Question

某校科技活动小组用镁粉、盐酸、醋酸设计以下实验，对两种酸分别与镁粉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（夹持固定装置已略去），正确操作得到如下实验数据。

A烧瓶中	B烧瓶中	25 ℃、101 kPa量筒（50 mL）内气体读数		反应时间
				A瓶		B瓶
CH3COOH 溶液 0.1 mol/L 40 Ml	盐酸 0.1 mol/L 40 mL	5 mL	t（a1）=155 s		t（b1）=7 s
		10 mL	t（a2）=310 s		t（b2）=16 s
		15 mL	t（a3）=465 s		t（b3）=30 s
		20 mL	t（a4）=665 s		t（b4）=54 s
		……	……		……

分析数据，观察装置图，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。缺陷在于_____________________________________________________________。

（2）写出B烧瓶中反应的离子方程式：___________________________________________。

（3）欲配制100 mL实验所需浓度的盐酸，除需要烧杯、酸式滴定管之外，还需要用到的主要玻璃仪器是________________________________________________________________。

（4）在实验数据中①t（a₁）远远大于t（b₁）的原因为：____________________________；

②由__________________________________〔用有关t（a₁）、t（a₂）、t（a₃）的代数式表示〕说明醋酸中存在电离平衡。

（5）该实验能得到什么结论：（最少答出两点）

①___________________________。②___________________________。

Answer 1

（1）量筒口的单孔塞阻碍其中水的排出；去掉单孔塞

（2）Mg+2H⁺====Mg²⁺+H₂↑

（3）100 mL容量瓶、胶头滴管、玻璃棒

（4）①醋酸是弱电解质，等浓度的醋酸与盐酸电离出的c（H⁺），醋酸小于盐酸

②t（a₁）=t（a₂）-t（a₁）=t（a₃）-t（a₂）.

（5）①镁粉与酸反应的速率主要决定于溶液中的c（H⁺）的大小

②盐酸随反应进行，c（H⁺）会迅速降低，反应速率也迅速降低

③醋酸是弱电解质，在溶液中存在电离平衡，随反应进行，醋酸的电离平衡右移，使c（H⁺）不会迅速降低，反应速率也不会迅速降低

解析：（3）按照操作步骤逐一分析用到的仪器，可知还需要的玻璃仪器有：100 mL容量瓶、胶头滴管、玻璃棒。（4）HCl====H⁺+Cl^-，CH₃COOHCH₃COO^-+H⁺，醋酸中c（H⁺）小于盐酸中c（H⁺），导致均产生5 mL H₂时t（a₁）远远大于t（b₁）。反应至465s以前，A瓶中气体每增加5 mL所用时间都增加155s，可知A瓶中c（H⁺）减小很慢，则说明CH₃COOH存在电离平衡。（4）在对比A、B两瓶中存在的作用和反应的基础上，结合A、B两瓶中实验现象的差异分析可得出结论t(a₁)与t（b₁）相差较大，从醋酸是弱电解质解释；t（a₁）与t(a₂)、t（a₃）的关系表中数据可推出t（a₁）=t（a₂）-t（a₁）=t（a₃）-t（a₂）；（5）的解释Mg与酸反应速率由c（H⁺）大小决定，盐酸反应c（H⁺）降低快，醋酸溶液c（H⁺）降低慢，三点中答两点即可。