Question

5．兴趣小组探究锌片与盐酸、醋酸反应时，浓度或温度对反应速率的影响，他们准备了以下化学用品：0.20mol/L与0.40mol/L的HCl溶液、0.2mol/L与0.40mol/L的CH₃COOH溶液、0.10mol/L CuCl₂、锌片（形状、大小、质量相同）、秒表、碳棒、导线、烧杯、几支试管和胶头滴管，酸液温度控制为298K和308K．
（1）酸液都取足量、相同体积，请你帮助完成以下面实验设计表（表中不要留空格）：

实验编号	温度（K）	盐酸浓度	醋酸浓度	实验目的
①	298	0.20mol/L	/	a．实验①和②是探究不同温度对锌与盐酸反应速率的影响； b．实验①和③是探究不同浓度对锌与盐酸反应速率的影响； c．实验①和④是探究相同温度下，相同浓度的盐酸、醋酸与锌反应速率的区别．
②	308	0.20mol/L	/
③	298	0.40mol/L	/
④	298	/	0.20

（2）若（1）中实验①锌片消失的时间是20s，则锌片剩余质量与时间关系图如上图．假设：该反应温度每升高10℃，反应速率是原来的2倍；温度相同、浓度相同时，醋酸的平均反应速度是盐酸的1/2．请你在此图中大致画出“实验②”（用实线）、“实验④中醋酸实验”（用虚线）的锌片质量与时间关系曲线．
（3）某实验小组在做（1）中实验④时误加少量0.10mol/L CuCl₂溶液，发现反应速率与（1）中实验①接近．该组同学对影响因素提出如下假设，请完成假设三：
假设一：Cu²⁺对该反应起催化剂作用
假设二：Cl^-对该反应起催化剂作用
假设三：形成Zn-Cu原电池，加快反应速率（其它答案合理亦可）
…
（4）请你设计实验验证上述假设三是否成立，写出实验步骤及预期现象：

实验步骤	预期现象
①将不连接的铜、锌电极插入稀硫酸中，②将铜、锌电极用导线连接放入稀硫酸中	产生氢气的速率②大于①，证明构成原电池后可以大大加快反应速率

Answer 1

分析 （1）根据实验①和②的不同点、实验①和③的不同点确定哪种因素对反应速率的影响，实验①和④是探究相同温度下，相同浓度的盐酸、醋酸与Zn反应速率的区别，因此其它量不变，只把盐酸换成醋酸即可；
（2）根据浓度、温度对反应速率的影响，可通过反应的时间体现；
（3）锌能够将铜离子还原生成铜，铜与锌构成原电池，加快了反应速率，据此判断假设3；
（4）设计对照试验，其中一个为原电池即可．

解答 解：（1）实验①和②的不同点是盐酸的温度，所以是探究不同温度对Zn与盐酸反应速率的影响，实验①和③的不同点是盐酸的浓度，所以是探究不同浓度对Zn与盐酸反应速率的影响，实验①和④是探究相同温度下，相同浓度的盐酸、醋酸与锌反应速率的区别，所以实验④的温度是298K，醋酸的浓度是0.20mol/L，
故答案为：④：298；0.20；实验目的：a．不同温度；b．不同浓度；
（2）该反应温度每升高10℃，反应速率是原来的2倍，温度相同、浓度相同时，醋酸的平均反应速度是盐酸的$\frac{1}{2}$，与①比较，②温度升高10℃，反应速率是原来的2倍，所以②反应时间缩短到10s；④的反应速率是①的$\frac{1}{2}$，则反应时间是①的2倍，即20s×2=40s，据此画出图象为：；
故答案为：；
（3）Zn置换出Cu，构成Zn-Cu原电池，能够加快反应速率，所以假设3为：形成Zn-Cu原电池，加快反应速率，
故答案为：形成Zn-Cu原电池，加快反应速率（其它答案合理亦可）；
（4）设计对照试验，其中一个为原电池，如：①将不连接的铜、锌电极插入稀硫酸中，会过程中铜电极不反应，锌电极产生氢气；
②将铜、锌电极用导线连接放入稀硫酸中，可以观察到在铜电极上迅速产生氢气，产生氢气的速率大于①，根据①②可知，Zn-Cu构成原电池后可以大大加快反应速率，
故答案为：①将不连接的铜、锌电极插入稀硫酸中，②将铜、锌电极用导线连接放入稀硫酸中；产生氢气的速率②大于①，证明构成原电池后可以大大加快反应速率．

点评 本题考查外界条件对化学反应速率的影响，注意掌握影响化学反应速率的因素，明确探究外界条件对反应速率的影响时，必须是只有一个条件不同，其它条件相同时，才能比较得出结论，否则不能得出正确结论．