Question

18．影響化學(xué)反應(yīng)速率的因素很多，某課外興趣小組實(shí)驗(yàn)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)一定量的稀鹽酸中．足量鎂條與一定量的稀鹽酸反應(yīng)生成H₂的體積與反應(yīng)時(shí)間的關(guān)系曲線如圖2所示．
①根據(jù)圖2，請?jiān)谙聢D的坐標(biāo)中畫出上述反應(yīng)中用單位時(shí)間內(nèi)生成H₂的體積表示的速率（單位為mL•min^-1）與時(shí)間的關(guān)系曲線（圖3中要分別標(biāo)明2、4、6min時(shí)刻的速率及反應(yīng)過程中速率的變化曲線）．
②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，請分別簡述其原因：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)，在室溫下，將表面積相同、純度相同、質(zhì)量也相同的同種鋅片分別浸入等體積、H⁺濃度相同的鹽酸和稀硫酸溶液中． 在同溫同壓下反應(yīng)時(shí)產(chǎn)生氫氣的速率差別很大，鋅和鹽酸斥速率更快．他決定對其原因進(jìn)行探究．填寫下列空白：
①該同學(xué)認(rèn)為：由于預(yù)先控制了反應(yīng)的其他條件，那么，兩次實(shí)驗(yàn)時(shí)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(jìn)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(jìn)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(jìn)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(jì)并進(jìn)行兩組實(shí)驗(yàn)，即得出了正確結(jié)論．他取了兩片表面積相同、純度相同、質(zhì)量也相同的同種鋅片、且表面均經(jīng)過砂紙打磨后，分別放入盛有等體積、H⁺濃度相同的稀硫酸和鹽酸的試管（兩試管的規(guī)格相同）中：
a．在盛有稀硫酸的試管中加入少量ZnCl₂固體，觀察反應(yīng)速率是否變化；（填化學(xué)式）
b．在盛有鹽酸的試管中加入少量ZnSO₄固體，觀察反應(yīng)速率是否變化．（填化學(xué)式）
  該同學(xué)通過分析實(shí)驗(yàn)a、b中的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，得出的結(jié)論是：上述原因Ⅲ是正確的．則上述實(shí)驗(yàn)中應(yīng)該觀察到了如下的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：
  實(shí)驗(yàn)a中反應(yīng)速率加快，實(shí)驗(yàn)b中反應(yīng)速率減慢．

Answer 1

分析 （1）①先根據(jù)圖2找出2、4、6min時(shí)刻時(shí)的氫氣體積的變化量，再找出2、4、6min時(shí)刻時(shí)的速率與時(shí)間的關(guān)系，然后用平滑曲線描繪圖象；
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(diǎn)；
②a中原來時(shí)快有硫酸根離子，后加入氯化鋅，如果氯離子有促進(jìn)作用，那么反應(yīng)速率就比未加時(shí)快，以此證明原因Ⅲ是正確的；
b中中原來時(shí)快有氯離子，后加入硫酸鋅，如果硫酸根離子有阻礙作用，那么反應(yīng)速率比未加時(shí)慢，以此說明因Ⅲ是正確的．

解答 解：（1）①2、4、6min時(shí)刻時(shí)氫氣體積的分別為10 mL、20mL、36mL，其平均反應(yīng)速率分別為5 mL/min、7.5mL/min、6mL/min，然后標(biāo)出速率與時(shí)間圖象為，故答案為：；
②該反應(yīng)是放熱反應(yīng)，隨著反應(yīng)的進(jìn)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(jìn)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(diǎn)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(diǎn)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），
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；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(shí)快有硫酸根離子，后加入氯化鋅，如果氯離子有促進(jìn)作用，那么反應(yīng)速率就比未加時(shí)快，以此證明原因Ⅲ是正確的；
b中中原來時(shí)快有氯離子，后加入硫酸鋅，如果硫酸根離子有阻礙作用，那么反應(yīng)速率比未加時(shí)慢，以此說明因Ⅲ是正確的；
故答案為：ZnCl₂；ZnSO₄；反應(yīng)速率加快； 反應(yīng)速率減慢．

點(diǎn)評 本題考查應(yīng)向化學(xué)反應(yīng)速率的實(shí)驗(yàn)探究，側(cè)重于學(xué)生的分析能力和實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Φ目疾椋瑸楦呖汲Ｒ婎}型，難度中等，注意把握實(shí)驗(yàn)原理，為解答該題的關(guān)鍵．