Question

同學(xué)們?yōu)榱颂骄挎V條與鹽酸、醋酸反應(yīng)時，濃度或溫度對反應(yīng)速率（觀察鎂條消失的時間）的影響，他們準(zhǔn)備了以下化學(xué)用品：0.20mol/L與0.40mol/L的HCl溶液、0.2mol/L與0.40mol/L的CH₃COOH溶液、4條鎂條（形狀、大小、質(zhì)量相同）、幾支試管和膠頭滴管，酸液溫度控制為298K和308K．
（1）該實(shí)驗(yàn)缺少的儀器是______．
（2）酸液都取足量、相同體積，請你幫助完成以下面實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)表：

實(shí)驗(yàn)編號	溫度（K）	鹽酸濃度	醋酸濃度	實(shí)驗(yàn)?zāi)康?/td>
①	298	0.20		a．實(shí)驗(yàn)①和②是探究______對鎂與鹽酸反應(yīng)速率的影響； b．實(shí)驗(yàn)①和③是探究______對鎂與鹽酸反應(yīng)速率的影響； c．實(shí)驗(yàn)①和④是探究相同溫度下，相同濃度的鹽酸、醋酸與鎂反應(yīng)速率的區(qū)別．
②	308	0.20
③	298	0.40
④	______		______

（3）相同溫度時，鎂條與相同濃度的鹽酸、醋酸反應(yīng)，剛開始時兩者產(chǎn)生氣體的速率鹽酸______醋酸（選填“=、＞或＜”），鎂條最先消失的是______（選填“鹽酸或醋酸”，下同）；如果鎂條足量，選pH相同、等體積的鹽酸和醋酸與鎂條反應(yīng)，產(chǎn)生氣體最多的是______．
 
（4）若（2）中實(shí)驗(yàn)①鎂條消失的時間是20s，則鎂條剩余質(zhì)量與時間關(guān)系圖如右圖．假設(shè)：該反應(yīng)溫度每升高10℃，反應(yīng)速率是原來的2倍；溫度相同、濃度相同時，醋酸的平均反應(yīng)速度是鹽酸的1/2．請你在此圖中大致畫出“實(shí)驗(yàn)②”（用實(shí)線）、“實(shí)驗(yàn)④中醋酸實(shí)驗(yàn)”（用虛線）的鎂條質(zhì)量與時間關(guān)系曲線．
（5）某溫度下，醋酸的電離平衡常數(shù)K（CH₃COOH）=1.0×10^-5．若醋酸的起始濃度為0．l0mol/L，則平衡時溶液的pH值是多少？（寫出計(jì)算過程）

Answer 1

【答案】分析：（1）還需要測定時間的儀器；
（2）根據(jù)實(shí)驗(yàn)①和②的不同點(diǎn)、實(shí)驗(yàn)①和③的不同點(diǎn)確定哪種因素對反應(yīng)速率的影響，實(shí)驗(yàn)①和④是探究相同溫度下，相同濃度的鹽酸、醋酸與鎂反應(yīng)速率的區(qū)別，因此其它量不變，只把鹽酸換成醋酸即可；
（3）反應(yīng)速率與溶液中離子濃度成正比，離子濃度越大，反應(yīng)速率越大；如果鎂條足量，選pH相同、等體積的鹽酸和醋酸與鎂條反應(yīng)，哪種酸的物質(zhì)的量多，哪種酸產(chǎn)生的氫氣就多；
（4）根據(jù)濃度、溫度對反應(yīng)速率的影響，可通過反應(yīng)的時間體現(xiàn)；
（5）c（H⁺）=，再根據(jù)pH計(jì)算公式進(jìn)行計(jì)算即可．
解答：解：（1）還需要測定時間的儀器：計(jì)時器（如秒表），故答案為：計(jì)時器；
（2）實(shí)驗(yàn)①和②的不同點(diǎn)是鹽酸的溫度，所以是探究不同溫度對鎂與鹽酸反應(yīng)速率的影響，實(shí)驗(yàn)①和③的不同點(diǎn)是鹽酸的濃度，所以是探究不同濃度對鎂與鹽酸反應(yīng)速率的影響，實(shí)驗(yàn)①和④是探究相同溫度下，相同濃度的鹽酸、醋酸與鎂反應(yīng)速率的區(qū)別，所以實(shí)驗(yàn)④的溫度是298K，醋酸的濃度是0.20mol/L；
故答案為：④：298；0.20；實(shí)驗(yàn)?zāi)康模篴．不同溫度；b．不同濃度；
（3）相同溫度相同濃度的鹽酸和醋酸，鹽酸溶液中氫離子濃度大于醋酸溶液中氫離子濃度，所以鹽酸的反應(yīng)速率大于醋酸的反應(yīng)速率，則鎂條最先消失的是鹽酸；pH相同、等體積的鹽酸和醋酸，醋酸的物質(zhì)的量大于鹽酸的物質(zhì)的量，其分別與足量鎂條反應(yīng)，生成氫氣最多的是醋酸；
故答案為：＞；鹽酸；醋酸；
（4）該反應(yīng)溫度每升高10℃，反應(yīng)速率是原來的2倍，溫度相同、濃度相同時，醋酸的平均反應(yīng)速度是鹽酸的，
與①比較，②溫度升高10℃，反應(yīng)速率是原來的2倍，所以②反應(yīng)時間縮短到10min，④的反應(yīng)速率是①的，則反應(yīng)時間是①的2倍，即40min，所以其圖象為；
故答案為：；
（5）C（H⁺）===10^-3 mol/L，pH=-=3；
答：平衡時溶液的pH值是3．
點(diǎn)評：本題考查了外界條件對化學(xué)反應(yīng)速率的影響，注意探究外界條件對反應(yīng)速率的影響時，必須是只有一個條件不同，其它條件相同時，才能比較得出結(jié)論，否則不能得出正確結(jié)論．