Question

紅旗中學(xué)化學(xué)實(shí)驗(yàn)興趣小組，對(duì)實(shí)驗(yàn)室制取氫氣的反應(yīng)原理進(jìn)行了如下探究，請(qǐng)回答下列問(wèn)題：
【知識(shí)回顧】能產(chǎn)生氫氣的化學(xué)反應(yīng)有：①電解水  ②較活潑金屬與酸反應(yīng)
【討論交流】你認(rèn)為哪個(gè)反應(yīng)

 

不適用于實(shí)驗(yàn)室制取氫氣，原因是

 

，該反應(yīng)的化學(xué)方程式為

 

，
【猜想與假設(shè)】假設(shè)化學(xué)實(shí)驗(yàn)興趣選擇②較活潑金屬與酸反應(yīng)來(lái)制取氫氣．為了探究哪種金屬與酸反應(yīng)更適合用于實(shí)驗(yàn)室制取氫氣，他們選取了下列實(shí)驗(yàn)用品：
藥品：鎂片、鐵片、鋅片、稀硫酸；  
儀器：試管
要得出科學(xué)、合理的實(shí)驗(yàn)結(jié)論，你認(rèn)為需要控制的變量是：
①

 

；②

 

．
【實(shí)驗(yàn)探究】（1）請(qǐng)你利用上述實(shí)驗(yàn)用品，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案，你的實(shí)驗(yàn)方案是：

 

．
（2）將實(shí)驗(yàn)可能觀察到的現(xiàn)象，得出的實(shí)驗(yàn)結(jié)論和化學(xué)方程式填入表中．

實(shí)驗(yàn)操作	可能觀察到的現(xiàn)象	實(shí)驗(yàn)結(jié)論和化學(xué)方程式
①鎂片+稀硫酸
②鐵片+稀硫酸
③鋅片+稀硫酸

通過(guò)上述實(shí)驗(yàn)得出，最適合實(shí)驗(yàn)室制取氫氣的藥品是

 

．
【知識(shí)拓展】（1）確定實(shí)驗(yàn)室制取氣體的反應(yīng)原理時(shí)，需要考慮諸多因素，如反應(yīng)的快慢，收集的難易、

 

等．
（2）如果用稀鹽酸制取氫氣時(shí)，制得的氣體中可能會(huì)增加的雜質(zhì)是

 

．

Answer 1

考點(diǎn)：制取氣體的反應(yīng)原理的探究,氫氣的制取和檢驗(yàn),書寫化學(xué)方程式、文字表達(dá)式、電離方程式

專題：常見(jiàn)氣體的實(shí)驗(yàn)室制法、檢驗(yàn)、干燥與凈化

分析：【討論交流】水在通電的條件下分解為氫氣和氧氣；
【分析與結(jié)論】金屬與酸發(fā)生的置換反應(yīng)要放出熱量；通過(guò)比較分析出鋅與酸反應(yīng)的速率快慢適中，適合在實(shí)驗(yàn)室中制取氫氣；
【知識(shí)拓展】在確定實(shí)驗(yàn)反應(yīng)原理時(shí)：要從原理是否科學(xué)、嚴(yán)謹(jǐn)、合理，裝置和操作是否安全、簡(jiǎn)便、現(xiàn)象明顯，藥品是否易得、經(jīng)濟(jì)、環(huán)保節(jié)能等方面進(jìn)行；
鹽酸具有揮發(fā)性．

解答：解：【討論交流】①電解水不適用于實(shí)驗(yàn)室制取氫氣，原因是耗能，且裝置麻煩，水在通電的條件下分解為氫氣和氧氣，化學(xué)方程式為：2H₂O

通電  .

2H₂↑+O₂↑；
【猜想與假設(shè)】要得出科學(xué)、合理的實(shí)驗(yàn)結(jié)論，你認(rèn)為需要控制的變量是：
①金屬的質(zhì)量；②金屬片大小相同．
【實(shí)驗(yàn)探究】（1）鋅與硫酸反應(yīng)生成硫酸鋅和氫氣；故實(shí)驗(yàn)方案是：鋅片與稀硫酸反應(yīng)．
【分析與結(jié)論】鎂與稀硫酸反應(yīng)速率較快，放出熱量，感覺(jué)試管外壁發(fā)燙，鋅與稀硫酸反應(yīng)產(chǎn)生氣泡的速率較快，便于在實(shí)驗(yàn)室中制取氫氣；鋅與硫酸反應(yīng)生成硫酸鋅和氫氣；故填：

實(shí)驗(yàn)序號(hào)	實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象	實(shí)驗(yàn)結(jié)論
A	劇烈反應(yīng)，急速產(chǎn)生大量氣泡，試管外壁 發(fā)燙	反應(yīng)速率過(guò)快，氣體不便收集，不適用于實(shí)驗(yàn)室制取氫氣Mg+H2SO4=MgSO4+H2↑；
B	緩慢，產(chǎn)生大量氣泡	反應(yīng)速率過(guò)慢，不適用于實(shí)驗(yàn)室制取氫氣 Fe+H2SO4=FeSO4+H2↑；
C	較快，產(chǎn)生大量氣泡，試管外壁發(fā)熱	反應(yīng)速率適中，適用于實(shí)驗(yàn)室制取氫氣Zn+H2SO4=ZnSO4+H2↑；

鋅片與稀硫酸反應(yīng)
【知識(shí)拓展】（1）在確定實(shí)驗(yàn)反應(yīng)原理時(shí)：要從原理是否科學(xué)、嚴(yán)謹(jǐn)、合理，裝置和操作是否安全、簡(jiǎn)便、現(xiàn)象明顯，藥品是否易得、經(jīng)濟(jì)、環(huán)保節(jié)能等方面進(jìn)行，故填：反應(yīng)條件（或成本、氣體純度）（其他合理答案均可）；
（2）鹽酸具有揮發(fā)性，如果用稀鹽酸代替稀硫酸制取氫氣時(shí)，反應(yīng)發(fā)熱，會(huì)導(dǎo)致制取的氫氣中混有氯化氫氣體．故填：氯化氫．
故答案為：
【討論交流】①電解水，耗能，且裝置麻煩，2H₂O

通電  .

2H₂↑+O₂↑，
【猜想與假設(shè)】①金屬的質(zhì)量；②金屬片大小相同．
【實(shí)驗(yàn)探究】（1）鋅片與稀硫酸反應(yīng)．
（2）

實(shí)驗(yàn)操作	可能觀察到的現(xiàn)象	實(shí)驗(yàn)結(jié)論和化學(xué)方程式
①鎂片+稀硫酸	劇烈反應(yīng)，急速產(chǎn)生大量氣泡，試管外壁發(fā)燙	反應(yīng)速率過(guò)快，氣體不便收集，不適用于實(shí)驗(yàn)室制取氫氣Mg+H2SO4=MgSO4+H2↑；
②鐵片+稀硫酸	緩慢，產(chǎn)生大量氣泡	反應(yīng)速率過(guò)慢，不適用于實(shí)驗(yàn)室制取氫氣Fe+H2SO4=FeSO4+H2↑；
③鋅片+稀硫酸	較快，產(chǎn)生大量氣泡，試管外壁發(fā)熱	反應(yīng)速率適中，適用于實(shí)驗(yàn)室制取氫氣Zn+H2SO4=ZnSO4+H2↑

鋅片與稀硫酸反應(yīng)．
【知識(shí)拓展】（1）反應(yīng)條件（或成本、氣體純度）．
（2）氯化氫．

點(diǎn)評(píng)：本題考查學(xué)生根據(jù)鹽酸揮具有揮發(fā)性，實(shí)驗(yàn)室制取氣體的反應(yīng)原理進(jìn)行分析解題的能力．