Question

15．實(shí)驗(yàn)探究
氫氣是一種密度比空氣小、難溶于水的氣體．實(shí)驗(yàn)室常用金屬鋅和硫酸溶液來(lái)制取少量氫氣，反應(yīng)的化學(xué)方程為：Zn+H₂SO₄═ZnSO₄+H₂↑．化學(xué)興趣小組的同學(xué)根據(jù)實(shí)驗(yàn)室提供的儀器和藥品，進(jìn)行了如下探究實(shí)驗(yàn)．

（1）制取氫氣可選擇圖中的（填編號(hào)）B，選擇此發(fā)生裝置的理由是氫氣的制取是固體和液體在常溫下反應(yīng)，若用此發(fā)生裝置制取氧氣，反應(yīng)的化學(xué)方程式為2H₂O₂$\frac{\underline{\;MnO_2\;}}{\;}$2H₂O+O₂↑；
（2）小兵對(duì)“鋅和硫酸反應(yīng)快慢的影響因素”進(jìn)行了探究．
【提出問(wèn)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．可能與硫酸溶液的濃度有關(guān)；
b．可能與鋅的形狀有關(guān)；
…
【設(shè)計(jì)并實(shí)驗(yàn)】小兵用不同濃度的硫酸溶液和不同形狀的鋅進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，記錄如表所示．

實(shí)驗(yàn)編號(hào)	硫酸溶液的濃度 （均取20mL）	鋅的形狀 （均取1g）	氣體的體積（mL） （均收集3分鐘）
A	20%	鋅粒	31.7
B	20%	鋅片	50.9
C	30%	鋅粒	61.7
D	30%	鋅片	79.9

對(duì)照實(shí)驗(yàn)是實(shí)驗(yàn)中只有一個(gè)變量，其他的量都保持不變．請(qǐng)你指出小兵實(shí)驗(yàn)中的對(duì)照實(shí)驗(yàn)（填實(shí)驗(yàn)編號(hào)）和變量（同種變量不重復(fù)得分）．
第①組對(duì)照實(shí)驗(yàn)AC，變量硫酸的濃度（或質(zhì)量分?jǐn)?shù)）；
第②組對(duì)照實(shí)驗(yàn)AB或CD，變量鋅粒的形狀．
【獲得結(jié)論】
分析表中數(shù)據(jù)，可以得出的結(jié)論是硫酸的質(zhì)量分?jǐn)?shù)越大，反應(yīng)速率越快；鋅與硫酸的接觸面積越大，反應(yīng)速率越快；
【實(shí)驗(yàn)反思】
鋅與硫酸溶液反應(yīng)的快慢還可能受哪些因素影響？設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證之．溫度，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(cè)量收集等體積的氫氣所需要的時(shí)間（只要有控制變量的意識(shí)即可）．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)鋅和稀硫酸反應(yīng)產(chǎn)生硫酸鋅和氫氣，反應(yīng)物的狀態(tài)和反應(yīng)的條件選擇發(fā)生裝置，吃飯制取氧氣是過(guò)氧化氫在二氧化錳的作用下產(chǎn)生水和氧氣，據(jù)此寫出反應(yīng)的方程式；
（2）【設(shè)計(jì)并實(shí)驗(yàn)】通過(guò)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；
【獲得結(jié)論】根據(jù)分析結(jié)合數(shù)據(jù)得出結(jié)論；
【實(shí)驗(yàn)反思】根據(jù)反應(yīng)物濃度、反應(yīng)溫度、反應(yīng)物接觸面積、有無(wú)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(duì)反應(yīng)速率的影響．

解答 解：（1）鋅和稀硫酸反應(yīng)產(chǎn)生硫酸鋅和氫氣，反應(yīng)是固體和液體在常溫下，因此選擇的發(fā)生裝置是B；反應(yīng)的方程式為：2H₂O₂$\frac{\underline{\;MnO_2\;}}{\;}$2H₂O+O₂↑；
故答案為：B；氫氣的制取是固體和液體在常溫下反應(yīng)；2H₂O₂$\frac{\underline{\;MnO_2\;}}{\;}$2H₂O+O₂↑；
（2）【設(shè)計(jì)并實(shí)驗(yàn)】通過(guò)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(guò)②③（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；
故答案為：AC；硫酸的濃度（或質(zhì)量分?jǐn)?shù)）；AB或CD；鋅粒的形狀；
【獲得結(jié)論】根據(jù)以上分析結(jié)合表格數(shù)據(jù)可知：硫酸的質(zhì)量分?jǐn)?shù)越大，反應(yīng)速率越快；鋅與硫酸的接觸面積越大，反應(yīng)速率越快；
故答案為：硫酸的質(zhì)量分?jǐn)?shù)越大，反應(yīng)速率越快；鋅與硫酸的接觸面積越大，反應(yīng)速率越快；
【實(shí)驗(yàn)反思】如設(shè)計(jì)溫度對(duì)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(cè)量收集等體積的氫氣所需要的時(shí)間．（只要有控制變量的意識(shí)即可）；
故答案為：溫度；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(cè)量收集等體積的氫氣所需要的時(shí)間（只要有控制變量的意識(shí)即可）．

點(diǎn)評(píng) 本題以影響產(chǎn)生氫氣的反應(yīng)速率為實(shí)驗(yàn)探究的形式考查了反應(yīng)物濃度、顆粒的大小、反應(yīng)溫度等因素對(duì)化學(xué)反應(yīng)速率的影響，重點(diǎn)在于培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)探究能力，注意控制變量的運(yùn)用．