Question

14．“五一”假期，小兵對“鋅與硫酸反應(yīng)快慢的影響因素”進行了探究．
【提出問題】鋅與硫酸反應(yīng)的快慢受哪些因素的影響呢？
【猜想與假設(shè)】a．可能與硫酸的質(zhì)量分數(shù)有關(guān)；b．可能與鋅的形狀有關(guān)．
【設(shè)計并實驗】小兵用不同質(zhì)量分數(shù)的硫酸和不同形狀的鋅進行如下實驗．

實驗編號	硫酸的質(zhì)量分數(shù)（均取20mL）	鋅的形狀（均取1g）	氫氣的體積（mL）（均收集3分鐘）
①	30%	鋅粒	31.7
②	20%	鋅片	50.9
③	20%	鋅粒	61.7
④	30%	鋅片	79.9

（1）寫出稀硫酸與鋅反應(yīng)的化學方程式Zn+H₂SO₄=ZnSO₄+H₂↑．
（2）小兵用如圖裝置收集并測量氫氣的體積，其中量筒的作用是根據(jù)進入量筒中水的體積，判斷生成氫氣的體積，
氫氣應(yīng)從e（填e或f或g）管通入．
（3）若用該收集CO₂，并測量生成的CO₂氣體的體積，其中在水面上放一層植物油目的是防止二氧化碳與水反應(yīng)；
【收集證據(jù)】（4）要比較不同質(zhì)量分數(shù)的硫酸對反應(yīng)快慢的影響，應(yīng)選擇的實驗編號是①③或②④．
【得出結(jié)論】（5）結(jié)論是在相同條件下，硫酸的質(zhì)量分數(shù)越大，反應(yīng)速率越快或鋅與硫酸的接觸面積越大，反應(yīng)速率越快
【評價與反思】（注意：若答對（5）（6）兩小題獎勵4分，化學試卷總分不超過60分）
（6）下表是小兵第①組實驗的詳細數(shù)據(jù)．

時段（均為1分鐘）	第1分鐘	第2分鐘	第3分鐘	第4分鐘	第5分鐘	第6分鐘
H2的體積	3.1mL	16.7mL	11.9mL	9.6mL	7.6mL	6.0mL

請描述鋅與硫酸反應(yīng)的快慢的變化并解釋原因由慢到快然后逐漸減慢；因為隨著反應(yīng)的進行，反應(yīng)放出熱量，反應(yīng)速度加快，但隨著硫酸被消耗，硫酸溶質(zhì)質(zhì)量分數(shù)變小，反應(yīng)速度又逐漸減慢．
（7）鋅與硫酸反應(yīng)的快慢可能還受哪些因素影響？設(shè)計實驗驗證．溫度；取質(zhì)量相等的鋅粒分別放入兩只試管中，然后分別加入溫度不同，體積和溶質(zhì)質(zhì)量分數(shù)相同的稀硫酸，測量收集等體積的氫氣所需要的時間．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)稀硫酸與鋅反應(yīng)產(chǎn)生硫酸鋅和氫氣進行分析；
（2）為測定所收集氫氣的體積，則需要采用液體等量代換的方式，因此可以選用右圖這樣的裝置，短進長出，讓里面的水等量流到量筒內(nèi)，通過量筒內(nèi)液體的體積判斷收集的氣體的體積；
（3）根據(jù)二氧化碳會與水反應(yīng)進行分析；
（4）對比四個實驗，利用控制變量法選擇合適的對比組；
（5）通過不同質(zhì)量分數(shù)的硫酸與鋅反應(yīng)產(chǎn)生氫氣的快慢得出結(jié)論；
（6）根據(jù)表格的數(shù)據(jù)總結(jié)產(chǎn)生的氫氣與時間的關(guān)系并分析原因；
（7）反應(yīng)物濃度、反應(yīng)溫度、反應(yīng)物接觸面積、有無催化劑等因素常影響化學反應(yīng)速率，利用控制變量的思想設(shè)計一個因素對反應(yīng)速率的影響．

解答 解：（1）稀硫酸與鋅反應(yīng)產(chǎn)生硫酸鋅和氫氣，化學方程式為：Zn+H₂SO₄=ZnSO₄+H₂↑；
（2）因為氫氣不易溶于水，可以通過壓強的變化利用排水法把水壓入量筒內(nèi)，根據(jù)進入量筒中水的體積，判斷生成氫氣的體積，所以進氣管是短管f；
（3）二氧化碳會與水反應(yīng)，所以用該收集CO₂，并測量生成的CO₂氣體的體積，其中在水面上放一層植物油目的是：防止二氧化碳與水反應(yīng)；
（4）要比較不同質(zhì)量分數(shù)的硫酸對反應(yīng)快慢的影響，其中的鋅的狀態(tài)保持不變，選擇不同質(zhì)量分數(shù)的硫酸，看產(chǎn)生氫氣的快慢，因此可以選擇①③或②④；
（5）通過①③（都是鋅粒，硫酸的質(zhì)量分數(shù)不同），可以看出：硫酸的質(zhì)量分數(shù)越大，反應(yīng)速率越快；通過①②（鋅粒和鋅片與質(zhì)量分數(shù)相同的硫酸反應(yīng)）可以看出：鋅與硫酸的接觸面積越大，反應(yīng)速率越快；
（6）從表格可以看出反應(yīng)由慢到快然后逐漸減慢；因為隨著反應(yīng)的進行，反應(yīng)放出熱量，反應(yīng)速度加快，但隨著硫酸被消耗，硫酸溶質(zhì)質(zhì)量分數(shù)變小，反應(yīng)速度又逐漸減慢；
（7）如設(shè)計溫度對反應(yīng)快慢的影響，具體的操作為：取質(zhì)量相等的鋅粒分別放入兩只試管中，然后分別加入溫度不同，體積和溶質(zhì)質(zhì)量分數(shù)相同的稀硫酸，測量收集等體積的氫氣所需要的時間．
故答案為：（1）Zn+H₂SO₄=ZnSO₄+H₂↑；
（2）根據(jù)進入量筒中水的體積，判斷生成氫氣的體積，f；
（3）防止二氧化碳與水反應(yīng)；
（4）①③或②④；
（5）在相同條件下，硫酸的質(zhì)量分數(shù)越大，反應(yīng)速率越快或鋅與硫酸的接觸面積越大，反應(yīng)速率越快；
（6）由慢到快然后逐漸減慢；因為隨著反應(yīng)的進行，反應(yīng)放出熱量，反應(yīng)速度加快，但隨著硫酸被消耗，硫酸溶質(zhì)質(zhì)量分數(shù)變小，反應(yīng)速度又逐漸減慢；
（7）溫度；取質(zhì)量相等的鋅粒分別放入兩只試管中，然后分別加入溫度不同，體積和溶質(zhì)質(zhì)量分數(shù)相同的稀硫酸，測量收集等體積的氫氣所需要的時間．

點評 本題以影響產(chǎn)生氫氣的反應(yīng)速率為實驗探究的形式考查了反應(yīng)物濃度、顆粒的大小、反應(yīng)溫度等因素對化學反應(yīng)速率的影響，重點在于培養(yǎng)學生的實驗探究能力，注意控制變量的運用．