Question

【题目】将一块质量为5.0 g的铝片投入盛有500 mL 0.5 mol·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的关系可用下图所示的曲线来表示,回答下列问题:

(1)曲线O→a段不产生氢气的原因是_______，有关反应的化学方程式为_________。

(2)曲线a→b段产生氢气的速率较慢的原因是_______。

(3)曲线b→c段产生氢气的速率增加较快的主要原因是________。

(4)曲线c点以后产生氢气的速率逐渐下降的主要原因是_______。

Answer 1

【答案】铝片表面有Al2O3,硫酸首先与Al2O3反应 2Al2O3+6H2SO4=2Al2(SO4)3+6H2O 氧化膜未完全反应掉,铝与硫酸接触的表面积较小 反应放出的热量使溶液的温度升高而加快反应速率 随着反应的进行,硫酸溶液的浓度下降

【解析】

由图可知，开始不生成氢气，为氧化铝与硫酸的反应，然后Al与硫酸反应生成氢气，开始温度较低，由于反应放热，则温度升高反应速率加快，后来氢离子浓度减小，则反应速率减小。

（1）铝是活泼性较强的金属，能迅速和空气中的氧气反应生成氧化铝，氧化铝首先稀硫酸反应生成硫酸铝和水，不产生H2，方程式为2Al2O3+6H2SO4=2Al2（SO4）3+6H2O，故答案为：铝片表面有Al2O3，硫酸首先与Al2O3反应；2Al2O3+6H2SO4=2Al2（SO4）3+6H2O；

（2）曲线a→b段产生氢气的速率较慢的原因是氧化膜未完全反应掉，铝与硫酸接触的表面积较小，故答案为：氧化膜未完全反应掉，铝与硫酸接触的表面积较小；

（3）金属和酸的反应是放热反应，使溶液的温度升高，温度升高是影响反应速率的主要因素，化学反应速率加快，故答案为：反应放出的热量使溶液的温度升高而加快反应速率；

（4）随着反应的进行，溶液中的氢离子浓度逐渐降低，氢离子浓度是影响化学反应速率的主要因素，所以反应速率逐渐减小，故答案为：随着反应的进行，硫酸溶液的浓度下降。