Question

16．“五一”假期，小兵對“金屬與酸反應(yīng)快慢的影響因素”進(jìn)行了探究．
【提出問題】金屬與酸反應(yīng)的快慢受哪些因素的影響呢？
【猜想與假設(shè)】a．可能與酸的質(zhì)量分?jǐn)?shù)有關(guān)；b．可能與金屬的形狀有關(guān)；
c．可能與金屬的種類有關(guān)
【設(shè)計(jì)并實(shí)驗(yàn)】小兵進(jìn)行如下實(shí)驗(yàn)．（3分鐘時(shí)反應(yīng)均未結(jié)束）

實(shí)驗(yàn) 編號	硫酸的質(zhì)量分?jǐn)?shù) （均取20mL）	金屬 （均取2g）	金屬形狀	氫氣的體積（mL） （均收集3分鐘）
①	20%	鋅	粉狀	61.7
②	20%	鐵	片狀	50.9
③	20%	鋅	片狀	55.7
④	30%	鐵	片狀	79.9

（1）寫出稀硫酸與鐵反應(yīng)的化學(xué)方程式Fe+H₂SO₄=FeSO₄+H₂↑．
（2）小兵用如圖裝置收集并測量氫氣的體積，其中量筒的作用是根據(jù)進(jìn)入量筒中水的體積，判斷生成氫氣的體積，氫氣應(yīng)從e（填e或f或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②④
【得出結(jié)論】
（4）結(jié)論是酸的質(zhì)量分?jǐn)?shù)越大，反應(yīng)速率越快．金屬與酸的接觸面積越大，反應(yīng)速率越快．金屬活動性越強(qiáng)反應(yīng)越快．
【評價(jià)與反思】
（5）下表是小兵第①組實(shí)驗(yàn)的詳細(xì)數(shù)據(jù)．

時(shí)段（均為1分鐘）	第1分鐘	第2分鐘	第3分鐘	第4分鐘	第5分鐘	第6分鐘
H2的體積	13.1mL	26.7mL	21.9mL	9.6mL	7.6mL	6.0mL

請描述鋅與硫酸反應(yīng)的快慢的變化并解釋原因由慢到快然后逐漸減慢；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�。�
（6）金屬與酸反應(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，形狀、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．

Answer 1

分析 （1）稀硫酸與鐵反應(yīng)產(chǎn)生硫酸亞鐵和氫氣，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．

解答 解：（1）稀硫酸與鐵反應(yīng)產(chǎn)生硫酸亞鐵和氫氣，反應(yīng)的方程式為：；Fe+H₂SO₄=FeSO₄+H₂↑；
（2）因?yàn)闅錃獠灰兹苡谒�，可以通過壓強(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e；
（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；因?yàn)殡S著反應(yīng)的進(jìn)行，反應(yīng)放出熱量，反應(yīng)速度加快，但隨著硫酸被消耗，硫酸溶質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)變小，反應(yīng)速度又逐漸減慢；
（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．（只要有控制變量的意識即可）
答案：
（1）Fe+H₂SO₄=FeSO₄+H₂↑
（2）根據(jù)進(jìn)入量筒中水的體積，判斷生成氫氣的體積；      e
（3）②④
（4）酸的質(zhì)量分?jǐn)?shù)越大，反應(yīng)速率越快．金屬與酸的接觸面積越大，反應(yīng)速率越快．金屬活動性越強(qiáng)反應(yīng)越快；
（5）由慢到快然后逐漸減慢；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
（6）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，形狀、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．

點(diǎn)評 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．