Question

影响化学反应速率的因素很多，某课外兴趣小组用实验的方法通过图1所示装置研究反应速率的有关问题．
（1）取一段镁条，用砂纸擦去表面的氧化膜，使镁条浸入锥形瓶内足量的稀盐酸中．足量镁条与一定量盐酸反应生成H₂的量与反应时间的关系曲线如图2所示．写出该反应的离子方程式

 

，在前4min内，镁条与盐酸的反应速率逐渐加快，在4min之后，反应速率逐渐减慢，请简述其原因：

 

．
（2）某同学发现，纯度、质量、表面积都相同的两铝片与H⁺浓度相同的盐酸和硫酸在同温同压下反应时产生氢气的速率差别很大，铝和盐酸反应速率更快．他决定对其原因进行探究．填写下列空白：
①该同学认为：由于预先控制了反应的其他条件，那么，两次实验时反应的速率不一样的原因，只有以下五种可能：
原因Ⅰ：Cl^-对反应具有促进作用，而SO₄^2-对反应没有影响；
原因Ⅱ：

 

；
原因Ⅲ：Cl^-对反应具有促进作用，而SO₄^2-对反应具有阻碍作用；
原因Ⅳ：Cl^-、SO₄^2-均对反应具有促进作用，但Cl^-影响更大；
原因Ⅴ：

 

．
②该同学设计并进行了两组实验，即得出了正确结论．他取了两片等质量、外形和组成相同、表面经过砂纸充分打磨的铝片，分别放入到盛有同体积、c（H⁺）相同的稀硫酸和盐酸的试管（两试管的规格相同）中：
a．在盛有硫酸的试管中加入少量NaCl或KCl固体，观察反应速率是否变化；
b．在盛有盐酸的试管中加入少量Na₂SO₄或K₂SO₄固体，观察反应速率是否变化．
若观察到实验a中反应速率

 

，实验b中反应速率

 

，则说明原因Ⅲ是正确的．依此类推．该同学通过分析实验现象，得出了结论：Cl^-对反应具有加速作用．

Answer 1

分析：（1）镁和盐酸反应生成氢气，反应为放热反应，结合浓度、温度对反应速率的影响分析；
（2）根据铝与盐酸反应速率较大结合题中的可能性判断存在的情况，要证明Cl^-对反应具有促进作用，而SO₄^2-对反应具有阻碍作用，可通过加入氯化物或硫酸盐后溶液反应速率的变化进行判断．

解答：解：（1）镁和盐酸反应生成氢气，反应的方程式为Mg+2H⁺=Mg²⁺+H₂↑，外界条件对化学反应速率的影响主要是指：浓度、温度、压强和催化剂．当反应开始时，盐酸中H⁺的浓度最大，反应速率逐渐加快，随着盐酸中H⁺浓度的逐渐减少，反应速率也就慢慢减小．由于镁与盐酸的反应是放热反应，从图2中可以看出在前4min内，温度对化学反应速率的影响大于浓度对化学反应速率的影响，
故答案为：Mg+2H⁺=Mg²⁺+H₂↑；镁和盐酸反应是放热反应，随着反应体系温度升高，反应速率增大；4min后由于溶液中H⁺浓度降低，所以导致反应速率减小；
（2）①可采用对比的方法进行判断，原因Ⅰ：Cl^-对反应具有促进作用，而SO₄^2-对反应没有影响，则原因Ⅱ：Cl^-对反应没有影响，而SO₄^2-对反应具有阻碍作用；原因Ⅲ、Ⅳ假设一种促进，另一种抑制，则原因Ⅴ：Cl^-、SO₄^2-均对反应具有阻碍作用，但Cl^-影响更小（或SO₄^2-影响更大），从都抑制的角度假设，
故答案为：原因Ⅱ：Cl^-对反应没有影响，而SO₄^2-对反应具有阻碍作用；
原因Ⅴ：Cl^-、SO₄^2-均对反应具有阻碍作用，但Cl^-影响更小（或SO₄^2-影响更大）；
②如证明Cl^-对反应具有促进作用，而SO₄^2-对反应具有阻碍作用，则在盛有硫酸的试管中加入少量NaCl或KCl固体，反应速率加快，而在盛有盐酸的试管中加入少量Na₂SO₄或K₂SO₄固体，反应速率应减慢，
故答案为：加快； 减慢．

点评：本题考查应向化学反应速率的实验探究，侧重于学生的分析能力和实验能力的考查，为高考常见题型，难度中等，注意把握实验原理，为解答该题的关键．