Question

影响化学反应速率的因素很多，某课外兴趣小组用实验的方法通过图1所示装置研究反应速率的有关问题。

（1）取一段镁条，用砂纸擦去表面的氧化膜，使镁条浸入锥形瓶内足量的稀盐酸中。足量镁条与一定量盐酸反应生成H₂的量与反应时间的关系曲线如图2所示。

①计算0～4min内H₂的化学反应速率为______________ mL/min。

②在前4min内，镁条与盐酸的反应速率逐渐加快，在4min之后，反应速率逐渐减慢，请简述其原因：_______。

（2）某同学发现，纯度、质量、表面积都相同的两铝片与H⁺浓度相同的盐酸和硫酸在同温同压下反应时产生氢气的速率差别很大，铝和盐酸反应速率更快。他决定对其原因进行探究。填写下列空白：

①该同学认为：由于预先控制了反应的其他条件，那么，两次实验时反应的速率不一样的原因，只有以下五种可能：

原因Ⅰ：Cl^-对反应具有促进作用，而SO₄^2-对反应没有影响；

原因Ⅱ：__________________________；

原因Ⅲ：Cl^-对反应具有促进作用，而SO₄^2-对反应具有阻碍作用；

原因Ⅳ：Cl^-、SO₄^2-均对反应具有促进作用，但Cl^-影响更大；

原因Ⅴ：___________________________。

②该同学设计并进行了两组实验，即得出了正确结论。他取了两片等质量、外形和组成相同、表面经过砂纸充分打磨的铝片，分别放入到盛有同体积、c(H⁺)相同的稀硫酸和盐酸的试管（两试管的规格相同）中：

a．在盛有硫酸的试管中加入少量NaCl或KCl固体 ，观察反应速率是否变化；

b．在盛有盐酸的试管中加入少量Na₂SO₄或K₂SO₄固体，观察反应速率是否变化。

若观察到实验a中______________________，实验b中______________________，则说明原因Ⅲ是正确的。依次类推。该同学通过分析实验现象，得出了结论：Cl^-对反应具有加速作用。

Answer

（17分）（1） ① 7.5 mL/min （2分）

②镁和盐酸反应是放热反应，随着反应体系温度升高，反应速率增大（2分）；4min后由于溶液中H+浓度降低，所以导致反应速率减小（2分）。

（2）①原因Ⅱ：Cl-对反应没有影响，而SO42-对反应具有阻碍作用（3分）；

原因Ⅴ：Cl-、SO42-均对反应具有阻碍作用，但Cl-影响更小（或SO42-影响更大）（4分）。

②反应速率加快（2分）； 反应速率减慢（2分）。

【解析】

试题分析：（1） ①根据图示可知在0——4min内反应产生氢气的体积是30mL，因此其反应速率是V=30mL÷4min= 7.5 mL/min；②在前4min内，镁条与盐酸的反应速率逐渐加快，在4min之后，反应速率逐渐减慢，原因是镁与盐酸的反应是放热反应，随着反应的进行，反应溶液温度逐渐升高，。使化学反应速率加快；当反应进行到一定程度后，由于溶液中c(H+)降低，浓度对反应速率的影响大于温度对反应速率的影响，因此反应速率逐渐减小；（2） 纯度、质量、表面积都相同的两铝片与H+浓度相同的盐酸和硫酸在同温同压下反应时产生氢气的速率差别很大，铝和盐酸反应速率更快.进行的实验探究：原因Ⅰ：Cl-对反应具有促进作用，而SO42-对反应没有影响；原因Ⅱ：Cl-对反应没有影响，而SO42-对反应具有阻碍作用；原因Ⅲ：Cl-对反应具有促进作用，而SO42-对反应具有阻碍作用；原因Ⅳ：Cl-、SO42-均对反应具有促进作用，但Cl-影响更大；原因Ⅴ：Cl-、SO42-均对反应具有阻碍作用，但Cl-影响更小（或SO42-影响更大）；②在盛有硫酸的试管中加入少量NaCl或KCl固体 ，反应速率加快证明Cl-对反应速率有促进作用；b．在盛有盐酸的试管中加入少量Na2SO4或K2SO4固体，反应速率减慢，就证明SO42-对反应具有阻碍作用，从而证明原因Ⅲ分析的正确性。

【考点定位】考查化学反应速率的计算与分析、化学实验方案的设计及评价的知识

【名师点睛】化学反应速率是衡量化学反应进行的快慢程度的物理量。影响化学反应速率的因素有内因、外因。内因就是参加反应的物质本身的性质，它起决定作用；外因包括浓度、温度、压强、催化剂、溶剂、光等。本题通过比较H+的物质的量浓度相等的盐酸、硫酸与铝反应速率的比较，考查了催化剂对化学反应速率的影响，考查了学生实验设计能力、思维的严谨性、严密性。