Question

4．某研究性学习小组为证明在同温同压下，相同浓度相同体积的不同强度的一元酸与足量镁带反应时，生成氢气的体积相同而反应速率不同，同时测定实验室条件下的气体摩尔体积．设计的简易实验装置如图，该实验的主要操作步骤如下：
①配制浓度均为1mol•L^-1盐酸和醋酸溶液；
②用酸式滴定管量取10.00mL 1mol•L^-1盐酸和醋酸溶液分别加人两个锥形瓶中；
③用精确的天平分别称取除去表面氧化膜的镁带a g，并系于铜丝末端，a的数值至少为0.1200
④在广口瓶中装足量的水．按图连接好装置；检查装置的气密性；
⑤将铜丝向下移动，使足量镁带浸人酸中（铜丝不与酸接触），至反应完全，记录反应所需时间；
⑥反应结束后待温度恢复到室温，若丙中液面高于乙中液面，读取量筒中水的体积前，应将丙向下移动，使乙、丙中液面相平，读出量筒中水的体积为V mL．
请将上述步骤补充完整并回答下列问题：
（1）用文字表述④检查该装置气密性的操作与观察方法：用手捂住锥形瓶，量筒中有液体流出，松手后，量筒的液体回流，证明气密性良好．
（2）本实验中应选用B（填序号）的量筒．
A．100mLB．200mLC．500mL
（3）若水蒸气的影响忽略不计，在实验室条件下，气体摩尔体积的计算式为V_m=$\frac{V}{5}$L•mol^-1．
（4）简述速率不等的原因两种酸的物质的量浓度相等，但盐酸是强酸完全电离，醋酸是弱酸部分电离，氢离子物质的量浓度前者大于后者，铜丝不与酸接触的原因是防止形成原电池，影响反应速率．

Answer 1

分析 ①根据酸式滴定管和碱式滴定管的使用要求来选择；
③目的是要将盐酸完全反应，根据镁与盐酸反应的关系式确定镁的质量；
⑤比较化学反应速率，必须是比较一定时间之内的反应物浓度的变化或其它量的变化；
⑥读数时要保持左右气体压强相等，以减少误差进行分析；
（1）由图可知用热捂法检查气密性；
（2）根据反应的化学方程式计算生成标况下氢气的体积，然后判断量筒规格；
（3）根据气体摩尔体积V_m=$\frac{V}{n}$进行计算；
（4）从影响化学反应速率的因素之浓度来分析；根据镁与铜易形成原电池，加快反应速率，干扰实验测定．

解答 解：①酸式滴定管装酸性溶液，如用碱式滴定管会腐蚀橡胶管，故答案为：酸式滴定管；
③目的是要将盐酸完全反应，镁与盐酸反应的关系式为：Mg～2HCl，盐酸的用量是10.00mL 1mol•L^-1，所以n（HCl）=0.0100mol，则镁至少用0.0050mol，其质量为：m（Mg）=n（Mg）•M（Mg）=0.0050mol×24g•mol^-1=0.1200g，精确的天平可以达到这个要求，
故答案为：0.1200；
⑤比较化学反应速率，必须是比较一定时间之内的反应物浓度的变化或其它量的变化，
故答案为：反应所需时间；
⑥读数时要保持左右气体压强相等，以减少误差，所以反应结束后待温度恢复到室温，若丙中液面高于乙中液面，读取量筒中水的体积前，应将丙向下移动，使乙、丙中液面相平，再读数，
故答案为：将丙向下移动，使乙、丙中液面相平；
（1）由图可知用热捂法检查气密性，用手捂住锥形瓶，量筒中有液体流出，松手后，量筒的液体回流，证明气密性良好，
故答案为：用手捂住锥形瓶，量筒中有液体流出，松手后，量筒的液体回流，证明气密性良好；
（2）根据反应的化学方程式计算生成标况下氢气的体积，Mg+2HCl═MgCl₂+H₂↑，2HCl～H₂，n（HCl）=0.0100mol，所以n（H₂）=0.0050mol，标况下氢气的体积为：V（H₂）=0.005 mol×22.4L/mol=0.112L=112ml，而实验是在室温下进行，温度高于标况的0℃，压强是相同的，那么氢气的体积会比112ml大一些，所以应选200 mL量筒，
故答案为：B；
（3）收集到的氢气体积为VmL，这部分氢气的物质的量由前面分析得出n（H₂）=0.0050mol，再根据气体摩尔体积V_m=$\frac{V}{n}$，代入数据V_m=$\frac{V×1{0}^{-3}L}{0.0050mol}$=$\frac{V}{5}$ L•mol^-1，
故答案为：$\frac{V}{5}$ L•mol^-1；
（4）两种酸的物质的量浓度相等，但盐酸是强酸，完全电离，醋酸是弱酸，部分电离，所以氢离子物质的量浓度是前者大于后者，金属与酸反应的实质是与氢离子的反应，氢离子浓度越大，反应速率越快；镁与铜易形成原电池，会加快反应速率，干扰实验测定，所以铜丝不与酸接触，
故答案为：两种酸的物质的量浓度相等，但盐酸是强酸完全电离，醋酸是弱酸部分电离，氢离子物质的量浓度前者大于后者；防止形成原电池，影响反应速率．

点评 本题考查了探究影响化学反应速率的因素的方法，涉及了配制一定浓度的溶液的仪器选用、化学基本实验操作等知识，题目难度中等，注意掌握影响化学反应速率的因素．