Question

6．某興趣小組對(duì)“鐵銹（Fe₂O₃）與鹽酸反應(yīng)快慢的影響因素”進(jìn)行了探究．
【提出問題】鐵銹與鹽酸反應(yīng)的快慢受哪些因速的影響呢？
【猜想與假設(shè)】a．可能與鹽酸的質(zhì)量分?jǐn)?shù)有關(guān)；
b．可能與反應(yīng)的溫度有關(guān)．
【設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)】用相同質(zhì)量的鐵銹和足量的鹽酸進(jìn)行如表實(shí)驗(yàn)．

實(shí)驗(yàn)編號(hào)	鹽酸的質(zhì)量分?jǐn)?shù)	反應(yīng)的速度	鐵銹消失的時(shí)間
①	6%	20℃	240 s
②	10%	20℃	115 s
③	10%	30℃	75 s

（1）寫出鐵銹與鹽酸反應(yīng)的化學(xué)方程式Fe₂O₃+6HCl═2FeCl₃+3H₂O．
（2）要比較溫度對(duì)反應(yīng)快慢的影響，應(yīng)選擇的實(shí)驗(yàn)編號(hào)是②③．
【得出結(jié)論】（3）從以上實(shí)驗(yàn)中可得出的結(jié)論是①溫度越高，反應(yīng)時(shí)間越短，反應(yīng)速率越快；②酸的溶質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)越大，反應(yīng)速率越快．
【實(shí)驗(yàn)拓展】（4）隨后在鐵銹與鹽酸反應(yīng)的試管中加入少量硫酸，發(fā)現(xiàn)反應(yīng)明顯加快，可能是硫酸中H⁺（填化學(xué)符號(hào)）加快了反應(yīng)的速率，請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)一個(gè)合理的實(shí)驗(yàn)來驗(yàn)證你的假設(shè)在鐵銹與鹽酸反應(yīng)的試管中加入少量硫酸鈉溶液，發(fā)現(xiàn)反應(yīng)速率沒有改變，說明不是其中的硫酸根離子所起的作用．
（5）鐵銹與鹽酸反應(yīng)的快慢可能還受哪些因速影響？設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)鐵銹的主要成分是氧化鐵，與鹽酸反應(yīng)生成氯化鐵和水解答；
（2）根據(jù)控制變量法進(jìn)行分析；
（3）根據(jù)表格信息來分析；
（4）根據(jù)硫酸酸中存在的離子來分析；可根據(jù)加入含有硫酸根離子的化合物的溶液觀察反應(yīng)速率快慢來分析；
（5）反應(yīng)速率的快慢還可能與鐵銹和酸的接觸面積有關(guān)．

解答 解：
（1）鐵銹的主要成分是氧化鐵，與鹽酸反應(yīng)生成氯化鐵和水，反應(yīng)的化學(xué)方程式是：Fe₂O₃+6HCl═2FeCl₃+3H₂O．
（2）由表格信息可知，要比較溫度對(duì)反應(yīng)快慢的影響，應(yīng)選擇的實(shí)驗(yàn)編號(hào)是②③；酸的溶質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)相同，溫度越高，反應(yīng)時(shí)間越短，反應(yīng)速率越快；
（3）實(shí)驗(yàn)①②中鹽酸的質(zhì)量分?jǐn)?shù)不同，溫度相同，酸的溶質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)越大，反應(yīng)速率越快；
實(shí)驗(yàn)②③中酸的溶質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)相同，溫度越高，反應(yīng)時(shí)間越短，反應(yīng)速率越快；
從以上實(shí)驗(yàn)中可得出的結(jié)論是①溫度越高，反應(yīng)時(shí)間越短，反應(yīng)速率越快；②酸的溶質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)越大，反應(yīng)速率越快；
（4）硫酸酸中存在氫離子和硫酸根離子，其中加快反應(yīng)速率的離子是氫離子，故填：H⁺；
在鐵銹與鹽酸反應(yīng)的試管中加入少量硫酸鈉溶液，發(fā)現(xiàn)反應(yīng)速率沒有改變，說明不是其中的硫酸根離子所起的作用，
（4）鐵銹與酸的接觸面積也可能會(huì)影響反應(yīng)的速率，故填：將長短相同、粗細(xì)不同的兩根生銹的鐵絲放入等體積、等溶質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)的稀鹽酸中，觀察現(xiàn)象．發(fā)現(xiàn)細(xì)鐵絲表面的鐵銹很快就被除去，而粗鐵絲表面的鐵銹較慢，故可推斷出鐵銹和酸反應(yīng)的快慢還與鐵銹與酸的接觸面積有關(guān)．
答案：
（1）Fe₂O₃+6HCl═2FeCl₃+3H₂O；
（2）②③；
（3）①溫度越高，反應(yīng)時(shí)間越短，反應(yīng)速率越快；②酸的溶質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)越大，反應(yīng)速率越快；
（4）H⁺；在鐵銹與鹽酸反應(yīng)的試管中加入少量硫酸鈉溶液，發(fā)現(xiàn)反應(yīng)速率沒有改變，說明不是其中的硫酸根離子所起的作用；
（5）將長短相同、粗細(xì)不同的兩根生銹的鐵絲放入等體積、等溶質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)的稀鹽酸中，觀察現(xiàn)象．發(fā)現(xiàn)細(xì)鐵絲表面的鐵銹很快就被除去，而粗鐵絲表面的鐵銹較慢，故可推斷出鐵銹和酸反應(yīng)的快慢還與鐵銹與酸的接觸面積有關(guān)．

點(diǎn)評(píng) 本題是通過控制不同的量來探究能夠影響反應(yīng)速度的因素的，這類似于物理上所學(xué)的控制變量法來解決問題，我們?cè)诮獯饡r(shí)要注意仔細(xì)分析比較，從而得出正確的解答．