Question

18．影响化学反应速率的因素很多，某课外兴趣小组实验的方法通过图1所示装置研究反应速率的有关问题．

（1）取一段镁条，用砂纸擦去表面的氧化膜，使镁条浸入锥形瓶内一定量的稀盐酸中．足量镁条与一定量的稀盐酸反应生成H₂的体积与反应时间的关系曲线如图2所示．
①根据图2，请在下图的坐标中画出上述反应中用单位时间内生成H₂的体积表示的速率（单位为mL•min^-1）与时间的关系曲线（图3中要分别标明2、4、6min时刻的速率及反应过程中速率的变化曲线）．
②前4min内，镁条与盐酸的反应速率逐渐加快，在4min之后，反应速率逐渐减慢，请分别简述其原因：镁和盐酸反应是放热反应，随着反应体系温度升高，反应速率增大，4min后由于溶液中H⁺浓度降低，所以导致反应速率减小．
（2）某同学发现，在室温下，将表面积相同、纯度相同、质量也相同的同种锌片分别浸入等体积、H⁺浓度相同的盐酸和稀硫酸溶液中． 在同温同压下反应时产生氢气的速率差别很大，锌和盐酸斥速率更快．他决定对其原因进行探究．填写下列空白：
①该同学认为：由于预先控制了反应的其他条件，那么，两次实验时反应的速率不一样的原因，只有以下五种可能：
原因Ⅰ：Cl^-对反应具有促进作用，而SO₄^2-对反应没有影响；
原因Ⅱ：Cl^-对反应没有影响，而SO₄^2-对反应具有阻碍作用；
原因Ⅲ：Cl^-对反应具有促进作用，而SO₄^2-对反应具有阻碍作用；
原因Ⅳ：Cl^-、SO₄^2-均对反应具有促进作用，但Cl^-影响更大；
原因Ⅴ：Cl^-、SO₄^2-均对反应具有阻碍作用，但Cl^-影响更小（或SO₄^2-影响更大）．
②该同学设计并进行两组实验，即得出了正确结论．他取了两片表面积相同、纯度相同、质量也相同的同种锌片、且表面均经过砂纸打磨后，分别放入盛有等体积、H⁺浓度相同的稀硫酸和盐酸的试管（两试管的规格相同）中：
a．在盛有稀硫酸的试管中加入少量ZnCl₂固体，观察反应速率是否变化；（填化学式）
b．在盛有盐酸的试管中加入少量ZnSO₄固体，观察反应速率是否变化．（填化学式）
  该同学通过分析实验a、b中的实验现象，得出的结论是：上述原因Ⅲ是正确的．则上述实验中应该观察到了如下的实验现象：
  实验a中反应速率加快，实验b中反应速率减慢．

Answer 1

分析 （1）①先根据图2找出2、4、6min时刻时的氢气体积的变化量，再找出2、4、6min时刻时的速率与时间的关系，然后用平滑曲线描绘图象；
②根据该反应的反应热及溶液中氢离子的浓度判断．
（2）①原因Ⅱ：先确定Cl^-对反应没有影响再猜测硫酸根离子的作用；
原因Ⅴ：根据原因Ⅳ提出与原因Ⅴ相反的观点；
②a中原来时快有硫酸根离子，后加入氯化锌，如果氯离子有促进作用，那么反应速率就比未加时快，以此证明原因Ⅲ是正确的；
b中中原来时快有氯离子，后加入硫酸锌，如果硫酸根离子有阻碍作用，那么反应速率比未加时慢，以此说明因Ⅲ是正确的．

解答 解：（1）①2、4、6min时刻时氢气体积的分别为10 mL、20mL、36mL，其平均反应速率分别为5 mL/min、7.5mL/min、6mL/min，然后标出速率与时间图象为，故答案为：；
②该反应是放热反应，随着反应的进行，放出的热量越多，溶液的温度越高，反应速率越大；随着反应的进行，溶液中氢离子的浓度逐渐减小，浓度越小，反应速率越小，
故答案为：镁和盐酸反应是放热反应，随着反应体系温度升高，反应速率增大，4min后由于溶液中H⁺浓度降低，所以导致反应速率减小；
（2）①Ⅱ根据原因Ⅰ结合题意，提出与原因Ⅰ相反的观点为Cl^-对反应没有影响，而SO₄^2-对反应具有阻碍作用，
Ⅴ根据原因Ⅳ结合题意，提出与原因Ⅳ相反的观点为Cl^-、SO₄^2-均对反应具有阻碍作用，但Cl^-影响更小（或SO₄^2-影响更大），
故答案为：Cl^-对反应没有影响，而SO₄^2-对反应具有阻碍作用；Cl^-、SO₄^2-均对反应具有阻碍作用，但Cl^-影响更小（或SO₄^2-影响更大）；
②a中原来时快有硫酸根离子，后加入氯化锌，如果氯离子有促进作用，那么反应速率就比未加时快，以此证明原因Ⅲ是正确的；
b中中原来时快有氯离子，后加入硫酸锌，如果硫酸根离子有阻碍作用，那么反应速率比未加时慢，以此说明因Ⅲ是正确的；
故答案为：ZnCl₂；ZnSO₄；反应速率加快； 反应速率减慢．

点评 本题考查应向化学反应速率的实验探究，侧重于学生的分析能力和实验能力的考查，为高考常见题型，难度中等，注意把握实验原理，为解答该题的关键．