變化關系曲線如下圖所示，該反應的化學方程式為：_____________________________。

Answer 1

【答案】③ ④ 0.056 mol·L-1·s-1 40s～50s 反應放熱 90s～100s 鹽酸濃度降低 C 3X+Y2Z

【解析】

（1）根據實驗的目的和影響化學反應速率的因素來設計實驗,注意對照實驗的設計關鍵是采用控制變量法來比較外界條件對反應速率的影響；

（2）①計算氫氣的物質的量n(H2)，再計算出溶液中氫離子濃度的改變，根據v＝△c÷△t計算30s～40s范圍內鹽酸的平均反應速率；

②③根據相等時間段內，產生的氫氣的體積越大，可以確定反應速率越快，據影響反應速率的因素來判斷；

（3）根據濃度以及原電池原理的應用來確定化學反應速率的變化情況。據此解答。

（4）根據圖像分析反應物和生成物，結合變化量之比是化學計量數之比解答。

（1）由實驗目的可以知道，探究濃度、溫度、接觸面積對化學反應速率的影響，實驗①②探究鹽酸濃度對該反應速率的影響。要探究溫度對該反應速率的影響，則固體的表面積以及鹽酸的濃度應該是一樣的，而兩實驗的溫度應控制不同，所以實驗①和③可達到實驗目的。探究鋅規格(粗、細)對該反應速率的影響，要求實驗溫度以及鹽酸的濃度是相等的，表面積不同，所以實驗①和④可達到實驗目的。

（2）①在30s～40s范圍內氫氣的n(H2)＝(224－67.2)×10－3L÷22.4L/mol＝0.007mol，則溶液中的氫離子改變了0.007mol×2＝0.014mol，則△c(H+)＝0.014mol÷0.025L＝0.56mol/L，所以在30s～40s范圍內鹽酸的平均反應速率v(HCl)＝0.56mol/L÷10s＝0.056mol/(L·s)。

②根據相等時間段內，產生的氫氣的體積越大，可以確定反應速率越快，所以反應速率最大的時間段是40s～50s，可能原因是反應放熱，溫度高，反應速率快。

③根據相等時間段內，產生的氫氣的體積越小，可以確定反應速率越慢，所以反應速率最小的時間段是90s100s，可能原因是反應進行過程中，鹽酸濃度減小，反應速率變慢。

（3）A.加入氨水，鹽酸被中和，能達到減慢速率的目的，但是影響了氫氣的產量，故A不符合要求；

B.加入氯化銅，則金屬鋅會置換出金屬銅，形成Cu、Zn、鹽酸原電池，會加快反應速率，故B不符合要求；

C.在鹽酸中加入NaCl溶液相當于將鹽酸稀釋，鹽酸中氫離子濃度減小，所以速率減慢，但不影響氫氣的產量，故C符合要求；

D.加入硝酸鉀溶液后，鋅與氫離子、硝酸根發生氧化還原反應生成一氧化氮，不再產生氫氣，故D不符合要求。

答案選C。

（4）根據圖像可知X和Y的物質的量減少，是反應物，Z是生成物，達到平衡時X減少1.0mol－0.4mol＝0.6mol，Y減少1.0mol－0.8mol＝0.2mol，Z增加了0.5mol－0.1mol＝0.4mol，所以X、Y、Z物質的物質的量之比是3：1：2，因此方程式為3X+Y2Z。