Question

能源与材料、信息一起被称为现代社会发展的三大支柱。面对能源枯竭的危机，提高能源利用率和开辟新能源是解决这一问题的两个主要方向。

(1)化学反应速率和限度与生产、生活密切相关，这是化学学科关注的方面之一。某学生为了探究锌与盐酸反应过程中的速率变化，在400 mL稀盐酸中加入足量的锌粉，用排水法收集反应放出的氢气，实验记录如下(累计值)：

时间	1	2	3	4	5
氢气体积/mL(标况)	100	240	464	576	620

①哪一段时间内反应速率最大：______ min(填“0～1”“1～2”“2～3”“3～4”或“4～5”)。

②另一学生为控制反应速率防止反应过快难以测量氢气体积。他事先在盐酸中加入等体积的下列溶液以减慢反应速率但不影响生成氢气的量。你认为可行的是______ (填字母序号)。

A．KCl溶液          B．浓盐酸           C．蒸馏水           D．CuSO₄溶液

(2)如图为原电池装置示意图。

①将铝片和铜片用导线相连，一组插入浓硝酸中，一组插入烧碱溶液中，分别形成了原电池，在这两个原电池中，作负极的分别是_______（填字母）。

A．铝片、铜片                 B．铜片、铝片

C．铝片、铝片                 D．铜片、铜片

写出插入浓硝酸溶液中形成的原电池的正极反应式：_______。

②若A为Cu，B为石墨，电解质为FeCl₃溶液，工作时的总反应为2FeCl₃+Cu=2FeCl₂+CuCl₂。写出B电极反应式：______；该电池在工作时，A电极的质量将______（填“增加”、“减小”或“不变”）。

Answer

2～3 AC B +e-+2H+=NO2↑+H2O Fe3++e-=Fe2+ 减小

【解析】

(1)①反应速率越快，相同时间内收集的氢气越多；

②要降低反应速率，可以采用降低温度、降低氢离子浓度等方法实现；

(2)①将铝片和铜片用导线相连，一组插入浓硝酸中，一组插入烧碱溶液中，分别形成了原电池，在浓硝酸中Cu比Al活泼，因为Al在浓硝酸中钝化；在烧碱溶液中，Al比Cu活泼，Cu与烧碱溶液不反应；

②若A为铜片，B为石墨，电解质为FeCl3溶液，Cu失电子作负极、石墨作正极，负极上铜失电子生成铜离子、使金属Cu的质量减小，正极上铁离子得电子生成亚铁离子，结合电极反应式分析电极质量变化。

(1)①相同通条件下，反应速率越大，相同时间内收集的气体越多，0～1 min收集气体100 mL、1～2 min收集气体140 mL、2～3 min收集气体224 mL、3～4 min收集气体112 mL、4～5 min收集气体44 mL，可见：在2～3 min收集气体体积最多，故2～3 min时间内反应速率最大；

②A．加入KCl溶液，使溶液中c(H+)降低，反应速率降低，且氢离子总物质的量不变，生成氢气总量不变，A符合题意；

B．加入浓盐酸溶液，使溶液中c(H+)增大，化学反应速率增大，且氢离子总物质的量增加，使生成氢气总量增大，B不符合题意；

C．加入蒸馏水，使溶液中c(H+)减小，反应速率降低，且氢离子总物质的量不变，生成氢气总量不变，C符合题意；

D．加入CuSO4溶液，Zn和铜离子发生置换反应生成Cu，Zn与置换产生的Cu和稀盐酸构成了原电池而加快反应速率，D不符合题意；

故合理选项是AC；

(2)①铝片和铜片用导线相连，插入浓硝酸中，由于在室温下Al遇浓硝酸会发生钝化，不能进一步发生反应，因此Cu作负极、Al作正极，Cu失电子生成Cu2+，负极Cu电极反应为Cu-2e-=Cu2+；在正极Al电极上，溶液中的得到电子，被还原产生NO2气体，正极的反应式为：+e-+2H+=NO2↑+H2O；铝片和铜片用导线相连，插入烧碱溶液中，Al失去电子，在碱性溶液中以存在，则Al作负极、Cu为正极，故合理选项是B；

②若A为铜片，B为石墨，电解质为FeCl3溶液，在溶液中发生反应：Cu+2FeCl3=2FeCl2+CuCl2，可知：Cu失电子作负极、石墨作正极，负极上铜失电子生成铜离子，使负极Cu电极的质量不断减小；正极上溶液中的Fe3+得电子生成Fe2+，则正极B的电极方程式为：Fe3++e-=Fe2+。