【題目】五一假期,小兵對鋅與硫酸反應(yīng)快慢的影響因素進(jìn)行了探究。

【提出問題】鋅與硫酸反應(yīng)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?jǐn)?shù)有關(guān);

b.可能與鋅的形狀有關(guān)。

【設(shè)計(jì)并實(shí)驗(yàn)】小兵用不同質(zhì)量分?jǐn)?shù)的硫酸和不同形狀的鋅進(jìn)行如下實(shí)驗(yàn)。

實(shí)驗(yàn)

編號

硫酸的質(zhì)量

分?jǐn)?shù)(均取

20 mL)

鋅的形狀

(均取1 g)

氫氣的體積(mL)

(均收集3分鐘)

20%

鋅粒

31.7

20%

鋅片

50.9

30%

鋅粒

61.7

30%

鋅片

79.9

(1)寫出稀硫酸與鋅反應(yīng)的化學(xué)方程式:________________________。

(2)小兵用如圖所示裝置收集并測量氫氣的體積,其中量筒的作用是________________________________________,氫氣應(yīng)從________(“e”“f”“g”)管通入。

【收集證據(jù)】(3)要比較不同質(zhì)量分?jǐn)?shù)的硫酸對反應(yīng)快慢的影響,應(yīng)選擇的實(shí)驗(yàn)編號是____________。

【得出結(jié)論】(4)結(jié)論是________________________________________________________________

(5)下表是小兵第①組實(shí)驗(yàn)的詳細(xì)數(shù)據(jù)。

時(shí)段(

1分鐘)

1

分鐘

2

分鐘

3

分鐘

4

分鐘

5

分鐘

6

分鐘

H2的體積

3.1

mL

16.7

mL

11.9

mL

9.6

mL

7.6

mL

6.0

mL

請描述鋅與硫酸反應(yīng)的快慢的變化并解釋原因:______________________________。

(6)鋅與硫酸反應(yīng)的快慢可能還受哪些因素影響?設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。___________________

【答案】 Zn+H2SO4===ZnSO4+H2 根據(jù)進(jìn)入量筒中水的體積,判斷生成氫氣的體積 f  ①③或②④ 硫酸的質(zhì)量分?jǐn)?shù)越大,鋅與硫酸的接觸面積越大,反應(yīng)速率越快 由慢到快然后逐漸減慢;反應(yīng)為放熱反應(yīng),所以剛開始反應(yīng)由慢變快,隨著反應(yīng)的進(jìn)行,硫酸被消耗,硫酸溶質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)變小,反應(yīng)逐漸減慢 溫度;取質(zhì)量相等的鋅粒分別放入兩支試管中,然后分別加入溫度不同,體積和溶質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)相同的稀硫酸,測量收集等體積的氫氣所需要的時(shí)間(合理即可)

【解析】(1)稀硫酸與鋅反應(yīng)產(chǎn)生硫酸鋅和氫氣,寫出反應(yīng)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(jìn)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(gè)實(shí)驗(yàn),利用控制變量法選擇合適的對比組;
(4)通過不同質(zhì)量分?jǐn)?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(shí)間的關(guān)系;
(6)反應(yīng)物濃度、反應(yīng)溫度、反應(yīng)物接觸面積、有無催化劑等因素常影響化學(xué)反應(yīng)速率,利用控制變量的思想設(shè)計(jì)一個(gè)因素對反應(yīng)速率的影響
解:(1)稀硫酸與鋅反應(yīng)產(chǎn)生硫酸鋅和氫氣,反應(yīng)的方程式為:Zn+H2SO4=ZnSO4+H2↑;
(2)因?yàn)闅錃獠灰兹苡谒梢酝ㄟ^壓強(qiáng)的變化利用排水法把水壓入量筒內(nèi),根據(jù)進(jìn)入量筒中水的體積,判斷生成氫氣的體積,故進(jìn)氣管是短管f;
(3)要比較不同質(zhì)量分?jǐn)?shù)的硫酸對反應(yīng)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?jǐn)?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?jǐn)?shù)不同),可以看出:硫酸的質(zhì)量分?jǐn)?shù)越大,反應(yīng)速率越快;通過①②(鋅粒和鋅片與質(zhì)量分?jǐn)?shù)相同的硫酸反應(yīng))可以看出:鋅與硫酸的接觸面積越大,反應(yīng)速率越快;
(5)從表格可以看出反應(yīng)由慢到快然后逐漸減慢;反應(yīng)為放熱反應(yīng),所以剛開始反應(yīng)由慢變快,隨著反應(yīng)的進(jìn)行,硫酸被消耗,硫酸溶質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)變小,反應(yīng)逐漸減慢;
(6)如設(shè)計(jì)溫度對反應(yīng)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?jǐn)?shù)相同的稀硫酸,測量收集等體積的氫氣所需要的時(shí)間

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