Question

某校科技活動小組用鎂粉、鹽酸、醋酸設計以下實驗，對兩種酸分別與鎂反應的速率和電離平衡理論進行研究，設計的實驗裝置如圖所示（夾持固定裝置已略去）．
正確操作，記錄得到下圖2中部分實驗數(shù)據(jù)．
分析數(shù)據(jù)，觀察實驗裝置圖，回答下列問題：
（1）組裝完成后，某同學發(fā)現(xiàn)該裝置在設計上存在明顯缺陷：根本無法完成實驗，甚至存在危險，其缺陷在于______；
經(jīng)小組研究后，稍作改進就可繼續(xù)實驗了；
（2）欲配置100mL實驗所需濃度的鹽酸，除燒杯、酸式滴定管、膠頭滴管之外，還需用到的主要玻璃儀器是______；
（3）在實驗數(shù)據(jù)中
①t（a₁）遠遠大于t（b₁）的原因為：______；
②由______[用含t（b₁）、t（b₂）、t（b₃）代數(shù)式表示]說明鹽酸是強酸，不存在電離平衡；由______[用含t（a₁）、t（a₂）、t（a₃）代數(shù)式表示]說明醋酸中存在電離平衡．
（4）該實驗得到什么結論？（回答出兩點即可）
①______；
②______．
（5）通過實驗判斷，鋅與稀鹽酸制氫氣時，若要減慢反應速率而不影響產(chǎn)生氫氣的量，可以加入______（填寫兩種不同作用原理的物質(zhì)）．

Answer 1

【答案】分析：（1）根據(jù)裝置中量筒密封可能導致的事故來回答；
（2）配制一定物質(zhì)的量濃度的溶液所需的儀器：量筒、燒杯、膠頭滴管、一定規(guī)格的容量瓶以及玻璃棒；
（3）物質(zhì)的量濃度大小影響化學反應速率進而會影響化學反應的時間；鹽酸中隨著氫離子的消耗反應速率減慢可以證明其中不存在電離平衡；醋酸中隨著氫離子的消耗反應速率沒有減慢趨勢可以證明其中存在電離平衡；
（4）根據(jù)實驗現(xiàn)象結合鹽酸和醋酸的性質(zhì)得出結論；
（5）根據(jù)發(fā)生的反應為Fe+2H⁺═Fe²⁺+H₂↑，則減小氫離子的濃度而不改變氫離子的物質(zhì)的量即可滿足減慢反應速率，但又不影響產(chǎn)生氫氣的總量．
解答：解：（1）在裝置中，A、B兩個量筒口用膠塞密封，這樣反應產(chǎn)生的H₂會造成壓強過大而發(fā)生危險，可以將A、B量筒口的膠塞去掉，
故答案為：量筒口膠塞的使用，使得反應產(chǎn)生的H₂無法進入量筒（當反應開始之后，會造成燒瓶或量筒的膠塞被氣體強力推出而發(fā)生危險）；
（2）欲配制100mL實驗所需濃度的鹽酸，所需的儀器：量筒、燒杯、膠頭滴管、一定規(guī)格的容量瓶以及玻璃棒，故答案為：容量瓶（100mL）、玻璃棒；
（3）①開始階段醋酸溶液中的[H⁺]遠小于相同濃度的鹽酸中的[H⁺]，所以a₁的反應速率小于b₁，即t（a₁）遠遠大于t（b₁），
故答案為：開始階段醋酸溶液中的c（H⁺）遠小于相同濃度的鹽酸中的c（H⁺）；
②鹽酸中隨著氫離子的消耗反應速率減慢可以證明其中不存在電離平衡，即t（b₃）-t（b₂）＞t（b₂）-t（b₁）或t（b₃）＞t（b₁）+t（b₂），醋酸中隨著氫離子的消耗反應速率沒有減慢趨勢可以證明其中存在電離平衡，即t（a₃）-t（a₂）=t（a₂）-t（a₁）或t（a₃）=t（a₁）+t（a₂），
故答案為：t（b₃）-t（b₂）＞t（b₂）-t（b₁）或t（b₃）＞t（b₁）+t（b₂）；t（a₃）-t（a₂）=t（a₂）-t（a₁）或t（a₃）=t（a₁）+t（a₂）；
（4）金屬和酸的化學反應速率取決于溶液中氫離子的濃度，相同物質(zhì)的量濃度的鹽酸、醋酸與金屬反應時，開始階段，鹽酸中氫離子濃度大，所以鹽酸開始反應速率大，過一段時間后，由于醋酸的電離平衡的右移，導致醋酸較鹽酸反應速率的快，說明鹽酸是強電解質(zhì)，醋酸是弱電解質(zhì)（存在電離平衡），
故答案為：相同物質(zhì)的量濃度的鹽酸、醋酸與金屬反應時，鹽酸開始反應速率大，過一段時間后醋酸較鹽酸反應速率的快；鹽酸是強電解質(zhì)，醋酸是弱電解質(zhì)（存在電離平衡）；
（5）根據(jù)發(fā)生的反應為Fe+2H⁺═Fe²⁺+H₂↑，則減小氫離子的濃度而不改變氫離子的物質(zhì)的量即可滿足減慢反應速率，但又不影響產(chǎn)生氫氣的總量，可加入CH₃COONa固體、水或NaCl溶液，故答案為：CH₃COONa固體、水或NaCl溶液；
點評：本題是一道開放性的實驗探究題，要求學生具有分析和解決問題的能力，綜合性較強，難度較大．