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)
A20%鋅粒31.7
B20%鋅片50.9
C30%鋅粒61.7
D30%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).

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.

練習(xí)冊(cè)系列答案
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