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。某同学为了探究锌与盐酸反应过程中的速率变化，在 400mL 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/min	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”或“1～2”或“2～3”或“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若 A 为铝，B 为镁，电解质为稀硫酸溶液，则负极材料是_______(填“铝片”或“镁片”)。

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。写出铜电极的电极反应式：____；若该电池反应消耗了 0.1mol FeCl₃， 则转移电子的数目为 _____。

Answer

2～3 AC 镁片 Cu-2e-=Cu2+ 0.1NA

【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，可以采用降低氢离子浓度的方法实现；

(2)①将铝片和镁片用导线相连，电解质为稀硫酸溶液，镁比铝活泼，镁作负极；

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转移电子数目。

(1)①相同条件下，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，由此可见在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及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若 A 为铝，B 为镁，电解质为稀硫酸溶液，因镁比铝活泼，则负极材料是镁片；

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，根据方程式可知，Cu为负极，Cu失电子生成铜离子，铜电极的电极反应式为Cu-2e-=Cu2+；在正极上，溶液中的Fe3+得电子生成Fe2+，则正极B的电极反应式为Fe3++e-=Fe2+，根据正极的电极反应式可知，当该电池反应消耗了 0.1mol FeCl3时，转移电子的物质的量为0.1mol，数目为0.1NA。