(10分)成都七中文艺青年小组进行了关于“活泼金属与酸反应”的实验,得出了一些有趣的想法,请你帮助他们,完成一些判断。将5.4g铝片投入500mL 0.5 mol·L-1的硫酸溶液中,下图为反应产氢速率与反应时间的关系图。
(1)关于图像的描述不正确的是_③_____(2分)
①a→c段产生氢气的速率增加较快可能是表面的氧化膜逐渐溶解,加快了反应的速率
②a→c段产生氢气的速率增加较快可能是该反应放热,导致温度升高,加快了反应
③c以后,产生氢气的速率逐渐下降可能是铝片趋于消耗完全
(2)书写O→a段所对应的离子方程式____________________________________(2分)
(3)若其他条件不变,现换用500mL1mol·L-1盐酸,产生氢气速率普遍较使用500mL 0.5mol·L-1硫酸的快,可能的原因是_②④_______(2分)
①盐酸中c(H+)的浓度更大 ②Cl—有催化作用 ③SO42—有催化作用
④SO42—有阻化作用 ⑤Al3+有催化作用
(4)根据所学,若要加快铝片与硫酸溶液制H2的反应速率,小组成员提出一系列方案,比如:①加入某种催化剂;②滴加少量CuSO4溶液;③将铝片剪成100条;④增加硫酸的浓度至18mol/L;⑤加入蒸馏水;⑥加入少量KNO3溶液;⑦_____________。(2分)
其中,你认为不合理的方案有_____________(2分),并请你再补充一种合理方案,填入空白⑦处。
(1)③(2分) (2)Al2O3+6H+="2" Al3++3H2O(2分)
(3)②④(2分) (4)⑦升高温度(2分) ④⑤⑥(2分)
(1)在反应的后期,由于硫酸的浓度逐渐降低,导致反应速率逐渐降低。铝是固体,其质量多少不能影响反应速率,所以③是错误的,其余都是正确的,答案选③.
(2)铝是活泼的金属极易被氧化生成一层致密的氧化膜,所以开始没有氢气此时,是因为硫酸和氧化铝反应导致的,方程式为Al2O3+6H+="2" Al3++3H2O。
(3)根据浓度可知氢离子的浓度是相同的,所以①不正确,反应中都生成铝离子,④不正确。由于酸中阴离子是不同的,盐酸反应快,这说明Cl—有催化作用,或者是SO42—有阻化作用,答案选②④。
(4)考查外界条件对反应速率的影响。一般增大反应物的浓度、升高温度、或加入催化剂、或提高原电池反应、或增大反应物的接触面积等都能加快反应速率。浓硫酸和铝不能产生氢气,④不正确,⑤是稀释降低氢离子浓度,反应速率降低。在酸性溶液中,硝酸钾能和铝反应但产生的气体是NO,而不是氢气,所以⑥不正确。