Question

高一化学题求正确书写步骤：在25℃时，向100ml含氯化氢14.6g的盐酸溶液里放入5.6g纯铁粉

在25℃时，向100ml含氯化氢14.6g的盐酸溶液里放入5.6g纯铁粉（不考虑反应前后溶液体积的变化）。反应开始至2min末收集到氢气1.12L(标准状况），在此之后，又经过4min，铁粉完全溶解。则：（1）在前2min内用FeCl2表示平均反映速率是多少。（2）在后4min内用HCl表示的平均反映速率是多少？（3）前2min与后4min相比，哪个速率较快？为什么？

Answer 1

5.6g纯铁粉物质的量为：5.6g ÷ 56g/mol = 0.1mol。
100ml含氯化氢14.6g的盐酸，含HCl为：14.6g ÷ 36.5g/mol = 0.4mol，其溶质的物质的量浓度为：0.4mol ÷ 0.1L = 4mol/L。
Fe + 2HCl = FeCl2 + H2↑
1 2 1 1
反应开始至2min末收集到氢气1.12L(标准状况），即产生H2：1.12L ÷ 22.4L/mol = 0.05mol。同时产生FeCl2为0.05mol，FeCl2物质的量浓度增大：0.05mol ÷ 0.1L = 0.5mol/L，用FeCl2表示平均反应速率为：0.5mol/L ÷ 2min = 0.25mol/(L·min)。同时消耗Fe物质的量为0.05mol，剩余Fe为：0.1mol - 0.05mol = 0.05mol。
在此之后，又经过4min，铁粉完全溶解。即剩余的0.05molFe完全反应，消耗HCl物质的量为：0.05mol × 2 = 0.1mol。HCl物质的量浓度减少：0.1mol ÷ 0.1L = 1mol/L。用HCl表示的平均反应速率为：1mol/L ÷ 4min = 0.25mol/(L·min)，而换成用FeCl2来表示，则为：0.25mol/(L·min) ÷ 2 = 0.125mol/(L·min)。
可以看出前2min反应速率快。因为随着反应进行，反应物不断消耗，盐酸浓度下降，反应速率减慢。