某同学利用铁与盐酸的反应,探究影响反应速率的因素(实验所用铁的质量相等且铁块的形状相同,盐酸均过量),实验设计如表:
实验编号 | 盐酸浓度/(mol·L-1) | 铁的状态 | 温度/K |
1 | 2.00 | 块状 | 293 |
2 | 4.00 | 块状 | 293 |
3 | 4.00 | 粉末 | 293 |
4 | 4.00 | 块状 | 313 |
回答下列问题:
(1)若四组实验均以收集到448 mL(标准状况)氢气为标准,则上述实验中还需要测定的数据是________。
(2)实验1和2是探究________对该反应速率的影响;实验________和________是探究温度对该反应速率的影响。
(3)根据实验测得的在不同时间t产生氢气体积V的数据,绘制得到图甲,则曲线c对应的实验组别可能是________。根据实验数据,该同学发现对于每一组实验,产生氢气的速率υ随时间t变化情况如图乙所示,其中t1~t2速率变化的主要原因是________。
(4)若上述实验所用盐酸体积均为250 mL,实验3反应进行2 min时收集到448 mL(标准状况)氢气,反应后溶液体积不变,则该条件下,该时间段内,以盐酸的浓度变化表示的平均反应速率υ(HCl)=________。
答案:
收集448 mL氢气所需的时间 盐酸的浓度 2 4 2 铁与盐酸反应放热,温度升高使反应速率加快 0.08 mol·L-1·min-1
【解析】
(1)实验已测定生成物气体的体积,测出其产生相同体积气体所需时间就可以求出该反应的速率;
(2)在研究某一外界条件对速率的影响时,其它条件应该相同,再对比不同条件的影响;
(3)根据温度、浓度、接触面积对反应速率的影响分别对应可得;
(4)利用υ(HCl)=计算。
(1)实验为探究影响反应速率的因素,若四组实验均以收集到448mL(标准状况下)氢气为标准,通过测定产生相同体积气体所需时间就可以求出该反应的速率,故还需要测定收集448mL氢气所需的时间;
(2)实验1和2的铁的状态、温度均相同,盐酸浓度不同,故为探究盐酸浓度对该反应速率的影响;实验2和4盐酸浓度、铁的状态相同,故为研究温度对该反应速率的影响;
(3)温度高的反应速率快,故4的速率最快,时间越短,为曲线a;温度、盐酸的浓度相同时,粉状铁与盐酸接触面积越大,反应速率越快,3为曲线b,2为曲线c;温度、铁块状态相同,盐酸浓度越小,反应速率越慢,1为曲线d,则曲线c对应的为2;t1~t2速率变化的主要原因为铁与盐酸反应为放热反应,温度升高使反应速率加快;
(4)448 mL(标准状况)氢气的物质的量为0.02mol,则消耗盐酸的物质的量为0.04mol,υ(HCl)==0.08 mol·L-1·min-1。