19.教材回顧:相同條件下,金屬單質活動性越強,其與酸溶液發(fā)生反應越劇烈.
化學學習小組在老師的幫助下對金屬與稀硫酸反應情況的進行深入的實驗探究.
[實驗探究一]影響金屬鋅與稀硫酸反應劇烈程度的因素有哪些?
[作出猜想]小芳同學:金屬鋅的形狀可能影響反應劇烈程度.
小華同學:稀硫酸的溶質質量分數(shù)可能影響反應劇烈程度.
(1)鋅與稀硫酸反應的化學方程式為Zn+H
2SO
4═ZnSO
4+H
2↑.
(2)反應劇烈程度體現(xiàn)在單位時間內反應得到氫氣體積的大。萌鐖D1的儀器可以組裝一套實驗室測量取氫氣體積的裝置,該裝置導管的連接順序是a→b→c→d.其中量筒的作用是由量筒內水的體積讀出氣體的體積.
[實驗驗證]某化學課外小組的同學用不同濃度的硫酸和不同形狀的鋅進行以下四組實驗.
實驗編號 | 硫酸的濃度 (均取20mL) | 鋅的形狀 (均取1g) | 氫氣的體積(mL) (均收集3min) |
① | 20% | 大顆粒 | 31.7 |
② | 20% | 小顆粒 | 50.9 |
③ | 30% | 大顆粒 | 61.7 |
④ | 30% | 小顆粒 | 79.9 |
(3)要比較不同濃度的硫酸對反應快慢的影響,應選擇的實驗編號是①③或②④(填一種).
(4)比較實驗①和②,可以得到的結論是鋅與硫酸的接觸面積越大,反應速率越快.
(5)該小組同學進行第①組實驗的詳細數(shù)據(jù)如表所示:
時段 | 第1min | 第2min | 第3min | 第4min | 第5min | 第6min |
H2的體積 | 3.1mL | 16.7mL | 11.9mL | 9.6mL | 7.6mL | 6.0mL |
①鋅與稀硫酸的反應一開始逐漸變快,產生這一現(xiàn)象的可能原因是該反應是放熱(填“放熱”“吸熱”)反應,由此猜想化學反應劇烈程度還與溫度有關.
②鋅與稀硫酸反應第2min后開始變慢的主要原因隨著硫酸被消耗,硫酸溶質質量分數(shù)變小,反應速度又逐漸減慢.
[實驗探究二]如何測定鋅粒(雜質不與稀硫酸反應)中鋅的質量分數(shù)?
(6)提出問題:利用實驗探究一的裝置進行實驗測出的氣體體積偏大,原因是測量出的體積實際為反應產生氫氣的體積與錐形瓶中原有的空氣之和.
(7)針對上述問題,同學們對實驗裝置進行改進:利用如圖2裝置(固定儀器的裝置已略)進行實驗,可準確地測量氫氣體積.
在讀取量氣管中液面讀數(shù)的過程中,應注意AC(填字母編號).
A.讀數(shù)前應上下移動水準管,待兩管液面相平再讀數(shù)
B.保持水準管靜止,待水準管中液面不再上升時再讀數(shù)
C.讀數(shù)時視線與凹液面最低處相平
(8)當裝置恢復至常溫時,測得反應生成氫氣的體積為280mL(氫氣的密度為0.09g/L).根據(jù)化學方程式計算,鋅粒(雜質不與稀硫酸反應)中鋅的質量分數(shù)為80%.
[拓展應用]如何回收硫酸鋅?
將實驗探究一和二的反應殘留液放于燒杯中按如圖3所示實驗操作流程回收硫酸鋅,
請回答:
(9)加入一定量的鋅粒以除去殘留液中過量的稀硫酸,當觀察到不再有氣泡生成(填實驗現(xiàn)象),則稀硫酸已完全反應.
(10)操作a是過濾(填操作名稱).操作a中玻璃棒的作用是引流.
[歸納提升]利用金屬與稀硫酸的反應情況來比較鎂和鋅的金屬活動性強弱.
(11)設計實驗方案:把表面積相等的鎂和鋅放到等質量、等質量分數(shù)的稀硫酸中,觀察金屬表面產生氣泡的快慢.