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為更好地利用化學變化中的物質(zhì)變化和能量變化,在化學研究和工業(yè)生產(chǎn)中還需要關注化學反應的快慢和進行程度等。實驗發(fā)現(xiàn),Mg+AgCl濾液反應比Mg+H2O反應速率快,研究小組對此實驗現(xiàn)象產(chǎn)生的原因進行了探究。
【提出猜想】
猜想一:Cl-鉆入Mg(OH)2膜形成孔徑,增大了Mg和H2O的接觸面積,加快了Mg+H2O的反應速率,稱作“離子鉆入效應”;
猜想二:在“離子鉆入效應”基礎上,Mg置換Ag+形成許多微小的Mg-Ag原電池,使Mg+H2O反應速率進一步加快。
【實驗設計】
(1)取表面積和質(zhì)量相同的鎂條(5cm),用濃度分別為1mol/LKCl、0.2mol/LAgNO3、0.2mol/LKNO3溶液,按照下表進行系列實驗,若有沉淀,先將沉淀過濾后,將濾液加入裝Mg條的試管,并觀察Mg條表面實驗現(xiàn)象。
實驗序號 菁優(yōu)網(wǎng) V(KCl)/mL V(AgNO3)/mL V(KNO3)/mL V(H2O)/mL 實驗現(xiàn)象
1 / / / 5.00 微小氣泡附著
2 4.50 0.50 / / 大量氣泡放出
3 4.50 / / 0.50 少量氣泡放出
4 a / b / 少量氣泡放出
①根據(jù)表中信息,補充數(shù)據(jù):a=
4.5
4.5
,b=
0.5
0.5
。
②由實驗1和實驗3對比可知:Cl-有加快Mg+H2O反應速率的作用。
③由實驗和實驗對比可知:Ag+有加快Mg+H2O反應速率的作用。
【實驗結論1】猜想一和猜想二成立。
寫出Ag+的水解離子方程式
Ag++H2O?AgOH+H+
Ag++H2O?AgOH+H+
。
(2)為了進一步證明Mg-Ag原電池能加快Mg+H2O+Cl-體系中Mg+H2O的反應速率,研究小組利用數(shù)字化實驗進行了驗證。
【實驗設計】選取實驗2和實驗4兩個實驗方案,采集兩個實驗的pH-時間、溫度-時間變化數(shù)據(jù)。實驗數(shù)據(jù)如圖所示:菁優(yōu)網(wǎng)
④由初始pH數(shù)據(jù)可知,曲線
a
a
(填“a”或“b”)表示實驗2的pH-時間變化曲線,請解釋原因
溶液中存在銀離子,銀離子水解使得溶液呈酸性,所以初始階段pH<7
溶液中存在銀離子,銀離子水解使得溶液呈酸性,所以初始階段pH<7
。
⑤在pH=11左右,兩實驗的pH變化都明顯趨于平緩的原因
Mg(OH)2沉淀覆蓋在鎂條表面,阻礙了Mg+H2O的反應
Mg(OH)2沉淀覆蓋在鎂條表面,阻礙了Mg+H2O的反應
。
⑥對“溫度-時間”曲線分析,在相同反應時間內(nèi),
實驗2
實驗2
(填“實驗2”或“實驗4”)放熱更多,因此速率更快。
【實驗結論2】結合pH-時間、溫度-時間曲線可知,Mg-Ag原電池能加快Mg+H2O+Cl-體系中Mg+H2O的反應速率。

【答案】4.5;0.5;Ag++H2O?AgOH+H+;a;溶液中存在銀離子,銀離子水解使得溶液呈酸性,所以初始階段pH<7;Mg(OH)2沉淀覆蓋在鎂條表面,阻礙了Mg+H2O的反應;實驗2
【解答】
【點評】
聲明:本試題解析著作權屬菁優(yōu)網(wǎng)所有,未經(jīng)書面同意,不得復制發(fā)布。
發(fā)布:2024/8/1 8:0:9組卷:27引用:2難度:0.7
相似題
  • 1.如圖1所示,某興趣小組同學將銅片加入稀硝酸,發(fā)現(xiàn)開始時氣泡產(chǎn)生速率非常慢,一段時間后速率明顯加快,燒瓶內(nèi)溶液呈淺藍色并不斷加深,液面上方的氣體顏色也在不斷加深.該小組同學擬通過實驗探究反應速率變化的原因.
    菁優(yōu)網(wǎng)
    (1)圖1中銅與稀硝酸反應的離子方程式為
     
    ;
    用離子方程式表示NaOH溶液所起的作用
     
    ;
    (2)小組同學提出了如下假設并設計實驗探究:
    Ⅰ.甲同學認為是反應放熱導致溶液溫度升高所致,完成此實驗還需要的儀器是
     
    ;
    測定反應過程中溶液不同時間的溫度,結果如表:

    時間/min05101520253550607080
    溫度/℃25262626262626.527272727
    結合實驗目的和表中數(shù)據(jù),你得出的結論是
     
    ;
    Ⅱ.乙同學認為生成的Cu2+對反應有催化作用,為驗證此假設,取A、B兩支試管分別加入等量的銅片和稀硝酸,那么最好是在其中一支試管中加入少量的
     
    (填序號),
    A.硝酸銅晶體        B.硝酸銅溶液        C.硫酸銅晶體        D.硫酸銅溶液
    然后對比兩支試管的反應,發(fā)現(xiàn)現(xiàn)象基本相同.因此得出結論:Cu2+并不是反應的催化劑.
    Ⅲ.丙同學根據(jù)現(xiàn)象推測反應過程中還有少量
     
     生成,進而認為該物質(zhì)對反應有催化作用,如圖2所示,實驗中丙同學從a處通入該物質(zhì)后,發(fā)現(xiàn)左管中產(chǎn)生氣泡速率明顯快于右管.小組同學得出最后結論:這種物質(zhì)對銅和稀硝酸的反應有催化作用.
    (3)實驗結束后,發(fā)現(xiàn)試管中溶液呈綠色,而不顯藍色.部分同學認為是該溶液中硝酸銅的質(zhì)量分數(shù)較高所致,另一部分同學認為是該溶液中溶解了通入的物質(zhì).請你設計一個實驗方案來證明哪種假設正確.(寫出實驗操作、實驗現(xiàn)象和結論)
     

    發(fā)布:2024/10/26 17:0:2組卷:9引用:3難度:0.5
  • 2.為探究銅與稀硝酸反應的產(chǎn)物及影響反應速率的主要因素,進行如下實驗。
    實驗一:探究銅和稀硝酸反應的產(chǎn)物。實驗裝置如圖所示,氣密性已檢查。
    菁優(yōu)網(wǎng)
    已知FeSO4+NO═[Fe(NO)]SO4,該反應較緩慢,待生成一定量[Fe(NO)]2+時突顯明顯棕色。
    (1)實驗開始時先將Y形試管向盛有碳酸鈣的支管傾斜,緩慢滴入稀硝酸,該實驗操作的目的是
     
    。
    (2)銅片和稀硝酸反應的化學方程式為
     

    (3)本實驗A生成的氣體中,若有NO2,則B的實驗現(xiàn)象為
     
    ;若只有NO生成,則B的實驗現(xiàn)象是
     
    。
    實驗二:探究化學反應產(chǎn)物對反應速率的影響。設計了如下實驗,利用圖示裝置測定溶液突顯明顯棕色的時間。
    序號溫度銅片/g硝酸/mL硝酸銅/g
    125℃
    225℃5200.5
    325℃5201.0
    (4)請將上表中實驗1的實驗條件填寫完整
     

    (5)通過實驗發(fā)現(xiàn)實驗1、2、3的反應速率并無明顯變化,為達到實驗目的還需要繼續(xù)進行的實驗是
     
    。

    發(fā)布:2024/10/26 17:0:2組卷:2引用:1難度:0.5
  • 菁優(yōu)網(wǎng)3.為探究銅與稀硝酸反應的產(chǎn)物及影響反應速率的主要因素,進行如下實驗.
    實驗一 探究銅和稀硝酸反應的產(chǎn)物.
    實驗裝置如圖1,氣密性已檢查.
    已知:FeSO4+NO═[Fe(NO)]SO4,該反應較緩慢,待生成一定量[Fe(NO)]2+時突顯明顯棕色.
    (1)實驗開始時先將Y形試管向盛有碳酸鈣的支管傾斜,緩慢滴入稀硝酸,該實驗操作的目的是
     

    (2)銅片和稀硝酸反應的化學方程式為
     

    (3)本實驗A生成的氣體中,若有NO2,B的實驗現(xiàn)象為
     
    ;若只有NO生成,B的實驗現(xiàn)象是
     

    實驗二 探究銅和稀硝酸反應速率先慢后快的原因
    經(jīng)過實驗一,測得硝酸的濃度<6mol?L-1,只有NO生成.當銅片與5mol?L-1硝酸反應時,開始時反應非常緩慢,一段時間后反應速率明顯加快.為探究此反應的反應速率先慢后快的原因,進行如下探究:
    探究一:研究反應過程的溫度變化對反應速率的影響
    實驗所得曲線和現(xiàn)象記錄如圖2及表一.
    (表一)
    間/min現(xiàn)象
    0~15銅表面出現(xiàn)氣泡,但速度很慢
    25溶液有很淺的藍色,氣泡生成速度加快
    30氣泡生成速度較快,均勻冒出
    45洗氣瓶中可見少量淡棕色的物質(zhì)
    50溶液中藍色明顯變深,洗氣瓶中突顯明顯棕色
    (4)獲得圖2數(shù)據(jù)所需的測量儀器有
     

    (5)從上述圖表分析可得到的結論是
     

    (表二)
    序號溫度銅片/g硝酸/mL硝酸銅/g
    125℃
    225℃5200.5
    325℃5201.0
    探究二:研究化學反應產(chǎn)物對反應速率的影響
    設計了如下實驗,利用圖1裝置測定溶液突顯明顯棕色的時間.
    (6)請將表二中將實驗1的實驗條件填寫完整①
     
     ②
     
     ③
     

    (7)通過實驗發(fā)現(xiàn)實驗1、2、3的反應速率并無明顯變化,為達到實驗目的還需要繼續(xù)進行的實驗是
     

    發(fā)布:2024/10/26 17:0:2組卷:34引用:2難度:0.5
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