Question

3．硫酸是中學(xué)最常見(jiàn)的三大強(qiáng)酸之一，某研究性學(xué)習(xí)小組探究外界條件對(duì)鐵與硫酸反應(yīng)速率的影響．
[實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)]控制用同種鐵塊，初始使用硫酸體積均為1000mL，恒定實(shí)驗(yàn)溫度在298K或313K（其余實(shí)驗(yàn)條件見(jiàn)下表），設(shè)計(jì)如下對(duì)比試驗(yàn)．
（1）請(qǐng)完成以下實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)表（表中不要留空格）．

實(shí)驗(yàn) 編號(hào)	實(shí)驗(yàn)?zāi)康?/TD>	T/K	Fe/g	c（H2SO4）/mol•L-1
①	為以下實(shí)驗(yàn)作參考	298	10	1.0
②	探究溫度對(duì)反應(yīng)速率的影響
③		298	10	18.4

[解釋與結(jié)論]
（2）實(shí)驗(yàn)①、②表明溫度越高，反應(yīng)速率越快
請(qǐng)?jiān)偬岢鲆环N加快該反應(yīng)速率的方法增大同質(zhì)量鐵的表面積或加入少量硫酸銅，構(gòu)成原電池
（3）實(shí)驗(yàn)③得出的結(jié)論是：當(dāng)硫酸濃度為18.4mol/L，反應(yīng)速率趨向于零（反應(yīng)速率趨向于停止），原因是常溫下，鐵與濃硫酸發(fā)生鈍化
[思考與交流]
（4）實(shí)驗(yàn)③，若t₁時(shí)開(kāi)始加熱，在鐵的表面逐漸產(chǎn)生氣泡，當(dāng)有大量氣泡產(chǎn)生時(shí)，控制反應(yīng)溫度基本不變．甲同學(xué)將收集到的氣體體積與時(shí)間的關(guān)系粗略地表示為圖2．t₁～t₂時(shí)間段，反應(yīng)生成的氣體是SO₂、H₂．寫(xiě)出開(kāi)始加熱時(shí)發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式：2Fe+6H₂SO₄（濃）═Fe₂（SO₄）₃+3SO₂↑+6H₂O．

Answer 1

分析 （1）探究溫度對(duì)反應(yīng)速率的影響，做對(duì)比實(shí)驗(yàn)時(shí)要求其他條件要完全相同，所以從表中數(shù)據(jù)可分析得出實(shí)驗(yàn)②的數(shù)據(jù)，實(shí)驗(yàn)③中只有硫酸的濃度與第①個(gè)實(shí)驗(yàn)不同，便可分析出實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?br />（2）實(shí)驗(yàn)①和②對(duì)比的溫度，根據(jù)溫度對(duì)反應(yīng)速率的影響分析；要加快反應(yīng)速率，方法有增大同質(zhì)量鐵的表面積或加入少量硫酸銅，構(gòu)成原電池；
（3）當(dāng)硫酸濃度為18.4mol/L，反應(yīng)的本質(zhì)發(fā)生了改變，鐵和濃硫酸發(fā)生鈍化，不再產(chǎn)生氫氣進(jìn)行分析；
（4）根據(jù)鐵和濃硫酸發(fā)生鈍化是因?yàn)闈饬蛩岬膹?qiáng)氧化性，加熱后鈍化失效，鐵和濃硫酸在加熱的條件下反應(yīng)，產(chǎn)生的氣體是二氧化硫，隨著反應(yīng)的進(jìn)行，濃硫酸變成稀硫酸，鐵與稀硫酸反應(yīng)產(chǎn)生氫氣進(jìn)行分析．

解答 解：（1）探究溫度對(duì)反應(yīng)速率的影響，作對(duì)比實(shí)驗(yàn)時(shí)要求其他條件要完全相同，所以從表中數(shù)據(jù)可分析得出實(shí)驗(yàn)②的數(shù)據(jù)，溫度是313K，鐵的質(zhì)量和硫酸的濃度應(yīng)和實(shí)驗(yàn)①相同；實(shí)驗(yàn)③中只有硫酸的濃度與第①個(gè)實(shí)驗(yàn)不同，得出實(shí)驗(yàn)?zāi)康氖牵禾骄苛蛩釢舛葘?duì)反應(yīng)速率的影響，故答案為：

實(shí)驗(yàn) 編號(hào)	實(shí)驗(yàn)?zāi)康?/TD>	T/K	Fe/g	c（H2SO4）/mol•L-1
①
②		313	10	1.0
③	探究硫酸濃度對(duì)反應(yīng)速率的影響

（2）實(shí)驗(yàn)①和②對(duì)比的溫度，所以實(shí)驗(yàn)①、②表明：溫度越高，反應(yīng)速率越快；要加快反應(yīng)速率，方法有增大同質(zhì)量鐵的表面積或加入少量硫酸銅，構(gòu)成原電池，
故答案為：溫度越高，反應(yīng)速率越快；增大同質(zhì)量鐵的表面積或加入少量硫酸銅，構(gòu)成原電池；
（3）常溫下，當(dāng)硫酸濃度為18.4mol/L，反應(yīng)的本質(zhì)發(fā)生了改變，鐵和濃硫酸發(fā)生鈍化，不再產(chǎn)生氫氣，反應(yīng)速率趨向于零（反應(yīng)速率趨向于停止），
故答案為：反應(yīng)速率趨向于零（反應(yīng)速率趨向于停止）；常溫下，鐵與濃硫酸發(fā)生鈍化；
（4）常溫下，鐵和濃硫酸發(fā)生鈍化，加熱后鈍化失效，由于濃硫酸的強(qiáng)氧化性，鐵和濃硫酸在加熱的條件下反應(yīng)產(chǎn)生的氣體是二氧化硫，
方程式為：2Fe+6H₂SO₄（濃）$\frac{\underline{\;加熱\;}}{\;}$Fe₂（SO₄）₃+3SO₂↑+6H₂O，隨著反應(yīng)的進(jìn)行，濃硫酸變成稀硫酸，鐵與稀硫酸反應(yīng)產(chǎn)生氫氣，
故答案為：SO₂、H₂；2Fe+6H₂SO₄（濃）$\frac{\underline{\;加熱\;}}{\;}$Fe₂（SO₄）₃+3SO₂↑+6H₂O．

點(diǎn)評(píng) 本題考查外界條件對(duì)化學(xué)反應(yīng)速率影響的探究，注意對(duì)比實(shí)驗(yàn)中條件的統(tǒng)一，濃硫酸與稀硫酸性質(zhì)的區(qū)別是常考的知識(shí)，要特別注意，題目難度適中．