Question

【題目】把在空氣中久置的鎂條7.2 g投入盛有500 mL 0.5 mol·L－1硫酸溶液的燒杯中，鎂條與硫酸反應產生氫氣的速率與反應時間如圖所示，回答下列問題：

(1)曲線由0→a段不產生氫氣的原因________，有關的離子方程式為______________；

(2)曲線由b→c段，產生氫氣的速率逐漸增大的主要原因________________；

(3)曲線由c以后，產生氫氣的速率逐漸下降的主要原因________________。

(4)在b到c這段時間內，收集到氫氣V L(標準狀況)，則這段時間內用硫酸表示的平均速率為________mol/(L·s)(假設反應前后溶液體積不變)。

(5)對于足量鎂條和100 mL 2 mol/L硫酸生成氫氣的反應，下列措施能減緩反應速率，但又不影響生成氫氣的總量的是________。

①加NaOH固體；②加BaCl2溶液；③加KNO3溶液；④加H2O；⑤加CH3COONa固體；⑥加小蘇打溶液；⑦加少量CuSO4溶液；⑧加Na2SO4溶液；⑨將2 mol/L硫酸換成160 mL 2.5 mol/L的鹽酸；⑩將鎂條換成鎂粉。

Answer 1

【答案】鎂條表面有氧化鎂，硫酸首先和與表面的氧化鎂反應，不產生氫氣 MgO＋2H＋=Mg2＋＋H2O 鎂和硫酸反應放出的熱量使溶液溫度升高而加快反應速率 隨著反應的進行，硫酸的濃度逐漸變小，該因素變為影響反應速率的主要因素，使反應速率減小 ②④⑤⑧⑨

【解析】

(1)根據鎂條表面有氧化鎂，硫酸首先和與表面的氧化鎂反應，不產生氫氣進行分析；

(2) （3）根據反應過程中有硫酸的濃度變化和反應體系的溫度變化分析；

(4)根據氫氣的生成量計算硫酸的消耗量，從而計算速率。

(5)根據過程中氫離子的濃度和氫離子的物質的量的變化進行分析，注意原電池等影響。

(1)鎂條表面有氧化鎂，硫酸首先和與表面的氧化鎂反應，不產生氫氣，所以開始沒有氣體產生，反應的離子方程式為：MgO＋2H＋=Mg2＋＋H2O；

(2) 隨著反應的進行，硫酸的濃度減小，反應放熱，溫度升高，b→c段反應速率加快，說明是鎂和硫酸反應放出的熱量使溶液溫度升高而加快反應速率；

(3) 隨著反應的進行，硫酸的濃度逐漸變小，反應放熱，溫度升高，c后反應速率減慢，說明該階段濃度為影響反應速率的主要因素，使反應速率減�。�

(4) 在b→c段時間內，收集到氫氣V L(標準狀況)，即氫氣的物質的量為mol，則硫酸的消耗的物質的量為mol，濃度改變量為mol/L，反應速率為 mol/(L·min)；

(5) ①加NaOH固體消耗硫酸，H+物質的量和濃度都減小，反應速率減慢，產生氫氣的量減�。�②加BaCl2溶液，反應生成硫酸鋇沉淀和鹽酸，溶液的體積變大，氫離子濃度減小，速率減慢，不影響氫氣的量；③加KNO3溶液，NO3-酸性條件下具有強氧化性，與鎂反應不產生氫氣；④加H2O，硫酸濃度減小，速率減慢，不影響氫氣的量；⑤加CH3COONa固體，與硫酸反應生成醋酸，氫離子濃度減小，速率減慢，不影響氫氣的量；⑥加小蘇打溶液，與硫酸反應生成硫酸鈉、水和二氧化碳，H+物質的量和濃度都減小，反應速率減慢，產生氫氣的量減小；⑦加少量CuSO4溶液，鎂和硫酸銅反應生成銅，形成原電池，反應速率加快；⑧加Na2SO4溶液，硫酸濃度減小，速率減慢，不影響氫氣的量；⑨將2 mol/L硫酸換成160 mL 2.5 mol/L的鹽酸，氫離子濃度減小，但氫離子總量不變，速率減慢，不影響氫氣的總量；⑩將鎂條換成鎂粉，反應速率加快。故速率減慢不影響氫氣的量的為：②④⑤⑧⑨。