Question

3．某研究小组为比较Al和Fe的金属性强弱，设计了图1所示的装置．
（1）甲中锥形瓶内盛放的液体是稀硫酸或稀盐酸．
（2）若要比较产生气体的快慢，可以比较相同时间内产生气体的体积，也可以比较产生相同体积的气体所需时间的长短．
（3）为了确保“Al和Fe的金属活动性不同是导致产生气体速率不同的唯一原因”，实验时需要控制好反应条件．实验时除需保证甲中液体的体积、物质的量浓度和温度相同外，还需保证Al和Fe表面积相同．

（4）某兴趣小组同学利用氧化还原反应：2KMnO₄+10FeSO₄+8H₂SO₄═2MnSO₄+5Fe₂（SO₄）₃+K₂SO₄+8H₂O设计如图2原电池，其中甲、乙两烧杯中各物质的物质的量浓度均为1mol•L^-1，盐桥中装有饱和K₂SO₄溶液．回答下列问题：（注：盐桥常出现在原电池中，是由琼脂和和K₂SO₄溶液构成的，用来在两种溶液中转移电子．）
（i）发生氧化反应的烧杯是乙（填“甲”或“乙”）．
（ii）外电路的电流方向为：从a到b．（填“a”或“b”）
（iii）电池工作时，盐桥中的SO${\;}_{4}^{2-}$移向乙（填“甲”或“乙”）烧杯．
（iv）甲烧杯中发生的电极反应式为MnO₄^-+8H⁺+5e^-═Mn²⁺+4H₂O．

Answer 1

分析 （1）根据金属和酸反应的快慢判断金属性强弱；
（2）根据v=$\frac{△V}{△t}$分析；
（3）影响化学反应速率的因素有温度、压强、浓度、催化剂、表面积等，据此分析；
（4）由2KMnO₄+10FeSO₄+8H₂SO₄═2MnSO₄+5Fe₂（SO₄）₃+K₂SO₄+8H₂O可知，Mn元素的化合价降低，得到电子，Fe元素的化合价升高，失去电子，则b为负极，a为正极，结合原电池中负极发生氧化反应，电流从正极流向负极，阴离子向负极移动来解答．

解答 解：（1）根据金属和酸反应置换氢的难易判断金属性强弱，故甲中应为稀盐酸或稀硫酸，
故答案为：稀硫酸或稀盐酸；
（2）由v=$\frac{△V}{△t}$可知，反应速率与气体的体积和时间有关，所以一种是固定体积比较时间，另一种是固定时间比较体积，
故答案为：产生相同体积的气体所需时间的长短；
（3）影响化学反应速率的因素有反应物的浓度、溶液的温度、固体的表面积等，所以还需保证Al和Fe表面积相同，
故答案为：Al和Fe表面积相同；
（4）由2KMnO₄+10FeSO₄+8H₂SO₄═2MnSO₄+5Fe₂（SO₄）₃+K₂SO₄+8H₂O可知，Mn元素的化合价降低，得到电子，Fe元素的化合价升高，失去电子，则b为负极，a为正极，
（i）b为负极，则乙烧杯中发生氧化反应，
故答案为：乙；
（ii）由上述分析可知，a为正极，电流由正极流向负极，即从a流向b，
故答案为：a；b；
（iii）阴离子向负极移动，则盐桥中的SO₄^2-移向乙烧杯中，
故答案为：乙；
（iv）甲烧杯中发生还原反应，Mn元素的化合价降低，电极反应为MnO₄^-+8H⁺+5e^-═Mn²⁺+4H₂O，
故答案为：MnO₄^-+8H⁺+5e^-═Mn²⁺+4H₂O．

点评 本题考查了测气体的反应速率的方法，理解所学知识要点，通过比较、分析是解答的关键，注意外界条件影响化学反应速率，但决定化学反应速率的是物质本身的性质，题目难度中等．