Question

(10分)成都七中文藝青年小組進行了關于“活潑金屬與酸反應”的實驗，得出了一些有趣的想法，請你幫助他們，完成一些判斷。將5.4g鋁片投入500mL 0.5 mol·L^-1的硫酸溶液中，下圖為反應產氫速率與反應時間的關系圖。

（1）關于圖像的描述不正確的是_③_____(2分)
①a→c段產生氫氣的速率增加較快可能是表面的氧化膜逐漸溶解，加快了反應的速率
②a→c段產生氫氣的速率增加較快可能是該反應放熱，導致溫度升高，加快了反應
③c以后，產生氫氣的速率逐漸下降可能是鋁片趨于消耗完全
（2）書寫O→a段所對應的離子方程式____________________________________(2分)
（3）若其他條件不變，現換用500mL1mol·L^-1鹽酸，產生氫氣速率普遍較使用500mL 0.5mol·L^-1硫酸的快，可能的原因是_②④_______(2分)
①鹽酸中c(H⁺)的濃度更大      ②Cl^—有催化作用     ③SO₄^2—有催化作用
④SO₄^2—有阻化作用            ⑤Al³⁺有催化作用
（4）根據所學，若要加快鋁片與硫酸溶液制H₂的反應速率，小組成員提出一系列方案，比如：①加入某種催化劑；②滴加少量CuSO₄溶液；③將鋁片剪成100條；④增加硫酸的濃度至18mol/L；⑤加入蒸餾水；⑥加入少量KNO₃溶液；⑦_____________。(2分)
其中，你認為不合理的方案有_____________(2分)，并請你再補充一種合理方案，填入空白⑦處。

Answer 1

（1）③（2分） （2）Al₂O₃+6H⁺="2" Al³⁺+3H₂O（2分）  
（3）②④（2分） （4）⑦升高溫度（2分）    ④⑤⑥（2分）

（1）在反應的后期，由于硫酸的濃度逐漸降低，導致反應速率逐漸降低。鋁是固體，其質量多少不能影響反應速率，所以③是錯誤的，其余都是正確的，答案選③.
(2)鋁是活潑的金屬極易被氧化生成一層致密的氧化膜，所以開始沒有氫氣此時，是因為硫酸和氧化鋁反應導致的，方程式為Al₂O₃+6H⁺="2" Al³⁺+3H₂O。
（3）根據濃度可知氫離子的濃度是相同的，所以①不正確，反應中都生成鋁離子，④不正確。由于酸中陰離子是不同的，鹽酸反應快，這說明Cl^—有催化作用，或者是SO₄^2—有阻化作用，答案選②④。
（4）考查外界條件對反應速率的影響。一般增大反應物的濃度、升高溫度、或加入催化劑、或提高原電池反應、或增大反應物的接觸面積等都能加快反應速率。濃硫酸和鋁不能產生氫氣，④不正確，⑤是稀釋降低氫離子濃度，反應速率降低。在酸性溶液中，硝酸鉀能和鋁反應但產生的氣體是NO，而不是氫氣，所以⑥不正確。