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某化学研究性小组在用铝与稀硫酸的反应制氢气的实验时发现,如果把在空气中放置一段时间的5.0g铝片放入圆底烧瓶中,然后通过分液漏斗加入500mL 0.5mol/L硫酸溶液,充分反应后,该小组同学根据记录数据得到了产生氢气的速率与反应时间的关系图象(如图所示),请你帮助该小组同学回答下列问题:
(1)曲线OA段不产生氢气的原因是______,有关的离子反应方程式为______
(2)曲线BC段产生氢气的速率突然加快的主要原因是______
(3)点C以后产生氢气的速率逐渐减小的主要原因是______
(4)从理论上分析该小组同学能收集到氢气的体积为(标准状况下)______
【答案】硫酸首先与铝片表面的Al2O3反应; Al2O3+6H+=2Al3++3H2O;
(2)金属和酸的反应是放热反应,所以该反应放热,使溶液的温度升高,升高温度,化学反应速率加快.
故由于反应放出的热量使溶液温度升高而使反应速率加快了;
(3)随着反应的进行,溶液中的氢离子浓度逐渐降低,所以反应速率逐渐减小;
故随着反应的进行,硫酸溶液的浓度逐渐下降;
(4)设稀硫酸完全反应需要金属铝xg.
2Al+3H2SO4=Al2(SO43+3H2
54g  3mol
xg   0.5L×0.5mol/L
所以x=4.5<5,故金属铝过量,应以稀硫酸为标准计算生成的氢气体积.
设生成氢气的体积为y.
2Al+3H2SO4=Al2(SO43+3H2
    3mol             67.2L
   0.5L×0.5mol/L     y
y=5.6L    
故5.6 L.
【解答】 分析:(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,根据氧化铝的性质分析;
(2)金属和酸的反应是放热反应,根据温度对化学反应速率的影响分析;
(3)溶液的浓度影响化学反应速率;
(4)先根据金属和酸的量进行过量计算,再根据不足量的物质作标准计算生成的气体;
解答:解:(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,氧化铝和稀硫酸反应生成氯化铝和水,所以离子方程式为Al2O3+6H+=2Al3++3H2O;
故答案为:硫酸首先与铝片表面的Al2O3反应; Al2O3+6H+=2Al3++3H2O;
(2)金属和酸的反应是放热反应,所以该反应放热,使溶液的温度升高,升高温度,化学反应速率加快.
故答案为:由于反应放出的热量使溶液温度升高而使反应速率加快了;
(3)随着反应的进行,溶液中的氢离子浓度逐渐降低,所以反应速率逐渐减小;
故答案为:随着反应的进行,硫酸溶液的浓度逐渐下降;
(4)设稀硫酸完全反应需要金属铝xg.
2Al+3H2SO4=Al2(SO43+3H2
54g  3mol
xg   0.5L×0.5mol/L
所以x=4.5<5,故金属铝过量,应以稀硫酸为标准计算生成的氢气体积.
设生成氢气的体积为y.
2Al+3H2SO4=Al2(SO43+3H2
    3mol             67.2L
   0.5L×0.5mol/L     y
y=5.6L    
故答案为:5.6 L.
点评:本题考查了根据图象分析外界条件对化学反应速率的影响等知识点,难度不大,易错的是(4)题,注意先进行过量计算,再根据不足量的物质为标准进行计算.