Question

某化學研究性小組在用鋁與稀硫酸的反應制氫氣的實驗時發現，如果把在空氣中放置一段時間的5.0g鋁片放入圓底燒瓶中，然后通過分液漏斗加入500mL 0.5mol/L硫酸溶液，充分反應后，該小組同學根據記錄數據得到了產生氫氣的速率與反應時間的關系圖象（如圖所示），請你幫助該小組同學回答下列問題：
（1）曲線OA段不產生氫氣的原因是

硫酸首先與鋁片表面的Al₂O₃反應

，有關的離子反應方程式為

Al₂O₃+6H⁺=2Al³⁺+3H₂O

；
（2）曲線BC段產生氫氣的速率突然加快的主要原因是

由于反應放出的熱量使溶液溫度升高而使反應速率加快了

；
（3）點C以后產生氫氣的速率逐漸減小的主要原因是

隨著反應的進行，硫酸溶液的濃度逐漸下降

；
（4）從理論上分析該小組同學能收集到氫氣的體積為（標準狀況下）

5.6L

．

Answer 1

分析：（1）鋁是活潑性較強的金屬，能迅速和空氣中的氧氣反應生成氧化鋁，根據氧化鋁的性質分析；
（2）金屬和酸的反應是放熱反應，根據溫度對化學反應速率的影響分析；
（3）溶液的濃度影響化學反應速率；
（4）先根據金屬和酸的量進行過量計算，再根據不足量的物質作標準計算生成的氣體；

解答：解：（1）鋁是活潑性較強的金屬，能迅速和空氣中的氧氣反應生成氧化鋁，氧化鋁和稀硫酸反應生成氯化鋁和水，所以離子方程式為Al₂O₃+6H⁺=2Al³⁺+3H₂O；
故答案為：硫酸首先與鋁片表面的Al₂O₃反應； Al₂O₃+6H⁺=2Al³⁺+3H₂O；
（2）金屬和酸的反應是放熱反應，所以該反應放熱，使溶液的溫度升高，升高溫度，化學反應速率加快．
故答案為：由于反應放出的熱量使溶液溫度升高而使反應速率加快了；
（3）隨著反應的進行，溶液中的氫離子濃度逐漸降低，所以反應速率逐漸減小；
故答案為：隨著反應的進行，硫酸溶液的濃度逐漸下降；
（4）設稀硫酸完全反應需要金屬鋁xg．
2Al+3H₂SO₄=Al₂（SO₄）₃+3H₂↑
54g  3mol
xg   0.5L×0.5mol/L
所以x=4.5＜5，故金屬鋁過量，應以稀硫酸為標準計算生成的氫氣體積．
設生成氫氣的體積為y．
2Al+3H₂SO₄=Al₂（SO₄）₃+3H₂↑
    3mol             67.2L
   0.5L×0.5mol/L     y
y=5.6L    
故答案為：5.6 L．

點評：本題考查了根據圖象分析外界條件對化學反應速率的影響等知識點，難度不大，易錯的是（4）題，注意先進行過量計算，再根據不足量的物質為標準進行計算．