Question

把在空气中久置的铝片5.0 g投入盛有 500mL0.5 mol·L^-1硫酸溶液的烧杯中，该铝片与硫酸反应产生氢气的速率与反应时间可用如右的坐标曲线来表示，回答下列问题：

(1)曲线由0→a段不产生氢气的原因___________,有关反应的离子方程式为_______________；

(2)曲线由a→b段产生氢气的速率较慢的原因___________，有关的化学方程式______________；

(3)曲线由b→c段，产生氢气的速率增加较快的主要原因________________；

(4)曲线由c以后，产生氢气的速率逐渐下降的主要原因___________________。

Answer

铝片表面有氧化铝，硫酸首先与表面的氧化铝反应。 Al2O3+6H+==2Al3++3H2↑ 反应开始，温度较低且只有部分硫酸与铝片作用 2Al +3 H2SO4=Al2(SO4)3 +H2↑ 由于铝片与硫酸反应放出热量使溶液温度升高，反应速率加快 随反应进行，硫酸浓度下降

【解析】

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，后来，氢离子浓度减小，则反应速率减小，以此来解答。

(1)曲线由0→a段不产生氢气是因氧化铝与硫酸反应生成硫酸铝和水，离子反应为Al2O3+6H+=2Al3++3H2O；

(2)曲线由a→b段产生氢气的速率较慢是因开始时温度较低，反应速率较慢，发生2Al+3H2SO4=Al2(SO4)3+3H2↑；

(3)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；

(4)曲线由c以后，产生氢气的速率逐渐下降的主要原因硫酸浓度下降，氢离子浓度减小，反应速率减小。