Question

金屬鋅與稀硫酸反應生成硫酸鋅和氫氣，化學課外小組的同學對“鋅與硫酸反應快慢的影響因素”進行了探究．
【提出問題】鋅與硫酸反應的快慢受哪些因素的影響呢？
【猜想與假設】a．可能與硫酸的質(zhì)量分數(shù)有關；b．可能與鋅的形狀有關．
【設計并實驗】小組同學用不同質(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20mL）	鋅的形狀 （均取1g）	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）小組同學用如圖裝置收集并測量氫氣的體積，其中量筒的作用是

 

，氫氣應從

 

（填e或f或g）管通入．（已知：氫氣難溶于水）
【收集證據(jù)】
（2）要比較不同質(zhì)量分數(shù)的硫酸對反應快慢的影響，應選擇的實驗編號是

 

．
【得出結論】
（3）結論是

 

．
【評價與反思】
（4）表是小組同學第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	3.1mL	16.7mL	11.9mL	9.6mL	7.6mL	6.0mL

請描述鋅與硫酸反應快慢的變化

 

，并解釋第二分鐘以后變化的原因

 

．
（5）鋅與硫酸反應的快慢可能還受溫度因素的影響，請設計實驗驗證

 

．

Answer 1

分析：（1）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；
（2）對比四個實驗，利用控制變量法選擇合適的對比組；
（3）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論；
（4）根據(jù)表格的數(shù)據(jù)總結產(chǎn)生的氫氣與時間的關系；
（5）反應物濃度、反應溫度、反應物接觸面積、有無催化劑等因素常影響化學反應速率，利用控制變量的思想設計一個因素對反應速率的影響．

解答：解：（1）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e；
（2）要比較不同質(zhì)量分數(shù)的硫酸對反應快慢的影響，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）；
（3）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）可以看出：鋅與硫酸的接觸面積越大，反應速率越快；
（4）從表格可以看出反應由慢到快然后逐漸減慢；因為隨著反應的進行，硫酸被消耗，硫酸溶質(zhì)質(zhì)量分數(shù)變��；
（5）如設計溫度對反應快慢的影響，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．（只要有控制變量的意識即可）
故答案為：（1）根據(jù)進入量筒中水的體積，判斷生成氫氣的體積；e．
（2）①③或②④．
（3）硫酸的質(zhì)量分數(shù)越大，反應速率越快或鋅與硫酸的接觸面積越大，反應速率越快．
（4）由慢到快然后逐漸減慢；隨著反應的進行，硫酸被消耗，硫酸溶質(zhì)質(zhì)量分數(shù)變�。�
（5）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．

點評：本題以影響產(chǎn)生氫氣的反應速率為實驗探究的形式考查了反應物濃度、顆粒的大小、反應溫度等因素對化學反應速率的影響，重點在于培養(yǎng)學生的實驗探究能力，注意控制變量的運用．