Question

4．某研究性學習小組為證明在同溫同壓下，相同濃度相同體積的不同強度的一元酸與足量鎂帶反應時，生成氫氣的體積相同而反應速率不同，同時測定實驗室條件下的氣體摩爾體積．設計的簡易實驗裝置如圖，該實驗的主要操作步驟如下：
①配制濃度均為1mol•L^-1鹽酸和醋酸溶液；
②用酸式滴定管量取10.00mL 1mol•L^-1鹽酸和醋酸溶液分別加人兩個錐形瓶中；
③用精確的天平分別稱取除去表面氧化膜的鎂帶a g，并系于銅絲末端，a的數(shù)值至少為0.1200
④在廣口瓶中裝足量的水．按圖連接好裝置；檢查裝置的氣密性；
⑤將銅絲向下移動，使足量鎂帶浸人酸中（銅絲不與酸接觸），至反應完全，記錄反應所需時間；
⑥反應結束后待溫度恢復到室溫，若丙中液面高于乙中液面，讀取量筒中水的體積前，應將丙向下移動，使乙、丙中液面相平，讀出量筒中水的體積為V mL．
請將上述步驟補充完整并回答下列問題：
（1）用文字表述④檢查該裝置氣密性的操作與觀察方法：用手捂住錐形瓶，量筒中有液體流出，松手后，量筒的液體回流，證明氣密性良好．
（2）本實驗中應選用B（填序號）的量筒．
A．100mLB．200mLC．500mL
（3）若水蒸氣的影響忽略不計，在實驗室條件下，氣體摩爾體積的計算式為V_m=$\frac{V}{5}$L•mol^-1．
（4）簡述速率不等的原因兩種酸的物質的量濃度相等，但鹽酸是強酸完全電離，醋酸是弱酸部分電離，氫離子物質的量濃度前者大于后者，銅絲不與酸接觸的原因是防止形成原電池，影響反應速率．

Answer 1

分析 ①根據酸式滴定管和堿式滴定管的使用要求來選擇；
③目的是要將鹽酸完全反應，根據鎂與鹽酸反應的關系式確定鎂的質量；
⑤比較化學反應速率，必須是比較一定時間之內的反應物濃度的變化或其它量的變化；
⑥讀數(shù)時要保持左右氣體壓強相等，以減少誤差進行分析；
（1）由圖可知用熱捂法檢查氣密性；
（2）根據反應的化學方程式計算生成標況下氫氣的體積，然后判斷量筒規(guī)格；
（3）根據氣體摩爾體積V_m=$\frac{V}{n}$進行計算；
（4）從影響化學反應速率的因素之濃度來分析；根據鎂與銅易形成原電池，加快反應速率，干擾實驗測定．

解答 解：①酸式滴定管裝酸性溶液，如用堿式滴定管會腐蝕橡膠管，故答案為：酸式滴定管；
③目的是要將鹽酸完全反應，鎂與鹽酸反應的關系式為：Mg～2HCl，鹽酸的用量是10.00mL 1mol•L^-1，所以n（HCl）=0.0100mol，則鎂至少用0.0050mol，其質量為：m（Mg）=n（Mg）•M（Mg）=0.0050mol×24g•mol^-1=0.1200g，精確的天平可以達到這個要求，
故答案為：0.1200；
⑤比較化學反應速率，必須是比較一定時間之內的反應物濃度的變化或其它量的變化，
故答案為：反應所需時間；
⑥讀數(shù)時要保持左右氣體壓強相等，以減少誤差，所以反應結束后待溫度恢復到室溫，若丙中液面高于乙中液面，讀取量筒中水的體積前，應將丙向下移動，使乙、丙中液面相平，再讀數(shù)，
故答案為：將丙向下移動，使乙、丙中液面相平；
（1）由圖可知用熱捂法檢查氣密性，用手捂住錐形瓶，量筒中有液體流出，松手后，量筒的液體回流，證明氣密性良好，
故答案為：用手捂住錐形瓶，量筒中有液體流出，松手后，量筒的液體回流，證明氣密性良好；
（2）根據反應的化學方程式計算生成標況下氫氣的體積，Mg+2HCl═MgCl₂+H₂↑，2HCl～H₂，n（HCl）=0.0100mol，所以n（H₂）=0.0050mol，標況下氫氣的體積為：V（H₂）=0.005 mol×22.4L/mol=0.112L=112ml，而實驗是在室溫下進行，溫度高于標況的0℃，壓強是相同的，那么氫氣的體積會比112ml大一些，所以應選200 mL量筒，
故答案為：B；
（3）收集到的氫氣體積為VmL，這部分氫氣的物質的量由前面分析得出n（H₂）=0.0050mol，再根據氣體摩爾體積V_m=$\frac{V}{n}$，代入數(shù)據V_m=$\frac{V×1{0}^{-3}L}{0.0050mol}$=$\frac{V}{5}$ L•mol^-1，
故答案為：$\frac{V}{5}$ L•mol^-1；
（4）兩種酸的物質的量濃度相等，但鹽酸是強酸，完全電離，醋酸是弱酸，部分電離，所以氫離子物質的量濃度是前者大于后者，金屬與酸反應的實質是與氫離子的反應，氫離子濃度越大，反應速率越快；鎂與銅易形成原電池，會加快反應速率，干擾實驗測定，所以銅絲不與酸接觸，
故答案為：兩種酸的物質的量濃度相等，但鹽酸是強酸完全電離，醋酸是弱酸部分電離，氫離子物質的量濃度前者大于后者；防止形成原電池，影響反應速率．

點評 本題考查了探究影響化學反應速率的因素的方法，涉及了配制一定濃度的溶液的儀器選用、化學基本實驗操作等知識，題目難度中等，注意掌握影響化學反應速率的因素．