Question

I.燃料电池的工作原理是将燃料和氧化剂(如O₂)反应所放出的化学能直接转化为电能。现设计一燃料电池，以电极a为正极，电极b为负极，氢气为燃料，采用酸性溶液为电解液；则氢气应通入____极 (填a或b)。a极发生电极反应式为:____________

II.某学生为了探究锌与盐酸反应过程中的速率变化，他在100mL稀盐酸中加入足量的锌粉，用排水集气法收集反应放出的氢气，实验记录如下( 累计值，体积已换算成标准状态) :

(1)哪一时间段(指0~1、1~2、2~3、3~4、4~5 min)反应速率最大_______ ，原因是______________

(2)哪一时间段的反应速率最小________，原因是_________________________。

(3)求2~3分钟时间段以盐酸的浓度变化来表示的该反应速率( 设溶液体积不变)________

(4)如果反应太激烈，为了减缓反应速率而又不减少产生氢气的量，在盐酸中分别加入等体积的下列溶液:

A. 蒸馏水   B. NaCl溶液C. Na₂CO₃溶液D. CuSO₄溶液

可行的是(填编号)________

Answer

b 4H++O2+4e- =2H2O 2~3min 因该反应是放热反应，2~3min时温度高 4~5min 因为4~ 5min时H+浓度小 0.1mol·L-1·min-1 AB

【解析】

I.根据燃料电池的原理解析；

II.(1)先计算每个时间段的气体体积，然后根据相同条件下，气体体积与反应速率的关系判断反应速率大小，根据该反应与能量变化的关系判断速率变化原因；

(2)先计算每个时间段的气体体积，然后根据相同条件下，气体体积与反应速率的关系判断反应速率大小，根据浓度与化学反应速率的关系判断速率变化的原因；

(3)先求出气体的物质的量，然后计算盐酸变化的物质的量，利用速率公式计算即可；

(4)根据浓度、电解质的强弱对反应速率的影响判断。

I.现设计一燃料电池，以电极a为正极，电极b为负极，氢气为燃料，采用酸性溶液为电解液；反应中氢气作还原剂，发生氧化反应，则氢气应通入b极。a为正极，氧气在酸性条件下得电子生成水，a极发生电极反应式为:4H++O2+4e- =2H2O，故答案为：b；4H++O2+4e- =2H2O；

II.0～1 min、1～2 min、2～3 min、3～4 min、4～5min，各时间段的气体体积分别为：50 mL、70mL、112 mL、58 mL、20 mL。

(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；通过计算得，反应速率最大的时间段是2～3 min，；原因是：该反应是放热反应，温度越高，反应速率越大，故答案为：2~3min；因该反应是放热反应，2~3min时温度高；

(2)相同通条件下，反应速率越小，相同时间内收集的气体越少；通过计算得，反应速率最小的时间段是：4～5min；原因是：随着反应的进行，盐酸的浓度在减小，浓度越小，反应速率越慢，故答案为：4~5min；因为4~ 5min时H+浓度小；

(3)2～3 min生成氢气的体积是112 mL，得需要盐酸的物质的量为0.01mol。

所以v（HCl ）= =0.1mol·L-1·min-1，故答案为：0.1mol·L-1·min-1；

(4)改变化学反应速率的方法有：改变溶液的浓度、改变溶液的温度、改变固体的表面积等。

A．加蒸馏水，溶液的体积增大，浓度降低，反应速率减小，但生成的气体的量不变，故A正确；

B．加NaCl溶液，溶液的体积增大，浓度降低，反应速率减小，但生成的气体的量不变，故B正确；

C．加Na2CO3溶液，溶液的体积增大，盐酸的浓度降低，但盐酸和碳酸钠反应生成二氧化碳，氢气的量减小，故C错误；

D．加CuSO4溶液，能形成铜锌原电池，加快反应速率，故D错误；

故答案为：AB。