Question

同学们为了探究镁条与盐酸、醋酸反应时，浓度或温度对反应速率（观察镁条消失的时间）的影响，他们准备了以下化学用品：0.20mol/L与0.40mol/L的HCl溶液、0.2mol/L与0.40mol/L的CH₃COOH溶液、4条镁条（形状、大小、质量相同）、几支试管和胶头滴管，酸液温度控制为298K和308K．
（1）该实验缺少的仪器是______．
（2）酸液都取足量、相同体积，请你帮助完成以下面实验设计表：

实验编号	温度（K）	盐酸浓度	醋酸浓度	实验目的
①	298	0.20		a．实验①和②是探究______对镁与盐酸反应速率的影响； b．实验①和③是探究______对镁与盐酸反应速率的影响； c．实验①和④是探究相同温度下，相同浓度的盐酸、醋酸与镁反应速率的区别．
②	308	0.20
③	298	0.40
④	______		______

（3）相同温度时，镁条与相同浓度的盐酸、醋酸反应，刚开始时两者产生气体的速率盐酸______醋酸（选填“=、＞或＜”），镁条最先消失的是______（选填“盐酸或醋酸”，下同）；如果镁条足量，选pH相同、等体积的盐酸和醋酸与镁条反应，产生气体最多的是______．
 
（4）若（2）中实验①镁条消失的时间是20s，则镁条剩余质量与时间关系图如右图．假设：该反应温度每升高10℃，反应速率是原来的2倍；温度相同、浓度相同时，醋酸的平均反应速度是盐酸的1/2．请你在此图中大致画出“实验②”（用实线）、“实验④中醋酸实验”（用虚线）的镁条质量与时间关系曲线．
（5）某温度下，醋酸的电离平衡常数K（CH₃COOH）=1.0×10^-5．若醋酸的起始浓度为0．l0mol/L，则平衡时溶液的pH值是多少？（写出计算过程）

Answer 1

【答案】分析：（1）还需要测定时间的仪器；
（2）根据实验①和②的不同点、实验①和③的不同点确定哪种因素对反应速率的影响，实验①和④是探究相同温度下，相同浓度的盐酸、醋酸与镁反应速率的区别，因此其它量不变，只把盐酸换成醋酸即可；
（3）反应速率与溶液中离子浓度成正比，离子浓度越大，反应速率越大；如果镁条足量，选pH相同、等体积的盐酸和醋酸与镁条反应，哪种酸的物质的量多，哪种酸产生的氢气就多；
（4）根据浓度、温度对反应速率的影响，可通过反应的时间体现；
（5）c（H⁺）=，再根据pH计算公式进行计算即可．
解答：解：（1）还需要测定时间的仪器：计时器（如秒表），故答案为：计时器；
（2）实验①和②的不同点是盐酸的温度，所以是探究不同温度对镁与盐酸反应速率的影响，实验①和③的不同点是盐酸的浓度，所以是探究不同浓度对镁与盐酸反应速率的影响，实验①和④是探究相同温度下，相同浓度的盐酸、醋酸与镁反应速率的区别，所以实验④的温度是298K，醋酸的浓度是0.20mol/L；
故答案为：④：298；0.20；实验目的：a．不同温度；b．不同浓度；
（3）相同温度相同浓度的盐酸和醋酸，盐酸溶液中氢离子浓度大于醋酸溶液中氢离子浓度，所以盐酸的反应速率大于醋酸的反应速率，则镁条最先消失的是盐酸；pH相同、等体积的盐酸和醋酸，醋酸的物质的量大于盐酸的物质的量，其分别与足量镁条反应，生成氢气最多的是醋酸；
故答案为：＞；盐酸；醋酸；
（4）该反应温度每升高10℃，反应速率是原来的2倍，温度相同、浓度相同时，醋酸的平均反应速度是盐酸的，
与①比较，②温度升高10℃，反应速率是原来的2倍，所以②反应时间缩短到10min，④的反应速率是①的，则反应时间是①的2倍，即40min，所以其图象为；
故答案为：；
（5）C（H⁺）===10^-3 mol/L，pH=-=3；
答：平衡时溶液的pH值是3．
点评：本题考查了外界条件对化学反应速率的影响，注意探究外界条件对反应速率的影响时，必须是只有一个条件不同，其它条件相同时，才能比较得出结论，否则不能得出正确结论．