Question

1．影響化學(xué)反應(yīng)速率的因素很多，株洲二中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．
Ⅰ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）請在圖3的方框中畫出上述反應(yīng)的速率與時間的關(guān)系曲線．
（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�。�
Ⅱ小組同學(xué)發(fā)現(xiàn)，若改用純度、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．他們決定對其原因進(jìn)行探究．填寫下列空白：
（3）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，兩次實驗時反應(yīng)的速率不一樣的原因，只有以下五種可能：
原因①：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②：Cl^-對反應(yīng)沒有影響，而SO₄^2-對反應(yīng)具有阻礙作用；
原因③：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④：Cl^-、SO₄^2-均對反應(yīng)具有促進(jìn)作用，但Cl^-影響更大；
原因⑤：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）．
（4）該同學(xué)設(shè)計并進(jìn)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③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．
（5）根據(jù)所學(xué)，若要加快鋁片與硫酸溶液制H₂ 的反應(yīng)速率，小組成員提出一系列方案，比如：①加入某種催化劑；  ②滴加少量CuSO₄ 溶液；  ③將鋁片剪成100 條；  ④增加硫酸的濃度至18mol/L；  ⑤加入蒸餾水；  ⑥加入少量KNO₃ 溶液；  ⑦升高溫度其中，你認(rèn)為不合理的方案有④⑤⑥．

Answer 1

分析 （1）先根據(jù)圖2找出2、4、6min時刻時的氫氣體積的變化量，再找出2、4、6min時刻時的速率與時間的關(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．
（3）原因②：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⑤：根據(jù)原因④提出與原因⑤相反的觀點；
（4）根據(jù)a、b對比實驗中的現(xiàn)象判斷原因③；
（5）影響該化學(xué)反應(yīng)速率的因素可能是溫度、濃度、接觸面積和催化劑等，據(jù)此分析．

解答 解：（1）2、4、6min時刻時氫氣體積的分別為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�。�
（3）②根據(jù)原因①結(jié)合題意，提出與原因①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；
⑤根據(jù)原因④結(jié)合題意，提出與原因④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^-影響更小（或SO₄^2-影響更大）；
（4）a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(jìn)作用，那么反應(yīng)速率就比未加時快，以此證明原因③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，以此說明因Ⅲ是正確的．
故答案為：反應(yīng)速率加快； 反應(yīng)速率減慢．
（5）①加入某種催化劑，可以加快反應(yīng)速率，故①正確；
②加入硫酸銅溶液，Al能夠置換出銅，形成鋁銅原電池，加快反應(yīng)速率，故②正確；
③將鋁片剪成100 條，增大了反應(yīng)物的接觸面積，反應(yīng)速率加快，故③正確；
④硫酸的濃度至18mol/L時，Al在其中會鈍化，故④錯誤；
⑤加入蒸餾水，降低氫離子濃度，反應(yīng)速率減慢，故⑤錯誤；
⑥加入少量KNO₃ 溶液，溶液中氫離子與硝酸根離子和Al反應(yīng)生成NO，不生成氫氣，故⑥錯誤；
⑦升高溫度，反應(yīng)速率加快，故⑦正確；
故答案為：④⑤⑥．

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．