Question

【題目】“五一”假期，小兵對“鋅與硫酸反應(yīng)快慢的影響因素”進行了探究。

【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)量分數(shù)有關(guān)；

b．可能與鋅的形狀有關(guān)。

【設(shè)計并實驗】小兵用不同質(zhì)量分數(shù)的硫酸和不同形狀的鋅進行如下實驗。

實驗 編號	硫酸的質(zhì)量 分數(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)
①	20%	鋅粒	31.7
②	20%	鋅片	50.9
③	30%	鋅粒	61.7
④	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________(填“e”“f”或“g”)管通入。

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

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

(5)下表是小兵第①組實驗的詳細數(shù)據(jù)。

時段(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	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)計實驗驗證。___________________。

Answer 1

【答案】 Zn＋H2SO4===ZnSO4＋H2↑ 根據(jù)進入量筒中水的體積，判斷生成氫氣的體積 f　 ①③或②④ 硫酸的質(zhì)量分數(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)的進行，硫酸被消耗，硫酸溶質(zhì)質(zhì)量分數(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)量分數(shù)相同的稀硫酸，測量收集等體積的氫氣所需要的時間(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）對比四個實驗，利用控制變量法選擇合適的對比組；
（4）通過不同質(zhì)量分數(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)計一個因素對反應(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）因為氫氣不易溶于水，可以通過壓強的變化利用排水法把水壓入量筒內(nèi)，根據(jù)進入量筒中水的體積，判斷生成氫氣的體積，故進氣管是短管f；
（3）要比較不同質(zhì)量分數(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)量分數(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)量分數(shù)不同），可以看出：硫酸的質(zhì)量分數(shù)越大，反應(yīng)速率越快；通過①②（鋅粒和鋅片與質(zhì)量分數(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)的進行，硫酸被消耗，硫酸溶質(zhì)質(zhì)量分數(shù)變小，反應(yīng)逐漸減慢；
（6）如設(shè)計溫度對反應(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)量分數(shù)相同的稀硫酸，測量收集等體積的氫氣所需要的時間。