Question

2．影響化學(xué)反應(yīng)速率的因素很多，某課外興趣小組用實驗的方法通過圖1所示裝置研究反應(yīng)速率的有關(guān)問題．

（1）取一段鎂條，用砂紙擦去表面的氧化膜，使鎂條浸入錐形瓶內(nèi)足量的稀鹽酸中．足量鎂條與一定量鹽酸反應(yīng)生成H₂的量與反應(yīng)時間的關(guān)系曲線如圖2所示．
①計算0～4min內(nèi)H₂的化學(xué)反應(yīng)速率為7.5 mL/min．
②在前4min內(nèi)，鎂條與鹽酸的反應(yīng)速率逐漸加快，在4min之后，反應(yīng)速率逐漸減慢，請簡述其原因：鎂和鹽酸反應(yīng)是放熱反應(yīng)，隨著反應(yīng)體系溫度升高，反應(yīng)速率增大；4min后由于溶液中H⁺濃度降低，所以導(dǎo)致反應(yīng)速率減�。�
（2）某同學(xué)發(fā)現(xiàn)，純度、質(zhì)量、表面積都相同的兩鋁片與H⁺濃度相同的鹽酸和硫酸在同溫同壓下反應(yīng)時產(chǎn)生氫氣的速率差別很大，鋁和鹽酸反應(yīng)速率更快．他決定對其原因進行探究．填寫下列空白：
①該同學(xué)認為：由于預(yù)先控制了反應(yīng)的其他條件，那么，兩次實驗時反應(yīng)的速率不一樣的原因，只有以下五種可能：
原因Ⅰ：Cl^-對反應(yīng)具有促進作用，而SO₄^2-對反應(yīng)沒有影響；
原因Ⅱ：Cl^-對反應(yīng)沒有影響，而SO₄^2-對反應(yīng)具有阻礙作用；
原因Ⅲ：Cl^-對反應(yīng)具有促進作用，而SO₄^2-對反應(yīng)具有阻礙作用；
原因Ⅳ：Cl^-、SO₄^2-均對反應(yīng)具有促進作用，但Cl^-影響更大；
原因Ⅴ：Cl^-、SO₄^2-均對反應(yīng)具有阻礙作用，但Cl^-影響更�。ɑ騍O₄^2-影響更大）．
②該同學(xué)設(shè)計并進行了兩組實驗，即得出了正確結(jié)論．他取了兩片等質(zhì)量、外形和組成相同、表面經(jīng)過砂紙充分打磨的鋁片，分別放入到盛有同體積、c（H⁺）相同的稀硫酸和鹽酸的試管（兩試管的規(guī)格相同）中：
a．在盛有硫酸的試管中加入少量NaCl或KCl固體，觀察反應(yīng)速率是否變化；
b．在盛有鹽酸的試管中加入少量Na₂SO₄或K₂SO₄固體，觀察反應(yīng)速率是否變化．
若觀察到實驗a中反應(yīng)速率加快，實驗b中反應(yīng)速率減慢，則說明原因Ⅲ是正確的．依此類推．該同學(xué)通過分析實驗現(xiàn)象，得出了結(jié)論：Cl^-對反應(yīng)具有加速作用．

Answer 1

分析 （1）①先根據(jù)圖2找出0～4min氫氣體積的變化量，題給速率單位為mL/min，則根據(jù)v=$\frac{△V（{H}_{2}）}{t}$計算；
②根據(jù)該反應(yīng)的反應(yīng)熱及溶液中氫離子的濃度判斷．
（2）①原因Ⅱ：先確定Cl^-對反應(yīng)沒有影響再猜測硫酸根離子的作用；
原因Ⅴ：根據(jù)原因Ⅳ提出與原因Ⅴ相反的觀點；
②根據(jù)a、b對比實驗中的現(xiàn)象判斷原因Ⅲ．

解答 解：（1）①根據(jù)圖2找出4min時刻時氫氣體積為30mL，根據(jù)v=$\frac{△V（{H}_{2}）}{t}$=$\frac{30mL}{4min}$=7.5mL/min，
故答案為：7.5 mL/min；
②該反應(yīng)是放熱反應(yīng)，隨著反應(yīng)的進行，放出的熱量越多，溶液的溫度越高，反應(yīng)速率越大；隨著反應(yīng)的進行，溶液中氫離子的濃度逐漸減小，濃度越小，反應(yīng)速率越小，
故答案為：鎂和鹽酸反應(yīng)是放熱反應(yīng)，隨著反應(yīng)體系溫度升高，反應(yīng)速率增大；4min后由于溶液中H⁺濃度降低，所以導(dǎo)致反應(yīng)速率減小；
（2）①Ⅱ：根據(jù)原因Ⅰ結(jié)合題意，提出與原因Ⅰ相反的觀點，
故答案為：Cl^-對反應(yīng)沒有影響，而SO₄^2-對反應(yīng)具有阻礙作用；
Ⅴ：根據(jù)原因Ⅳ結(jié)合題意，提出與原因Ⅳ相反的觀點，
故答案為：Cl^-、SO₄^2-均對反應(yīng)具有阻礙作用，但Cl^-影響更�。ɑ騍O₄^2-影響更大）；
②a中原來時快有硫酸根離子，后加入氯離子，如果氯離子有促進作用，那么反應(yīng)速率就比未加時快，以此證明原因Ⅲ是正確的；
b中中原來時快有氯離子，后加入硫酸根離子，如果硫酸根離子有阻礙作用，那么反應(yīng)速率比未加時慢，以此說明原因Ⅲ是正確的；
故答案為：反應(yīng)速率加快； 反應(yīng)速率減慢．

點評 本題考查應(yīng)向化學(xué)反應(yīng)速率的實驗探究，側(cè)重于學(xué)生的分析能力和實驗?zāi)芰Φ目疾�，為高考常見題型，難度中等，注意把握實驗原理，為解答該題的關(guān)鍵．