Question

某化學(xué)興趣小組的同學(xué)通過實(shí)驗(yàn)比較等體積（200mL）0.55mol/L硫酸、1.1mol/L鹽酸、1.1mol/L醋酸分別與過量金屬反應(yīng)生成氫氣的速率請(qǐng)你協(xié)助完成如下實(shí)驗(yàn)，并回答相關(guān)問題．

（1）實(shí)驗(yàn)用品：儀器（略）、藥品（除給定的三種酸溶液外，在Na、Mg、Fe三種金屬中選擇最合適的一種，并說明理由）．選擇的金屬是

Mg

，不選其它兩種金屬的理由是

由于Na太活潑，能和水反應(yīng)產(chǎn)生氫氣，影響實(shí)驗(yàn)結(jié)論；Fe與酸反應(yīng)的速率較慢，實(shí)驗(yàn)時(shí)間較長

．
（2）實(shí)驗(yàn)原理：（用離子方程式表示）

2H⁺+Mg=H₂↑+Mg²⁺、2CH₃COOH+Mg=H₂↑+Mg²⁺+2CH₃COO^-

．
（3）甲同學(xué)設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)裝置，乙同學(xué)認(rèn)為該裝置不能控制三個(gè)反應(yīng)在同一時(shí)間發(fā)生，并作了相應(yīng)的改進(jìn)．你認(rèn)為乙同學(xué)改進(jìn)的措施是：

同時(shí)用分液漏斗分別向燒瓶中加入酸液

．
（4）按改進(jìn)后的裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)中HCl與金屬反應(yīng)產(chǎn)生H₂質(zhì)量隨時(shí)間變化的關(guān)系見圖一，計(jì)算實(shí)驗(yàn)在80-120s范圍內(nèi)HCl的平均反應(yīng)速率

0.00375mol/（L．min）

（忽略溶液體積變化，寫出計(jì)算過程）．
（5）請(qǐng)?jiān)诖痤}卡的框圖中，畫出HAc、H₂SO₄與金屬反應(yīng)產(chǎn)生H₂質(zhì)量隨時(shí)間變化關(guān)系的預(yù)期結(jié)果示意圖．
（6）量筒的規(guī)格由

酸溶液的體積

決定．
（7）對(duì)鹽酸和醋酸反應(yīng)圖象的異同，你的解釋是

醋酸中存在電離平衡，反應(yīng)開始時(shí)c（H⁺）小于鹽酸，故反應(yīng)速率也小于鹽酸．由于醋酸、鹽酸最終提供的H⁺的物質(zhì)的量相等，故最后的得到H₂體積相等．

．

Answer 1

分析：（1）根據(jù)金屬的性質(zhì)解答． Na能和水反應(yīng)產(chǎn)生氫氣，影響實(shí)驗(yàn)結(jié)論；Fe與酸反應(yīng)的速率較慢，實(shí)驗(yàn)時(shí)間較長；
（2）鎂與酸發(fā)生置換反應(yīng)，生成鹽和氫氣；
（3）保證同時(shí)向三燒瓶內(nèi)加入酸；
（4）根據(jù)氫氣的質(zhì)量計(jì)算出參加反應(yīng)的HCl的物質(zhì)的量，進(jìn)而計(jì)算出鹽酸的濃度變化量，根據(jù)v=

△c

△t

計(jì)算反應(yīng)速率；
（5）硫酸中氫離子濃度大于醋酸中氫離子濃度，反應(yīng)速率硫酸比醋酸快，兩種提供的氫離子的物質(zhì)的量相等，最后生成的氫氣一樣多；
（6）量筒用于測量生成氫氣的體積，氫氣的體積取決于酸溶液的體積；
（7）HCl為強(qiáng)電解質(zhì)，完全電離，醋酸為弱電解質(zhì)，存在電離平衡，開始?xì)潆x子濃度鹽酸大于醋酸溶液，兩種提供的氫離子的物質(zhì)的量相等，最后生成的氫氣一樣多．

解答：解：（1）Na太活潑，能和水反應(yīng)產(chǎn)生氫氣，影響實(shí)驗(yàn)結(jié)論；Fe與酸反應(yīng)的速率較慢，實(shí)驗(yàn)時(shí)間較長．故鎂較合適，
故答案為：Mg；由于Na太活潑，能和水反應(yīng)產(chǎn)生氫氣，影響實(shí)驗(yàn)結(jié)論；Fe與酸反應(yīng)的速率較慢，實(shí)驗(yàn)時(shí)間較長；
（2）鎂與硫酸、鹽酸反應(yīng)實(shí)質(zhì)為，鎂與氫離子反應(yīng)，置換出氫氣，反應(yīng)離子方程式為2H⁺+Mg=H₂↑+Mg²⁺，
醋酸是弱電解質(zhì)，應(yīng)寫化學(xué)式，離子方程式為 2CH₃COOH+Mg=H₂↑+Mg²⁺+2CH₃COO^-，
故答案為：2H⁺+Mg=H₂↑+Mg²⁺、2CH₃COOH+Mg=H₂↑+Mg²⁺+2CH₃COO^-；
（3）保證同時(shí)向三燒瓶內(nèi)加入酸，可同時(shí)用分液漏斗分別向燒瓶中加入酸液，故答案為：同時(shí)用分液漏斗分別向燒瓶中加入酸液；
（4）由圖可知，80-120s范圍內(nèi)生成氫氣的質(zhì)量為0.21g-0.18g=0.03g，
 2HCl～H₂ ↑                 
2mol   2g
nmol   0.03g
所以n=0.03mol
所以△c（HCl ）=

0.03mol

0.2L

=0.15mol/L，
所以v（HCl ）=

0.15mol/L

40s

=0.00375mol/（L．min），
故答案為：0.00375mol/（L．min）；
（5）硫酸中氫離子濃度大于醋酸中氫離子濃度，反應(yīng)速率硫酸比醋酸快，兩種提供的氫離子的物質(zhì)的量相等，最后生成的氫氣一樣多．HAc、H₂SO₄與金屬反應(yīng)產(chǎn)生H₂質(zhì)量隨時(shí)間變化關(guān)系的示意圖為：
，故答案為：；

（6）量筒用于測量生成氫氣的體積，氫氣的體積取決于酸溶液的體積，故答案為：酸溶液的體積；
（7）醋酸中存在電離平衡，反應(yīng)開始時(shí)c（H⁺）小于鹽酸，故反應(yīng)速率也小于鹽酸．由于醋酸、鹽酸最終提供的H⁺的物質(zhì)的量相等，故最后的得到H₂體積相等，
故答案為：醋酸中存在電離平衡，反應(yīng)開始時(shí)c（H⁺）小于鹽酸，故反應(yīng)速率也小于鹽酸．由于醋酸、鹽酸最終提供的H⁺的物質(zhì)的量相等，故最后的得到H₂體積相等．

點(diǎn)評(píng)：本題考查了決定化學(xué)反應(yīng)速率大小的是物質(zhì)本身的性質(zhì)、響化學(xué)反應(yīng)速率的因素，并且融合了化學(xué)實(shí)驗(yàn)，形式新穎靈活，同種金屬與酸反應(yīng)時(shí)，酸性強(qiáng)的酸反應(yīng)速率快．