Question

某研究性活动小组用镁粉、盐酸、醋酸设计了以下实验，对两种酸分别与镁粉反应的速率和电离平衡进行研究．实验装置图如图（夹持固定装置已略去），正确操作得到如表实验数据．

A烧瓶中	B烧瓶中	20℃、101kPa量筒（50ml）内气体体积	反应时间
			A瓶	B瓶
40ml0.1mol/L CH3COOH溶液	40ml0.1mol/L 盐酸溶液	5ml	t（a1）=155s	t（b1）=7s
		10ml	t（a2）=310s	t（b2）=16s
		15ml	t（a3）=465s	t（b3）=30s
		20ml	t（a4）=665s	t（b4）=34s

分析数据，观察实验装置图，回答下列问题：
（1）组装完成后，有同学发现该装置在设计上存在明显缺陷，根本无法完成实验，甚至存在危险，缺陷在于

 

，经小组研究后，稍作改进就可以继续实验了，改进方法是

 

．
（2）改进装置后，如何检查其中一侧装置的气密性

 

．
（3）欲准确配制100ml0.10mol/L的盐酸，除需要烧杯、酸式滴定管之外，还需要用到的玻璃仪器有

 

．
（4）t（a₁）＞t（b₁）的原因是

 

．
（5）请解释t（b₃）-t（b₂）值比t（b₄）-t（b₃）值大的原因是

 

．
（6）该实验可得出什么结论（最少答出两点）
①

 

②

 

③

 

（7）实验室用过量锌与盐酸制取氢气时，若要减慢反应速率而不影响产生氢气的量，可以加入

 

A 冰醋酸   B 醋酸钠固体  C 石灰石    D 铜  E 烧碱  F 水   G 食盐溶液．

Answer 1

分析：（1）根据装置中量筒密封可能导致的事故来回答；
（2）根据气体的热胀冷缩的性质来检验装置的气密性；
（3）配制一定物质的量浓度的溶液所需的仪器：量筒、烧杯、胶头滴管、一定规格的容量瓶以及玻璃棒；
（4）物质的量浓度大小影响化学反应速率进而会影响化学反应的时间；
（5）t（b₃）-t（b₂）值比t（b₄）-t（b₃）大说明反应速率慢，根据该反应放热及温度对反应速率的影响分析；
（6）根据实验现象结合盐酸和醋酸的性质得出结论；
（7）根据影响化学反应速率的因素及题干要求“要减慢反应速率而不影响产生氢气的量”进行解答．

解答：解：（1）在装置中，A、B两个量筒口用胶塞密封，这样反应产生的H₂会造成压强过大而发生危险，可以将A、B量筒口的胶塞去掉，
故答案为：A、B两个量筒口用胶塞密封，反应产生的H₂会造成压强过大而发生危险[或密封的量筒内气压随反应开始后不断增大，会造成烧瓶或量筒因压强过大将胶塞推出；除去A、B量筒口的胶塞；
（2）装置气密性的检验方法：将导管口放入水槽中，用手捂住烧瓶，如果导管口有气泡产生，松开手后导管内有一段水柱，证明装置不漏气，
故答案为：用手握住其中一个烧瓶，看对应量筒中导管出口处是否有气泡冒出，松开手，看导管中液面高度是否高过水槽的液面高度．若有，则不漏气，反之漏气；
（3）欲配制100mL实验所需浓度的盐酸，所需的仪器：量筒、烧杯、胶头滴管、一定规格的容量瓶以及玻璃棒，所以还缺少：100mL容量瓶、玻璃棒、胶头滴管，
故答案为：100mL容量瓶、玻璃棒、胶头滴管；
（4）开始阶段醋酸溶液中的[H⁺]远小于相同浓度的盐酸中的[H⁺]，所以a₁的反应速率小于b₁，即t（a₁）远远大于t（b₁），
故答案为：同浓度的醋酸与盐酸，氢离子浓度前者小得多，与镁反应前者慢得多；
（5）由于反应过程中放出热量，导致温度较高，反应速度加快，所以t（b₃）-t（b₂）值比t（b₄）-t（b₃）值大，
故答案为：反应放热，温度较高，反应速度加快；
（6）金属和酸的化学反应速率取决于溶液中氢离子的浓度，相同物质的量浓度的盐酸、醋酸与金属反应时，开始阶段，盐酸中氢离子浓度大，所以盐酸开始反应速率大，过一段时间后，由于醋酸的电离平衡的右移，导致醋酸较盐酸反应速率的快，说明盐酸是强电解质，醋酸是弱电解质（存在电离平衡）；根据表中数据可知，反应物浓度越大，反应速率越快，
故答案为：同浓度的盐酸和醋酸分别和镁反应，盐酸反应快；醋酸比盐酸难电离；反应物浓度越大，反应速度越快；温度越高，反应速度越快．
（7）A 加入冰醋酸，增大了氢离子浓度和氢离子的物质的量，反应速率加快，产生的氢气增加，故A错误；
B 加入醋酸钠固体，氢离子与醋酸根离子反应生成弱电解质醋酸，氢离子浓度减小，反应速率减小，还不影响产生的氢气的量，故B正确； 
C 石灰石，消耗了氢离子，使生成的氢气的物质的量减小，故C错误；
D 铜，锌与铜形成了原电池，加快了反应速率，故D错误；
E 烧碱，消耗了氢离子，使产生的氢气的量减小，故E错误；
F 水，加入水，氢原子浓度减小，反应速率减小，产生氢气的量不变，故F正确；
G 食盐溶液，使溶液中氢离子浓度减小，反应速率减小，生成氢气的量不变，故G正确；
故答案为：BFG．

点评：本题考查了探究影响反应速率的因素，题目难度中等，本题是一道开放性的实验探究题，要求学生具有较高的分析和解决问题能力，综合性较强．