Question

17．某化學(xué)興趣小組探究“影響金屬與酸反應(yīng)速率的因素”，請(qǐng)你參與并回答問題：
【提出問題】金屬與鹽酸反應(yīng)速率受哪些因素影響？
【猜想】a．可能與金屬本身的性質(zhì)有關(guān)；b．可能與鹽酸的濃度有關(guān)；c…
【設(shè)計(jì)探究】實(shí)驗(yàn)所用的金屬均已用砂紙打磨．
實(shí)驗(yàn)A：為探究猜想a，小明同學(xué)分別在兩支試管中放入相同質(zhì)量的鋅片和鐵片，分別加入相同體積和濃度的稀鹽酸，觀察到鹽酸與鋅片反應(yīng)比與鐵片反應(yīng)產(chǎn)生的氣泡快，請(qǐng)寫出其中的一個(gè)化學(xué)反應(yīng)方程式Zn+2HCl=ZnCl₂+H₂↑；Fe+2HCl=FeCl₂+H₂↑．
從實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象可以判斷：金屬活動(dòng)性Zn＞　Fe（填“＞”“＜”或“=”）．
【得出結(jié)論】金屬與鹽酸反應(yīng)的速率與金屬本身性質(zhì)有關(guān)．金屬活動(dòng)性與反應(yīng)的速率的關(guān)系是金屬活動(dòng)性越強(qiáng)，反應(yīng)的程度越劇烈．
實(shí)驗(yàn)B：為探究猜想b，小明設(shè)計(jì)如圖所示的裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，所用藥品及實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如表：

實(shí)驗(yàn)編號(hào)	選用金屬 （均取2g）	鹽酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)（均取50mL）	每分鐘產(chǎn)生氫氣的體積/mL
			0～1min	1～2min	2～3min	3～4min	4～5min	前5min共收集氣體
Ⅰ	鋅片	10%	2.9	16.9	11.9	9.2	7.6	47.6
Ⅱ	鋅片	5%	1.6	8.4	5.9	4.8	3.7	24.4

得出結(jié)論：金屬與鹽酸發(fā)生反應(yīng)的速率與鹽酸的濃度有關(guān)，即鹽酸濃度越大，反應(yīng)程度越劇烈．
【反思評(píng)價(jià)】根據(jù)實(shí)驗(yàn)Ⅰ、Ⅱ數(shù)據(jù)分析，解釋鋅與鹽酸反應(yīng)速率快慢的變化原因鋅與鹽酸反應(yīng)產(chǎn)生氣體的速度先加快后變慢，因?yàn)殇\與鹽酸是放熱反應(yīng)，所以開始時(shí)溫度升高，產(chǎn)生氣體速度加快，隨著反應(yīng)的進(jìn)程，鹽酸不斷被消耗，濃度降低，產(chǎn)生氣體速度變慢．　
【新猜想】通過以上探究，你認(rèn)為金屬與鹽酸反應(yīng)的速率度還可能受哪些因素影響．金屬表面積．（寫一條即可）
【繼續(xù)探究】請(qǐng)對(duì)你提出的新猜想，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)證明，并總結(jié)出合理的結(jié)論．分別取相同質(zhì)量的大顆鋅粒和小顆鋅粒，與相同濃度、相同質(zhì)量的稀鹽酸在相同溫度下反應(yīng)（控制其他因素不變），觀察到小顆鋅粒與酸反應(yīng)速率快．結(jié)論：金屬表面積越大，金屬與酸反應(yīng)的越快．

Answer 1

分析 實(shí)驗(yàn)A：【設(shè)計(jì)探究】金屬與酸的反應(yīng)為置換反應(yīng)，符合A（單質(zhì)）+BC=C（單質(zhì)）+AB，故可以實(shí)現(xiàn)化學(xué)方程式；
根據(jù)題中的信息解答；
得出結(jié)論：根據(jù)金屬的活動(dòng)性順序，金屬的活動(dòng)性與反應(yīng)的劇烈程度的關(guān)系是活動(dòng)性較強(qiáng)的金屬與酸反應(yīng)更劇烈；
實(shí)驗(yàn)B：得出結(jié)論：根據(jù)表中信息解答；
【反思評(píng)價(jià)】根據(jù)表中信息解答；猜想是研究反應(yīng)的劇烈程度與酸的濃度有關(guān)，其它條件不變，取用的是不同濃度的足量鹽酸溶液．
【繼續(xù)探究】設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)時(shí)注意控制變量的唯一性．

解答 解：實(shí)驗(yàn)A：【設(shè)計(jì)探究】由題意知：反應(yīng)物、生成物，根據(jù)質(zhì)量守恒定律，正確書寫化學(xué)方程式；如鋅與鹽酸反應(yīng)：反應(yīng)物為鋅與鹽酸，生成物為氯化鋅與氫氣，根據(jù)質(zhì)量守恒定律，故正確書寫化學(xué)方程式Zn+2HCl=ZnCl₂+H₂↑；鐵與鹽酸反應(yīng)的化學(xué)方程式Fe+2HCl=FeCl₂+H₂↑；
放鋅片的試管中立即產(chǎn)生大量氣泡，放鐵片的試管中只產(chǎn)生少量氣泡，金屬活動(dòng)性Zn＞Fe
得出結(jié)論：金屬活動(dòng)性越強(qiáng)，反應(yīng)的程度越劇烈；
實(shí)驗(yàn)B：得出結(jié)論：鹽酸濃度越大，反應(yīng)程度越劇烈；
【反思評(píng)價(jià)】鋅與鹽酸反應(yīng)產(chǎn)生氣體的速度先加快后變慢，因?yàn)殇\與鹽酸是放熱反應(yīng)，所以開始時(shí)溫度升高，產(chǎn)生氣體速度加快，隨著反應(yīng)的進(jìn)程，鹽酸不斷被消耗，濃度降低，產(chǎn)生氣體速度變慢．
【新猜想】金屬與鹽酸反應(yīng)的劇烈程度可能受金屬表面積、反應(yīng)物的狀態(tài)、催化劑的影響；
【繼續(xù)探究】以金屬表面積為例，設(shè)計(jì)為分別取相同質(zhì)量的大顆鋅粒和小顆鋅粒，與相同濃度、相同質(zhì)量的稀鹽酸在相同溫度下反應(yīng)（控制其他因素不變），觀察到小顆鋅粒與酸反應(yīng)速率快．結(jié)論：金屬表面積越大，金屬與酸反應(yīng)的越快．
故答案為：
【設(shè)計(jì)探究】Zn+2HCl=ZnCl₂+H₂↑；Fe+2HCl=FeCl₂+H₂↑；＞；
得出結(jié)論：金屬活動(dòng)性越強(qiáng)，反應(yīng)的程度越劇烈； 
得出結(jié)論：鹽酸濃度越大，反應(yīng)程度越劇烈；
【反思評(píng)價(jià)】鋅與鹽酸反應(yīng)產(chǎn)生氣體的速度先加快后變慢，因?yàn)殇\與鹽酸是放熱反應(yīng)，所以開始時(shí)溫度升高，產(chǎn)生氣體速度加快，隨著反應(yīng)的進(jìn)程，鹽酸不斷被消耗，濃度降低，產(chǎn)生氣體速度變慢；
【新猜想】金屬表面積．
【繼續(xù)探究】分別取相同質(zhì)量的大顆鋅粒和小顆鋅粒，與相同濃度、相同質(zhì)量的稀鹽酸在相同溫度下反應(yīng)（控制其他因素不變），觀察到小顆鋅粒與酸反應(yīng)速率快．結(jié)論：金屬表面積越大，金屬與酸反應(yīng)的越快．

點(diǎn)評(píng) 本考點(diǎn)主要考查了影響金屬與酸發(fā)生化學(xué)反應(yīng)速率的因素的探究，還考查了在生產(chǎn)、生活及實(shí)驗(yàn)中應(yīng)注意的問題．從酸的濃度、金屬的活動(dòng)性和金屬的狀態(tài)等不同的角度，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，也考查了學(xué)生的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)能力．要認(rèn)真分析，綜合把握，問題就會(huì)迎刃而解．本考點(diǎn)主要出現(xiàn)在實(shí)驗(yàn)題中