Question

某校科技活動小組用鎂粉、鹽酸、醋酸設計以下實驗，對兩種酸分別與鎂粉反應的速率和電離平衡理論進行研究。設計的實驗裝置如圖（夾持固定裝置已略去），正確操作得到如下實驗數據。

A燒瓶中	B燒瓶中	25 ℃、101 kPa量筒（50 mL）內氣體讀數		反應時間
				A瓶		B瓶
CH3COOH 溶液 0.1 mol/L 40 Ml	鹽酸 0.1 mol/L 40 mL	5 mL	t（a1）=155 s		t（b1）=7 s
		10 mL	t（a2）=310 s		t（b2）=16 s
		15 mL	t（a3）=465 s		t（b3）=30 s
		20 mL	t（a4）=665 s		t（b4）=54 s
		……	……		……

分析數據，觀察裝置圖，回答下列問題：

（1）組裝完成后，某同學發現該裝置在設計上存在明顯缺陷，根本無法完成實驗，甚至存在危險。缺陷在于_____________________________________________________________。

（2）寫出B燒瓶中反應的離子方程式：___________________________________________。

（3）欲配制100 mL實驗所需濃度的鹽酸，除需要燒杯、酸式滴定管之外，還需要用到的主要玻璃儀器是________________________________________________________________。

（4）在實驗數據中①t（a₁）遠遠大于t（b₁）的原因為：____________________________；

②由__________________________________〔用有關t（a₁）、t（a₂）、t（a₃）的代數式表示〕說明醋酸中存在電離平衡。

（5）該實驗能得到什么結論：（最少答出兩點）

①___________________________。②___________________________。

Answer 1

（1）量筒口的單孔塞阻礙其中水的排出；去掉單孔塞

（2）Mg+2H⁺====Mg²⁺+H₂↑

（3）100 mL容量瓶、膠頭滴管、玻璃棒

（4）①醋酸是弱電解質，等濃度的醋酸與鹽酸電離出的c（H⁺），醋酸小于鹽酸

②t（a₁）=t（a₂）-t（a₁）=t（a₃）-t（a₂）.

（5）①鎂粉與酸反應的速率主要決定于溶液中的c（H⁺）的大小

②鹽酸隨反應進行，c（H⁺）會迅速降低，反應速率也迅速降低

③醋酸是弱電解質，在溶液中存在電離平衡，隨反應進行，醋酸的電離平衡右移，使c（H⁺）不會迅速降低，反應速率也不會迅速降低

解析：（3）按照操作步驟逐一分析用到的儀器，可知還需要的玻璃儀器有：100 mL容量瓶、膠頭滴管、玻璃棒。（4）HCl====H⁺+Cl^-，CH₃COOHCH₃COO^-+H⁺，醋酸中c（H⁺）小于鹽酸中c（H⁺），導致均產生5 mL H₂時t（a₁）遠遠大于t（b₁）。反應至465s以前，A瓶中氣體每增加5 mL所用時間都增加155s，可知A瓶中c（H⁺）減小很慢，則說明CH₃COOH存在電離平衡。（4）在對比A、B兩瓶中存在的作用和反應的基礎上，結合A、B兩瓶中實驗現象的差異分析可得出結論t(a₁)與t（b₁）相差較大，從醋酸是弱電解質解釋；t（a₁）與t(a₂)、t（a₃）的關系表中數據可推出t（a₁）=t（a₂）-t（a₁）=t（a₃）-t（a₂）；（5）的解釋Mg與酸反應速率由c（H⁺）大小決定，鹽酸反應c（H⁺）降低快，醋酸溶液c（H⁺）降低慢，三點中答兩點即可。