Question

某化學(xué)研究性小組在用鋁與稀硫酸的反應(yīng)制氫氣的實(shí)驗(yàn)時發(fā)現(xiàn)，如果把在空氣中放置一段時間的5.0g鋁片放入圓底燒瓶中，然后通過分液漏斗加入500mL 0.5mol/L硫酸溶液，充分反應(yīng)后，該小組同學(xué)根據(jù)記錄數(shù)據(jù)得到了產(chǎn)生氫氣的速率與反應(yīng)時間的關(guān)系圖象（如圖所示），請你幫助該小組同學(xué)回答下列問題：
（1）曲線OA段不產(chǎn)生氫氣的原因是

硫酸首先與鋁片表面的Al₂O₃反應(yīng)

，有關(guān)的離子反應(yīng)方程式為

Al₂O₃+6H⁺=2Al³⁺+3H₂O

；
（2）曲線BC段產(chǎn)生氫氣的速率突然加快的主要原因是

由于反應(yīng)放出的熱量使溶液溫度升高而使反應(yīng)速率加快了

；
（3）點(diǎn)C以后產(chǎn)生氫氣的速率逐漸減小的主要原因是

隨著反應(yīng)的進(jìn)行，硫酸溶液的濃度逐漸下降

；
（4）從理論上分析該小組同學(xué)能收集到氫氣的體積為（標(biāo)準(zhǔn)狀況下）

5.6L

．

Answer 1

分析：（1）鋁是活潑性較強(qiáng)的金屬，能迅速和空氣中的氧氣反應(yīng)生成氧化鋁，根據(jù)氧化鋁的性質(zhì)分析；
（2）金屬和酸的反應(yīng)是放熱反應(yīng)，根據(jù)溫度對化學(xué)反應(yīng)速率的影響分析；
（3）溶液的濃度影響化學(xué)反應(yīng)速率；
（4）先根據(jù)金屬和酸的量進(jìn)行過量計(jì)算，再根據(jù)不足量的物質(zhì)作標(biāo)準(zhǔn)計(jì)算生成的氣體；

解答：解：（1）鋁是活潑性較強(qiáng)的金屬，能迅速和空氣中的氧氣反應(yīng)生成氧化鋁，氧化鋁和稀硫酸反應(yīng)生成氯化鋁和水，所以離子方程式為Al₂O₃+6H⁺=2Al³⁺+3H₂O；
故答案為：硫酸首先與鋁片表面的Al₂O₃反應(yīng)； Al₂O₃+6H⁺=2Al³⁺+3H₂O；
（2）金屬和酸的反應(yīng)是放熱反應(yīng)，所以該反應(yīng)放熱，使溶液的溫度升高，升高溫度，化學(xué)反應(yīng)速率加快．
故答案為：由于反應(yīng)放出的熱量使溶液溫度升高而使反應(yīng)速率加快了；
（3）隨著反應(yīng)的進(jìn)行，溶液中的氫離子濃度逐漸降低，所以反應(yīng)速率逐漸減��；
故答案為：隨著反應(yīng)的進(jìn)行，硫酸溶液的濃度逐漸下降；
（4）設(shè)稀硫酸完全反應(yīng)需要金屬鋁xg．
2Al+3H₂SO₄=Al₂（SO₄）₃+3H₂↑
54g  3mol
xg   0.5L×0.5mol/L
所以x=4.5＜5，故金屬鋁過量，應(yīng)以稀硫酸為標(biāo)準(zhǔn)計(jì)算生成的氫氣體積．
設(shè)生成氫氣的體積為y．
2Al+3H₂SO₄=Al₂（SO₄）₃+3H₂↑
    3mol             67.2L
   0.5L×0.5mol/L     y
y=5.6L    
故答案為：5.6 L．

點(diǎn)評：本題考查了根據(jù)圖象分析外界條件對化學(xué)反應(yīng)速率的影響等知識點(diǎn)，難度不大，易錯的是（4）題，注意先進(jìn)行過量計(jì)算，再根據(jù)不足量的物質(zhì)為標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行計(jì)算．