Question

小明同學對“鋅與硫酸反應快慢的影響因素”進行了探究．
【提出問題】鋅與硫酸反應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)．
【查閱資料】
鋅的化學性質(zhì)比較活潑，在常溫下的空氣中，表面生成一層“保護膜”，可阻止進一步氧化．該“保護膜”可以和酸反應，但不產(chǎn)生氫氣．
【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	20%	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的化學方程式

 

．
（2）小兵用圖裝置收集并測量氫氣的體積，其中量筒的作用是

 

，氫氣應從

 

（填e或f或g）管通入；
【收集證據(jù)】
（3）要比較不同質(zhì)量分數(shù)的硫酸對反應快慢的影響，應選擇的實驗編號是

 

；
【得出結(jié)論】
（4）結(jié)論是

 

；
【評價與反思】
（5）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的先慢后快最后又變慢的原因

 

；
（6）你認為鋅與硫酸反應的快慢可能還受

 

因素影響？
（7）取某廠生產(chǎn)的生鐵樣品6g，與100g足量的稀硫酸充分反應后，稱得剩余物質(zhì)的總質(zhì)量為105.8g．
①生成氣體的質(zhì)量為

 

克；
②該廠生產(chǎn)的生鐵樣品中鐵的質(zhì)量分數(shù)是多少？（寫出具體的過程，結(jié)果精確到0.1%）
③該廠生產(chǎn)的生鐵是否合格？

 

（填“合格”或“不合格”）

Answer 1

考點：影響化學反應速率的因素探究,金屬的化學性質(zhì),根據(jù)化學反應方程式的計算

專題：科學探究

分析：（1）稀硫酸與鋅反應產(chǎn)生硫酸鋅和氫氣，寫出反應的方程式；
（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）對比四個實驗，利用控制變量法選擇合適的對比組；
（4）通過不同質(zhì)量分數(shù)的硫酸或不同形狀的鋅的產(chǎn)生氫氣的快慢得出結(jié)論．
（5）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；
（6）反應物濃度、反應溫度、反應物接觸面積、有無催化劑等因素常影響化學反應速率，利用控制變量的思想設(shè)計一個因素對反應速率的影響．
（7）①鐵和稀硫酸反應會產(chǎn)生氫氣，根據(jù)質(zhì)量守恒定律可知，反應后減少的總質(zhì)量即為生成氫氣的質(zhì)量．
②根據(jù)鐵和稀硫酸反應的化學方程式，利用氫氣的質(zhì)量可求出參加反應的鐵的質(zhì)量，進而求出生鐵中鐵的質(zhì)量分數(shù)．
③考慮生鐵的含碳量．

解答：解：（1）稀硫酸與鋅反應產(chǎn)生硫酸鋅和氫氣，反應的方程式為：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，故進氣管是短管f；
（3）要比較不同質(zhì)量分數(shù)的硫酸對反應快慢的影響，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（都是鋅粒）或②④（都是鋅片）；
（4）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）可以看出：鋅與硫酸的接觸面積越大，反應速率越快；
（5）從表格可以看出反應由慢到快然后逐漸減慢；因為隨著反應的進行，反應放出熱量，反應速度加快，但隨著硫酸被消耗，硫酸溶質(zhì)質(zhì)量分數(shù)變小，反應速度又逐漸減慢；
故答案是：由慢到快然后逐漸減慢；因為隨著反應的進行，反應放出熱量，反應速度加快，但隨著硫酸被消耗，硫酸溶質(zhì)質(zhì)量分數(shù)變小，反應速度又逐漸減慢；
（6）如設(shè)計溫度對反應快慢的影響，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．（只要有控制變量的意識即可）．
故答案是：溫度．
（7）①根據(jù)質(zhì)量守恒定律可以知道生成的氫氣的質(zhì)量為：6g+100g-105.8g=0.2g
②設(shè)生鐵樣品中鐵的質(zhì)量為x．
Fe+H₂SO₄═FeSO₄+H₂↑
56              2
x              0.2 g
則

56

2

=

x

0.2g

，解得：x=5.6g
鐵的質(zhì)量分數(shù)為：

5.6g

6g

×100%≈93.3%，
③該廠生產(chǎn)的生鐵含碳量為6.7%＞4%，故不合格．
故答案為：
（1）Zn+H₂SO₄═ZnSO₄+H₂↑
（2）測量排出水的體積，即為氫氣的體積； f
（3）①③或②④；
（4）硫酸越濃，反應越快；（鋅片比鋅粒反應快）（合理即可）
（5）開始慢因為有氧化膜覆蓋在鋅的表面，然后逐漸變快，隨著反應的進行硫酸的質(zhì)量分數(shù)變小，反應速率又變慢．（合理即可）
（6）溫度；
（7）0.2克； 93.3%；不合格

點評：本題以影響產(chǎn)生氫氣的反應速率為實驗探究的形式考查了反應物濃度、顆粒的大小、反應溫度等因素對化學反應速率的影響，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．