Question

5．興趣小組探究鋅片與鹽酸、醋酸反應(yīng)時(shí)，濃度或溫度對反應(yīng)速率的影響，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、0.10mol/L CuCl₂、鋅片（形狀、大小、質(zhì)量相同）、秒表、碳棒、導(dǎo)線、燒杯、幾支試管和膠頭滴管，酸液溫度控制為298K和308K．
（1）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（表中不要留空格）：

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	0.20mol/L	/	a．實(shí)驗(yàn)①和②是探究不同溫度對鋅與鹽酸反應(yīng)速率的影響； b．實(shí)驗(yàn)①和③是探究不同濃度對鋅與鹽酸反應(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、醋酸與鋅反應(yīng)速率的區(qū)別．
②	308	0.20mol/L	/
③	298	0.40mol/L	/
④	298	/	0.20

（2）若（1）中實(shí)驗(yàn)①鋅片消失的時(shí)間是20s，則鋅片剩余質(zhì)量與時(shí)間關(guān)系圖如上圖．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(shí)，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）的鋅片質(zhì)量與時(shí)間關(guān)系曲線．
（3）某實(shí)驗(yàn)小組在做（1）中實(shí)驗(yàn)④時(shí)誤加少量0.10mol/L CuCl₂溶液，發(fā)現(xiàn)反應(yīng)速率與（1）中實(shí)驗(yàn)①接近．該組同學(xué)對影響因素提出如下假設(shè)，請完成假設(shè)三：
假設(shè)一：Cu²⁺對該反應(yīng)起催化劑作用
假設(shè)二：Cl^-對該反應(yīng)起催化劑作用
假設(shè)三：形成Zn-Cu原電池，加快反應(yīng)速率（其它答案合理亦可）
…
（4）請你設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證上述假設(shè)三是否成立，寫出實(shí)驗(yàn)步驟及預(yù)期現(xiàn)象：

實(shí)驗(yàn)步驟	預(yù)期現(xiàn)象
①將不連接的銅、鋅電極插入稀硫酸中，②將銅、鋅電極用導(dǎo)線連接放入稀硫酸中	產(chǎn)生氫氣的速率②大于①，證明構(gòu)成原電池后可以大大加快反應(yīng)速率

Answer 1

分析 （1）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Zn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；
（2）根據(jù)濃度、溫度對反應(yīng)速率的影響，可通過反應(yīng)的時(shí)間體現(xiàn)；
（3）鋅能夠?qū)�銅離子還原生成銅，銅與鋅構(gòu)成原電池，加快了反應(yīng)速率，據(jù)此判斷假設(shè)3；
（4）設(shè)計(jì)對照試驗(yàn)，其中一個(gè)為原電池即可．

解答 解：（1）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Zn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Zn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、醋酸與鋅反應(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；
（2）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(shí)，醋酸的平均反應(yīng)速度是鹽酸的$\frac{1}{2}$，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(shí)間縮短到10s；④的反應(yīng)速率是①的$\frac{1}{2}$，則反應(yīng)時(shí)間是①的2倍，即20s×2=40s，據(jù)此畫出圖象為：；
故答案為：；
（3）Zn置換出Cu，構(gòu)成Zn-Cu原電池，能夠加快反應(yīng)速率，所以假設(shè)3為：形成Zn-Cu原電池，加快反應(yīng)速率，
故答案為：形成Zn-Cu原電池，加快反應(yīng)速率（其它答案合理亦可）；
（4）設(shè)計(jì)對照試驗(yàn)，其中一個(gè)為原電池，如：①將不連接的銅、鋅電極插入稀硫酸中，會過程中銅電極不反應(yīng)，鋅電極產(chǎn)生氫氣；
②將銅、鋅電極用導(dǎo)線連接放入稀硫酸中，可以觀察到在銅電極上迅速產(chǎn)生氫氣，產(chǎn)生氫氣的速率大于①，根據(jù)①②可知，Zn-Cu構(gòu)成原電池后可以大大加快反應(yīng)速率，
故答案為：①將不連接的銅、鋅電極插入稀硫酸中，②將銅、鋅電極用導(dǎo)線連接放入稀硫酸中；產(chǎn)生氫氣的速率②大于①，證明構(gòu)成原電池后可以大大加快反應(yīng)速率．

點(diǎn)評 本題考查外界條件對化學(xué)反應(yīng)速率的影響，注意掌握影響化學(xué)反應(yīng)速率的因素，明確探究外界條件對反應(yīng)速率的影響時(shí)，必須是只有一個(gè)條件不同，其它條件相同時(shí)，才能比較得出結(jié)論，否則不能得出正確結(jié)論．