Question

5．某化学小组为比较盐酸和醋酸的酸性强弱，设计了如下实验方案．装置如图（夹持仪器略）
实验方案：在两试管中分别加入过量形状大小相同的光亮镁条，将两注射器中的溶液同时注入相应试管中，观察产生氢气的速率和体积．
（1）醋酸与镁反应的离子方程式为Mg+2CH₃COOH═Mg²⁺+2CH₃COO^-+H₂↑．
（2）在上述实验方案中有一明显欠缺，该欠缺是没有说明两种酸的物质的量浓度相等．
（3）在欠缺已经得到改正的方案下，反应起始时，产生氢气的速率关系应是v（盐酸）＞ v（醋酸）（填“＜”、“＞”或“=”）；最终产生氢气体积的关系应是V（盐酸）  = V（醋酸）（填“＜”、“＞”或“=”=．
（4）实验中产生的氢气体积比理论值高，可能原因是反应放热，过量镁与水反应．
（5）通过比较起始反应的速率可以得出的结论是盐酸酸性比醋酸强．
（6）下列事实不能说明醋酸是弱酸的是①③
①当温度低于16.6℃时醋酸可凝结成冰一样晶体
②0.1mol/L的醋酸钠溶液的pH约为9
③等体积等物质的量浓度的硫酸比醋酸消耗氢氧化钠多
④0.1mol/L的醋酸的pH值约为4.8
⑤pH都等于4且等体积的醋酸和盐酸，与等浓度NaOH溶液充分反应时，醋酸消耗碱液多
⑥同物质的量浓度的醋酸和盐酸加水稀释至pH相同时，醋酸加入的水少．
（7）氢氧化铜悬浊液中存在如下平衡：Cu（OH）₂ （s）?Cu²⁺（aq）+2OH^-（aq），常温下其K_sp=c（Cu²⁺）•c²（OH^-）=2×10^-20mol²•L^-2．某硫酸铜溶液里c（Cu²⁺）=0.02mol/L，如要生成Cu（OH）₂沉淀，应调整溶液pH使之大于5．

Answer 1

分析 （1）镁与醋酸反应生成醋酸镁和氢气，离子方程式中醋酸需要保留分子式；
（2）两种酸的浓度必须相等，才能比较反应速率快慢；
（3）醋酸为弱酸，溶液中只能部分电离出氢离子，则醋酸与镁的在开始时反应速率较小；由于两种酸的物质的量相等，则生成氢气的最终体积相等；
（4）该反应放热，过量镁与水反应生成了氢气；
（5）盐酸醋酸氢气速率快、醋酸慢，说明盐酸的酸性较强；
（6）根据弱电解质的电离是不完全的，酸的溶解性及酸的通性无法确定酸电离的程度，而比较酸的浓度与酸电离c（H⁺）可判断酸的电离程度，证明醋酸是弱电解质的常用方法有：根据醋酸的电离程度、根据醋酸的强碱盐溶液的酸碱性判断；
（7）c（Cu²⁺）=0.02mol/L，如果生成Cu（OH）₂沉淀，根据Ksp计算pH；

解答 解：（1）醋酸与镁反应生成醋酸镁和氢气，反应的离子方程式为：Mg+2CH₃COOH═Mg²⁺+2CH₃COO^-+H₂↑，
故答案为：Mg+2CH₃COOH═Mg²⁺+2CH₃COO^-+H₂↑；
（2）根据产生氢气的速率判断酸性强弱时，必须指出醋酸和盐酸的浓度相等，否则无法比较，所以欠缺为：没有说明两种酸的物质的量浓度相等，
故答案为：没有说明两种酸的物质的量浓度相等；
（3）醋酸为弱酸，盐酸为强酸，浓度相等时醋酸中氢离子浓度小于盐酸，则与镁的反应中，盐酸的快，醋酸的慢；由于醋酸和盐酸的浓度、体积相等，镁过量，则最终生成氢气的体积相等，
故答案为：＞；=；
（4）镁在加热条件下能够与水反应，所以该反应放热，导致过量镁与水反应生成氢气，所以产生的氢气比理论值高，
故答案为：反应放热，过量镁与水反应；
（5）根据醋酸、盐酸与镁反应产生氢气的速率可知，盐酸中氢离子浓度大于醋酸，则盐酸酸性比醋酸强，
故答案为：盐酸酸性比醋酸强；
（6）①当温度低于16.6℃时醋酸可凝结成冰一样晶体，说明醋酸熔点低，不能证明其为弱酸，故①错误；
②0.1mol/L的醋酸钠溶液的pH值约为9，说明醋酸钠是强碱弱酸盐，故②正确；
③等体积、等浓度的硫酸和醋酸溶液与氢氧化钠反应，硫酸是二元强酸，所以硫酸溶液消耗的氢氧化钠多，但不能说明醋酸是弱电解质，故③错误；
④0.1mol/L的醋酸的pH值约为4.8，说明醋酸部分电离，故④正确；
⑤pH值等于4、体积相等的醋酸和盐酸，与等浓度NaOH溶液充分反应时，醋酸液消耗碱液多，说明醋酸部分电离，溶液中存在大量的醋酸分子，故⑤正确；
⑥同物质的量浓度的醋酸和盐酸加水稀释至pH相同时，醋酸加入的水少，说明醋酸溶液中氢离子浓度较小，醋酸在溶液中部分电离，从而证明醋酸为弱酸，故⑥正确；
故答案为：①③；
（7）K_sp=c（Cu²⁺）•[c（OH^-）]²=2×10^-20，c（Cu²⁺）=0.02mol/L，如果生成Cu（OH）₂沉淀，c（0H^-）=$\sqrt{\frac{2×1{0}^{-20}}{0.02}}$=10^-9mol/L，c（H⁺）=10^-5mol/L，所以pH=5，即生成Cu（OH）₂沉淀，应调整溶液pH，使之大于5，故答案为：5．

点评 本题考查了酸性强弱比较的方法，题目难度中等，明确弱电解质的电离平衡及其影响因素为解答关键，注意掌握判断酸性强弱的方法，试题培养了学生的分析能力及化学实验能力．