Question

影響化學反應速率的因素很多，某課外興趣小組用實驗的方法通過圖1所示裝置研究反應速率的有關問題．
（1）取一段鎂條，用砂紙擦去表面的氧化膜，使鎂條浸入錐形瓶內足量的稀鹽酸中．足量鎂條與一定量鹽酸反應生成H₂的量與反應時間的關系曲線如圖2所示．寫出該反應的離子方程式

 

，在前4min內，鎂條與鹽酸的反應速率逐漸加快，在4min之后，反應速率逐漸減慢，請簡述其原因：

 

．
（2）某同學發現，純度、質量、表面積都相同的兩鋁片與H⁺濃度相同的鹽酸和硫酸在同溫同壓下反應時產生氫氣的速率差別很大，鋁和鹽酸反應速率更快．他決定對其原因進行探究．填寫下列空白：
①該同學認為：由于預先控制了反應的其他條件，那么，兩次實驗時反應的速率不一樣的原因，只有以下五種可能：
原因Ⅰ：Cl^-對反應具有促進作用，而SO₄^2-對反應沒有影響；
原因Ⅱ：

 

；
原因Ⅲ：Cl^-對反應具有促進作用，而SO₄^2-對反應具有阻礙作用；
原因Ⅳ：Cl^-、SO₄^2-均對反應具有促進作用，但Cl^-影響更大；
原因Ⅴ：

 

．
②該同學設計并進行了兩組實驗，即得出了正確結論．他取了兩片等質量、外形和組成相同、表面經過砂紙充分打磨的鋁片，分別放入到盛有同體積、c（H⁺）相同的稀硫酸和鹽酸的試管（兩試管的規格相同）中：
a．在盛有硫酸的試管中加入少量NaCl或KCl固體，觀察反應速率是否變化；
b．在盛有鹽酸的試管中加入少量Na₂SO₄或K₂SO₄固體，觀察反應速率是否變化．
若觀察到實驗a中反應速率

 

，實驗b中反應速率

 

，則說明原因Ⅲ是正確的．依此類推．該同學通過分析實驗現象，得出了結論：Cl^-對反應具有加速作用．

Answer 1

分析：（1）鎂和鹽酸反應生成氫氣，反應為放熱反應，結合濃度、溫度對反應速率的影響分析；
（2）根據鋁與鹽酸反應速率較大結合題中的可能性判斷存在的情況，要證明Cl^-對反應具有促進作用，而SO₄^2-對反應具有阻礙作用，可通過加入氯化物或硫酸鹽后溶液反應速率的變化進行判斷．

解答：解：（1）鎂和鹽酸反應生成氫氣，反應的方程式為Mg+2H⁺=Mg²⁺+H₂↑，外界條件對化學反應速率的影響主要是指：濃度、溫度、壓強和催化劑．當反應開始時，鹽酸中H⁺的濃度最大，反應速率逐漸加快，隨著鹽酸中H⁺濃度的逐漸減少，反應速率也就慢慢減�。�由于鎂與鹽酸的反應是放熱反應，從圖2中可以看出在前4min內，溫度對化學反應速率的影響大于濃度對化學反應速率的影響，
故答案為：Mg+2H⁺=Mg²⁺+H₂↑；鎂和鹽酸反應是放熱反應，隨著反應體系溫度升高，反應速率增大；4min后由于溶液中H⁺濃度降低，所以導致反應速率減�。�
（2）①可采用對比的方法進行判斷，原因Ⅰ：Cl^-對反應具有促進作用，而SO₄^2-對反應沒有影響，則原因Ⅱ：Cl^-對反應沒有影響，而SO₄^2-對反應具有阻礙作用；原因Ⅲ、Ⅳ假設一種促進，另一種抑制，則原因Ⅴ：Cl^-、SO₄^2-均對反應具有阻礙作用，但Cl^-影響更�。ɑ騍O₄^2-影響更大），從都抑制的角度假設，
故答案為：原因Ⅱ：Cl^-對反應沒有影響，而SO₄^2-對反應具有阻礙作用；
原因Ⅴ：Cl^-、SO₄^2-均對反應具有阻礙作用，但Cl^-影響更�。ɑ騍O₄^2-影響更大）；
②如證明Cl^-對反應具有促進作用，而SO₄^2-對反應具有阻礙作用，則在盛有硫酸的試管中加入少量NaCl或KCl固體，反應速率加快，而在盛有鹽酸的試管中加入少量Na₂SO₄或K₂SO₄固體，反應速率應減慢，
故答案為：加快； 減慢．

點評：本題考查應向化學反應速率的實驗探究，側重于學生的分析能力和實驗能力的考查，為高考常見題型，難度中等，注意把握實驗原理，為解答該題的關鍵．