Question

把在空气中久置的铝片5.0g投入盛有500mL 0.5mol·L-1硫酸溶液的烧杯中，该铝片与硫酸反应产生氢气的速率与反应时间可用如右的坐标曲线来表示，回答下列问题：

【小题1】曲线由0→a段不产生氢气的原因＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿，
有关的离子方程式为＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿；
【小题2】曲线由a→b段产生氢气的速率较慢的原因＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿；
【小题3】曲线由b→c段，产生氢气的速率增加较快的主要原因＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿；
【小题4】曲线由c以后，产生氢气的速率逐渐下降的主要原因＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。

Answer 1

【小题1】铝片表面有氧化铝，硫酸首先与表面的氧化铝反应；
Al₂O₃ + 6H⁺ = 2Al³⁺ + 3H₂O；
【小题2】开始时，硫酸与铝片只有部分作用，溶液温度低；
【小题3】反应放出的热量使溶液的温度升高而加快反应速率；
【小题4】随着反应的进行，硫酸溶液浓度下降。

解析【小题1】铝属于活泼的金属，其表面被氧化生成了一层致密的氧化铝，所以投入到硫酸中，硫酸首先与表面的氧化铝反应，然后再和单质铝反应生成氢气，反应式为Al₂O₃ + 6H⁺ = 2Al³⁺ + 3H₂O。
【小题2】由于开始反应时溶液的温度比较低，反应速率就慢。
【小题3】因为铝和硫酸反应属于放热反应，随着反应的进行，溶液的温度逐渐升高，所以反应速率逐渐加快。
【小题4】当反应进行到一定程度时硫酸的浓度降低，即此时浓度的影响超过了温度对反应速率的影响，所以反应速率要逐渐降低。