Question

某学生为探究锌与盐酸反应过程中的速率变化，在时，向100 mL 2 mol·L^-1盐酸中加入过量的锌粉，测得氢气体积(已换算成标准状况)累计值如下：

时间(min)	1	2	3	4	5
氢气体积(mL)	50	120	232	290	310

(1)①在2~3 min时间段内，用盐酸的浓度变化表示的反应速率为_______.

②在0~5min内，反应速率最大的时间段是___(填 “1~2 min”、“2~3 min”或“3~4 min”)。

(2)若完全反应后放出15.2 kJ的热量，则反应Zn(s) + 2HCl(aq)=ZnCl₂(aq) + H₂(g)的△H=____

(3)为了减缓反应速率但不减少产生气体的量，可向反应物中分别加入等体积的下列液体，你认为可行的是_______(填字母)。

a. 蒸馏水    b. Na₂CO₃溶液     c.  NaNO₃溶液

(4)为了加快反应速率但不减少产生气体的量，某同学向反应物中加入了少量CuSO₄固体，该同学操作____(填 “合理”或“不合理”)，理由是_______

Answer

0.1 mol·L-1·min-1 2~3min -152 kJ·mol-1 a 合理 锌和置换出的铜构成原电池，加快反应速率，且锌过量，不影响生产气体的量(答案合理即可)

【解析】

(1)①根据氢气的体积计算消耗HCl的物质的量，再根据速率公式进行计算；

②相同时间段内，生成气体越多，反应速率越快；

(2)根据热化学方程式的意义计算反应热；

(3)根据影响反应速率的因素以及物质的化学性质分析解答；

(4)根据原电池原理的应用分析解答。

(1)①在2~3 min时间段内，生成氢气物质的量为，根据关系式2HCl～H2，可知该时间段内消耗盐酸的物质的量为0.01mol，则在2~3 min时间段内，用盐酸的浓度变化表示的反应速率为；

②在1～2 min、2～3 min、3～4 min时间段中，产生气体的体积分别为70mL、112mL、68mL，相同时间段内，生成气体越多，反应速率越快，由此可知反应速率最大的时间段为2～3min；

(2)盐酸中HCl的物质的量为，由此可知，消耗0.2molHCl放出15.2 kJ的热量，则消耗2molHCl时，放出152 kJ的热量，故反应Zn(s) + 2HCl(aq)=ZnCl2(aq) + H2(g)的△H= -152 kJ·mol-1；

(3)a. 在盐酸中加入蒸馏水，氢离子浓度减小，反应速率减慢，但是氢离子物质的量不变，故不减少产生氢气的量，故a可行；

b. 在盐酸中加入Na2CO3溶液，Na2CO3与盐酸反应生成二氧化碳和水，减小了氢离子物质的量，故会减少氢气的量，故b不可行；

c. 在盐酸中加入NaNO3溶液，硝酸根在酸性环境下表现强氧化性，生成NO，而不生成氢气，故c不可行；

(4)为了加快反应速率但不减少产生气体的量，某同学向反应物中加入了少量CuSO4固体，因为锌和置换出的铜构成原电池，加快反应速率，且锌过量，不影响生产气体的量故该同学的操作合理。