请你协助化学兴趣小组的同学完成如下实验.并回答相关问题．实验目的:比较等体积0.5mol?L-1硫酸.1mol?L-1盐酸.1mol?L-1醋酸分别与金属反应生成氢气的速率和体积．实验原理: ．实验用品:仪器(略).药品(除给定的三种酸溶液外.在Na.Mg.Fe三种金属中选择最合适的一种.并说明理由)．选择的金属是 .不选其他两种金属的理由是．实验步骤:(1)甲同学设计的� 题目和参考答案——青夏教育精英家教网—

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请你协助化学兴趣小组的同学完成如下实验，并回答相关问题．
实验目的：比较等体积0.5mol?L^-1硫酸、1mol?L^-1盐酸、1mol?L^-1醋酸分别与金属反应生成氢气的速率和体积．
实验原理：（用离子方程式表示）

．
实验用品：仪器（略）、药品（除给定的三种酸溶液外，在Na、Mg、Fe三种金属中选择最合适的一种，并说明理由）．选择的金属是

，不选其他两种金属的理由是

．
实验步骤：
（1）甲同学设计的实验装置：

（2）乙同学认为该装置不能控制三个反应在同一时间发生，并作了相应的改进．你认为乙同学改进的措施是

．
（3）按改进后的装置进行实验，观察现象并得出相关结论．
实验现象及结论：

．
（4）反应开始时的速率：v（H₂SO₄）

v（HCl）

v（HAc）（用“=”“＜”或“＞”填空，下同），反应进行一段时间后的速率：v（H₂SO₄）＜（HCl）

v（HAc）；
（5）最终得到的氢气体积：V（H₂/H₂SO₄）

V（H₂/HCl）

V（H₂/HAc）．
问题讨论：
（6）量筒的规格由

决定．
（7）对结论“（4）”“（5）”中盐酸和醋酸的异同，你的解释是

．
（8）根据现有知识，上述实验中硫酸和盐酸分别与金属反应的速率应始终相等，但反应一段时间后有v（H₂SO₄）＜v（HCl）．对此现象，你猜想可能的原因是

．大学无机化学对此问题将有科学的解释．

考点：探究影响化学反应速率的因素

专题：化学反应速率专题

分析：（1）根据金属的性质解答，Na能和水反应产生氢气，影响实验结论，Fe与酸反应的速率较慢，实验时间较长；镁与酸发生置换反应，生成盐和氢气，醋酸需要保留分子式；
（2）可以用分液漏斗同时向三烧瓶内加入酸；
（3）醋酸为弱酸，硫酸和盐酸为强酸，根据氢离子浓度对反应速率的影响分析；氢离子总物质的量相等，则生成氢气的体积相等；
（4）反应开始时硫酸和盐酸中氢离子浓度相等，醋酸中氢离子浓度较小，据此判断反应速率；之后醋酸中氢离子浓度大于盐酸、则反应速率较大；
（5）三种酸溶液中氢离子总物质的量相等，则生成氢气的体积相等；
（6）量筒用于测量生成氢气的体积，氢气的体积取决于酸溶液的体积；
（7）HCl为强电解质，完全电离，醋酸为弱电解质，存在电离平衡，开始氢离子浓度盐酸大于醋酸溶液，两种提供的氢离子的物质的量相等，最后生成的氢气一样多；
（8）根据硫酸、盐酸中存在的粒子类型分析对反应速率的影响．

解答： 解：Na太活泼，能和水反应产生氢气，影响实验结论；Fe与酸反应的速率较慢，实验时间较长，故镁较合适；
镁与硫酸、盐酸反应实质为，镁与氢离子反应，置换出氢气，反应离子方程式为：2H⁺+Mg=H₂↑+Mg²⁺，
醋酸是弱电解质，应写化学式，反应离子方程式为：2CH₃COOH+Mg=H₂↑+Mg²⁺+2CH₃COO^-，
故答案为：2H⁺+Mg=H₂↑+Mg²⁺、2CH₃COOH+Mg=H₂↑+Mg²⁺+2CH₃COO^-；Mg；由于Na太活泼，能和水反应产生氢气，影响实验结论，Fe与酸反应的速率较慢，实验时间较长；
（2）保证同时向三烧瓶内加入酸，可同时用分液漏斗分别向烧瓶中加入酸液，
故答案为：同时用分液漏斗分别向烧瓶中加入酸液；
（3）实验现象为：反应开始时醋酸反应速率小于盐酸和硫酸反应速率，当反应进行到一定程度后，醋酸的反应速率大于盐酸和硫酸；
由于醋酸、盐酸最终提供的H⁺的物质的量相等，故最后的得到H₂体积相等，
故答案为：反应开始时醋酸反应速率小于盐酸和硫酸反应速率，当反应进行到一定程度后，醋酸的反应速率大于盐酸和硫酸；最终得到的氢气体积相等；
（4）反应开始时的速率：硫酸与盐酸中氢离子浓度相等，二者反应速率相等，则醋酸为弱酸，氢离子浓度小于盐酸和硫酸，则反应速率最小，即：v（H₂SO₄）=v（HCl）＞v（HAc）；
反应进行一段时间后，硫酸和盐酸中氢离子浓度快速减小，而醋酸中氢离子浓度最大，则反应速率：v（H₂SO₄）＜（HCl）＜v（HAc），
故答案为：=；＞；＜；
（5）由于醋酸、盐酸最终提供的H⁺的物质的量相等，故最后的得到H₂体积相等，即：V（H₂/H₂SO₄）=V（H₂/HCl）=V（H₂/HAc），
故答案为：=；=；
（6）量筒用于测量生成氢气的体积，氢气的体积取决于酸溶液的体积，
故答案为：酸溶液的体积；
（7）醋酸为弱酸，所以醋酸中存在电离平衡，开始时c（H⁺）小于盐酸，则反应速率也小于盐酸；由于醋酸、盐酸最终提供的H⁺的物质的量相等，故最后的得到H₂体积相等，
故答案为：醋酸中存在电离平衡，反应开始时c（H⁺）小于盐酸，故反应速率小于盐酸；由于醋酸、盐酸最终提供的H⁺的物质的量相等，故最后的得到H₂体积相等；
（8）硫酸第二步电离可能不是完全的，即H⁺的存在抑制HSO₄^-的电离（或：SO₄^-抑制H⁺与Mg的反应或Cl^-促进H⁺与Mg的反应），导致反应一段时间后有v（H₂SO₄）＜v（HCl），
故答案为：H⁺的存在抑制HSO₄^-的电离（或：SO₄^-抑制H⁺与Mg的反应或Cl^-促进H⁺与Mg的反应）．

点评：本题考查了决定化学反应速率大小的是物质本身的性质、响化学反应速率的因素，题目难度中等，明确同种金属与酸反应时，酸性强的酸反应速率快，试题充分考查了学生的分析、理解能力．

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在 xR²⁺+y H⁺+O₂=4R³⁺+n H₂O的离子方程式中，下列判断正确的是（　　）

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D、y=4，R³⁺是氧化产物

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为了检验茶叶中所含的Ca、Al、Fe三种元素和咖啡因，进行如下实验：
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②用浓氨水将①中所得滤液的pH为6～7，再加热煮沸30min，过滤后得到滤液和沉淀．
③将步骤②所得的滤液置于一试管中，滴加（NH₄）₂C₂O₄试液的白色沉淀
④用6.0mol?L^-1盐酸重新溶解②中的沉淀，得到溶液，取少量于试管中，滴加饱和KSCN溶液，观察现象
⑤向步骤④的剩余溶液中滴加NaOH溶液至pH 4～5，溶液变浑浊．静置分层，取上层清液，加入试剂阿罗明拿（用于鉴定Al³⁺），此时溶液呈玫瑰红．
已知Ca（OH）₂、Al（OH）₃、Fe（OH）₃的完全沉淀的溶液的pH如下表

物质	Ca（OH）₂	Al（OH）₃	Fe（OH）₃
完全沉淀时pH	≥13	≥5.2	≥3.2

（1）实验步骤①中的某仪器指的是

．
（2）步骤②中把滤液的pH调到6～7，并加热至沸腾30分钟的目的是

．
（3）步骤③中的反应的离子方程式为

．
（4）步骤④中观察到的实验现象为

．
（5）步骤⑤中用NaOH溶液把溶液的pH调到4～5的目的是

．
（6）茶叶中还含有好多生物碱，如咖啡因，其分子式为C₈H₁₀N₄O₂?H₂O，白色针状晶体，在氯仿中溶解度大，易升华，现在从一茶水中（不含茶叶）提取咖啡因（不考其他物质的影响），并提纯，最适合的方法是

．（填选项编号）
A．萃取、蒸馏、升华 B．蒸发、萃取、升华
C．浓缩、冷却结晶、升华 D．蒸发结晶、萃取、升华．

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某中性有机物C₈H₁₆O₂在稀硫酸作用下加热得到M和N两种物质，N经氧化最终可得到M，则该中性有机物的结构可能有（　　）

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亚硝酸钠被称为工业盐，在漂白、电镀等方面应用广泛．以木炭、浓硝酸、水和铜为原料生成的一氧化氮与过氧化钠反应制备亚硝酸钠的装置如下图所示（部分夹持装置略）．已知：室温下①2NO+Na₂O₂→2NaNO₂②3NaNO₂+3HCl→3NaCl+HNO₃+2NO↑+H₂O；③酸性条件下，NO或NO₂^-都能与MnO₄^-反应生成NO₃^-和Mn²⁺