Question

某校科技活动小组用镁粉、盐酸、醋酸设计以下实验，对两种酸分别与镁反应的速率和电离平衡理论进行研究，设计的实验装置如图所示（夹持固定装置已略去）．
正确操作，记录得到下图2中部分实验数据．
分析数据，观察实验装置图，回答下列问题：
（1）组装完成后，某同学发现该装置在设计上存在明显缺陷：根本无法完成实验，甚至存在危险，其缺陷在于______；
经小组研究后，稍作改进就可继续实验了；
（2）欲配置100mL实验所需浓度的盐酸，除烧杯、酸式滴定管、胶头滴管之外，还需用到的主要玻璃仪器是______；
（3）在实验数据中
①t（a₁）远远大于t（b₁）的原因为：______；
②由______[用含t（b₁）、t（b₂）、t（b₃）代数式表示]说明盐酸是强酸，不存在电离平衡；由______[用含t（a₁）、t（a₂）、t（a₃）代数式表示]说明醋酸中存在电离平衡．
（4）该实验得到什么结论？（回答出两点即可）
①______；
②______．
（5）通过实验判断，锌与稀盐酸制氢气时，若要减慢反应速率而不影响产生氢气的量，可以加入______（填写两种不同作用原理的物质）．

Answer 1

【答案】分析：（1）根据装置中量筒密封可能导致的事故来回答；
（2）配制一定物质的量浓度的溶液所需的仪器：量筒、烧杯、胶头滴管、一定规格的容量瓶以及玻璃棒；
（3）物质的量浓度大小影响化学反应速率进而会影响化学反应的时间；盐酸中随着氢离子的消耗反应速率减慢可以证明其中不存在电离平衡；醋酸中随着氢离子的消耗反应速率没有减慢趋势可以证明其中存在电离平衡；
（4）根据实验现象结合盐酸和醋酸的性质得出结论；
（5）根据发生的反应为Fe+2H⁺═Fe²⁺+H₂↑，则减小氢离子的浓度而不改变氢离子的物质的量即可满足减慢反应速率，但又不影响产生氢气的总量．
解答：解：（1）在装置中，A、B两个量筒口用胶塞密封，这样反应产生的H₂会造成压强过大而发生危险，可以将A、B量筒口的胶塞去掉，
故答案为：量筒口胶塞的使用，使得反应产生的H₂无法进入量筒（当反应开始之后，会造成烧瓶或量筒的胶塞被气体强力推出而发生危险）；
（2）欲配制100mL实验所需浓度的盐酸，所需的仪器：量筒、烧杯、胶头滴管、一定规格的容量瓶以及玻璃棒，故答案为：容量瓶（100mL）、玻璃棒；
（3）①开始阶段醋酸溶液中的[H⁺]远小于相同浓度的盐酸中的[H⁺]，所以a₁的反应速率小于b₁，即t（a₁）远远大于t（b₁），
故答案为：开始阶段醋酸溶液中的c（H⁺）远小于相同浓度的盐酸中的c（H⁺）；
②盐酸中随着氢离子的消耗反应速率减慢可以证明其中不存在电离平衡，即t（b₃）-t（b₂）＞t（b₂）-t（b₁）或t（b₃）＞t（b₁）+t（b₂），醋酸中随着氢离子的消耗反应速率没有减慢趋势可以证明其中存在电离平衡，即t（a₃）-t（a₂）=t（a₂）-t（a₁）或t（a₃）=t（a₁）+t（a₂），
故答案为：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）金属和酸的化学反应速率取决于溶液中氢离子的浓度，相同物质的量浓度的盐酸、醋酸与金属反应时，开始阶段，盐酸中氢离子浓度大，所以盐酸开始反应速率大，过一段时间后，由于醋酸的电离平衡的右移，导致醋酸较盐酸反应速率的快，说明盐酸是强电解质，醋酸是弱电解质（存在电离平衡），
故答案为：相同物质的量浓度的盐酸、醋酸与金属反应时，盐酸开始反应速率大，过一段时间后醋酸较盐酸反应速率的快；盐酸是强电解质，醋酸是弱电解质（存在电离平衡）；
（5）根据发生的反应为Fe+2H⁺═Fe²⁺+H₂↑，则减小氢离子的浓度而不改变氢离子的物质的量即可满足减慢反应速率，但又不影响产生氢气的总量，可加入CH₃COONa固体、水或NaCl溶液，故答案为：CH₃COONa固体、水或NaCl溶液；
点评：本题是一道开放性的实验探究题，要求学生具有分析和解决问题的能力，综合性较强，难度较大．