Question

【题目】把在空气中久置的镁条7.2 g投入盛有500 mL 0.5 mol·L－1硫酸溶液的烧杯中，镁条与硫酸反应产生氢气的速率与反应时间如图所示，回答下列问题：

(1)曲线由0→a段不产生氢气的原因________，有关的离子方程式为______________；

(2)曲线由b→c段，产生氢气的速率逐渐增大的主要原因________________；

(3)曲线由c以后，产生氢气的速率逐渐下降的主要原因________________。

(4)在b到c这段时间内，收集到氢气V L(标准状况)，则这段时间内用硫酸表示的平均速率为________mol/(L·s)(假设反应前后溶液体积不变)。

(5)对于足量镁条和100 mL 2 mol/L硫酸生成氢气的反应，下列措施能减缓反应速率，但又不影响生成氢气的总量的是________。

①加NaOH固体；②加BaCl2溶液；③加KNO3溶液；④加H2O；⑤加CH3COONa固体；⑥加小苏打溶液；⑦加少量CuSO4溶液；⑧加Na2SO4溶液；⑨将2 mol/L硫酸换成160 mL 2.5 mol/L的盐酸；⑩将镁条换成镁粉。

Answer 1

【答案】镁条表面有氧化镁，硫酸首先和与表面的氧化镁反应，不产生氢气 MgO＋2H＋=Mg2＋＋H2O 镁和硫酸反应放出的热量使溶液温度升高而加快反应速率 随着反应的进行，硫酸的浓度逐渐变小，该因素变为影响反应速率的主要因素，使反应速率减小 ②④⑤⑧⑨

【解析】

(1)根据镁条表面有氧化镁，硫酸首先和与表面的氧化镁反应，不产生氢气进行分析；

(2) （3）根据反应过程中有硫酸的浓度变化和反应体系的温度变化分析；

(4)根据氢气的生成量计算硫酸的消耗量，从而计算速率。

(5)根据过程中氢离子的浓度和氢离子的物质的量的变化进行分析，注意原电池等影响。

(1)镁条表面有氧化镁，硫酸首先和与表面的氧化镁反应，不产生氢气，所以开始没有气体产生，反应的离子方程式为：MgO＋2H＋=Mg2＋＋H2O；

(2) 随着反应的进行，硫酸的浓度减小，反应放热，温度升高，b→c段反应速率加快，说明是镁和硫酸反应放出的热量使溶液温度升高而加快反应速率；

(3) 随着反应的进行，硫酸的浓度逐渐变小，反应放热，温度升高，c后反应速率减慢，说明该阶段浓度为影响反应速率的主要因素，使反应速率减小；

(4) 在b→c段时间内，收集到氢气V L(标准状况)，即氢气的物质的量为mol，则硫酸的消耗的物质的量为mol，浓度改变量为mol/L，反应速率为 mol/(L·min)；

(5) ①加NaOH固体消耗硫酸，H+物质的量和浓度都减小，反应速率减慢，产生氢气的量减小；②加BaCl2溶液，反应生成硫酸钡沉淀和盐酸，溶液的体积变大，氢离子浓度减小，速率减慢，不影响氢气的量；③加KNO3溶液，NO3-酸性条件下具有强氧化性，与镁反应不产生氢气；④加H2O，硫酸浓度减小，速率减慢，不影响氢气的量；⑤加CH3COONa固体，与硫酸反应生成醋酸，氢离子浓度减小，速率减慢，不影响氢气的量；⑥加小苏打溶液，与硫酸反应生成硫酸钠、水和二氧化碳，H+物质的量和浓度都减小，反应速率减慢，产生氢气的量减小；⑦加少量CuSO4溶液，镁和硫酸铜反应生成铜，形成原电池，反应速率加快；⑧加Na2SO4溶液，硫酸浓度减小，速率减慢，不影响氢气的量；⑨将2 mol/L硫酸换成160 mL 2.5 mol/L的盐酸，氢离子浓度减小，但氢离子总量不变，速率减慢，不影响氢气的总量；⑩将镁条换成镁粉，反应速率加快。故速率减慢不影响氢气的量的为：②④⑤⑧⑨。