Question

7．金属铝和铁在生产生活中有着非常广泛的应用．
（1）性质活泼的铝在空气中能稳定存在的原因是铝常温下与氧气反应，表面形成致密的氧化膜．
（2）写出如图1所示铝热反应的化学方程式2Al+Fe₂O₃$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$Al₂O₃+2Fe．
（3）某研究小组为比较铝和铁的金属性强弱，设计了如图2使用注射器的实验．

步骤如下：
Ⅰ．取150mL规格的注射器2个（甲、乙），洗涤干净后，晾干．
Ⅱ．分别在甲、乙注射器内放入1.0g 细的铁丝和 1.0g薄的铝片（铁丝和铝片均已除去氧化膜），将注射器活塞压至底部，排除空气．
Ⅲ．用甲、乙注射器同时吸取30mL 1.0mol/L的稀盐酸，之后用胶帽密封．
Ⅳ．观察、记录并比较注射器活塞向外移动的速度，以判断铁、铝的活泼性．
实验结果：铁比铝的反应速率还要快．这显然与理论不符．
①结果分析：造成实验结果跟理论不符的主要原因可能是某一实验条件控制有误．请你简要指出：铁丝与铝片的表面积不相同．
②对甲装置的记录显示，从实验开始到2min末，共收集到H₂ 67.2mL（已进行干燥处理并折算为标准状况），反应前后溶液体积变化忽略不计，该时间段内平均反应速率c（HCl）=0.10mol．L^-1．min^-1．
③对甲和乙实验的记录均显示，开始反应后，产生H₂的速率呈现先增大、后减缓的趋势，图3定性表达了该过程．则t₁～t₂反应速率增大的主要影响因素是反应放热使体系温度升高，t₂～t₃反应速率逐渐减小的主要影响因素是盐酸浓度降低．

Answer 1

分析 （1）铝在空气中能被氧化氧化生成致密的氧化膜；
（2）铝和氧化铁在高温条件下发生铝热反应生成氧化铝和铁；
（3）①根据影响反应速率的因素判断；
②铁和盐酸产生氢气，根据氢气的体积可求得盐酸的浓度变化，根据v=$\frac{△c}{△t}$计算反应速率；
③铁和盐酸产生氢气，是放热反应，根据影响反应速率的因素分析答题．

解答 解：（1）铝常温下与氧气反应，表面形成致密的氧化膜，所以铝在空气中能稳定存在，
故答案为：铝常温下与氧气反应，表面形成致密的氧化膜；
（2）铝和氧化铁在高温条件下发生铝热反应生成氧化铝和铁，反应方程式为2Al+Fe₂O₃$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$ Al₂O₃+2 Fe，
故答案为：2Al+Fe₂O₃$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$ Al₂O₃+2 Fe；
（3）①甲、乙注射器内放入的铁和铝的质量相等，但两种金属的形状不同，铁丝的表面积要比铝片的大，表面积越大，反应速率越大，所以会造成实验结果跟理论不符的现象，
故答案为：铁丝与铝片的表面积不相同；
②铁和盐酸产生氢气，产生H₂ 67.2mL即0.003mol，消耗盐酸的物质的量为0.006mol，所以盐酸的浓度变化为$\frac{0.006mol}{3.0×1{0}^{-2}L}$=0.2mol/L，所以平均反应速率=$\frac{△c}{△t}$=$\frac{0.2mol/L}{2min}$=0.10 mol．L^-1．min^-1，
故答案为：0.10 mol．L^-1．min^-1；
③铁和盐酸产生氢气，是放热反应，会使反应体系温度升高，温度越高反应速率越大，随着反应的进行，反应物盐酸的浓度会下降，反应速率下降，所以产生H₂的速率呈现先增大、后减缓的趋势，
故答案为：反应放热使体系温度升高；盐酸浓度降低．

点评 本题考查了化学反应速率的影响因素，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．