Question

甲同学用图1所示实验装置测定锌与稀硫酸反应的速率

(1)甲同学测得产生H₂体积与反应时间的关系如图3所示，该条件下气体摩尔体积为25 L·mol^-1 ，溶液体积为40 mL，在20 s内用Zn²⁺浓度表示的平均反应速率v(Zn²⁺)=_____________mol·(L·s)^-1。

(2)实际测定中发现在t₁到t₂时段，H₂的体积变化如图3所示，试分析变化的原因:________

(3)乙同学认为图1装置中硫酸溶液的体积对H₂的体积测定存在一定的影响 ,将实验装置进行如图2所示改进,结果发现产生氢气的速率发生明显变化，分析可能的原因________

Answer

0.0025 温度降低，气体体积减小 形成Cu-Zn原电池，加快了反应速率

【解析】

(1)根据v=来计算化学反应速率；

(2)观察到锌与稀硫酸反应初期，反应放热，温度升高，反应速率加快；反应进行一定时间后，酸中氢离子浓度减小，反应速率减慢，在金属锌和硫酸的反应中，接近反应的最后阶段，由于气体的热胀冷缩性质，会发现气体的体积突然减小；

(3)改进后，硫酸、铜和锌形成原电池。

(1)根据金属锌和硫酸反应的实质是：Zn+2H＋=Zn2＋+H2↑，产生氢气50mL时，n(H2)物质的量是=0.020mol，等于锌离子的物质的量，在20 s内用Zn2+浓度表示的平均反应速率v(Zn2+)=== 0.0025mol·(L·s)-1。故答案为：0.0025；

(2)在金属锌和硫酸的反应中，接近反应的最后阶段，由于气体的热胀冷缩性质，会发现气体的体积突然减小，所以气体体积变化的原因：温度降低，气体体积减小，故答案为：温度降低，气体体积减小；

(3)改进后，硫酸、铜和锌形成原电池，产生氢气的速率发生明显变化，所以可能的原因形成Cu-Zn原电池，加快了反应速率，故答案为：形成Cu-Zn原电池，加快了反应速率。