Question

【題目】“元旦”假期，小兵對“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影響呢？

（猜想與假設）a.可能與硫酸的質量分數(shù)有關；　b．可能與鋅的形狀有關。

（設計并實驗）小兵用不同質量分數(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的化學方程式__________。

小兵用如圖裝置收集并測量氫氣的體積，量筒的作用是_____，氫氣應從_____(填e或f或g)管通入。

（收集證據(jù)）(3)比較不同濃度的硫酸對反應快慢的影響，選擇的編號是_______。

（得出結論）(4)結論是_______。

（評價與反思）(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快慢的變化并解釋原因______。

(6)鋅與硫酸反應的快慢可能還受哪些因素影響？設計實驗驗證。_____。

Answer 1

【答案】Zn+H2SO4=ZnSO4 + H2↑ 接收水測量氫氣體積，氫氣應從f管通入 選擇的編號是①③或②④ 其他條件相同時，稀硫酸濃度越大，反應越快 先加快，后減慢。反應放熱，溫度升高，速率增大，其后酸的濃度降低，速率減小 溫度或鋅的純度等，在控制變量的條件下 溫度；取質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，體積和溶質質量分數(shù)相同的稀硫酸，測量收集等體積的氫氣所需要的時間

【解析】

（1）根據(jù)稀硫酸與鋅反應產(chǎn)生硫酸鋅和氫氣進行分析；

（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）根據(jù)二氧化碳會與水反應進行分析；

（4）對比四個實驗，利用控制變量法選擇合適的對比組；

（5）通過不同質量分數(shù)的硫酸與鋅反應產(chǎn)生氫氣的快慢得出結論；

（6）根據(jù)表格的數(shù)據(jù)總結產(chǎn)生的氫氣與時間的關系并分析原因；

（7）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。

（1）稀硫酸與鋅反應產(chǎn)生硫酸鋅和氫氣，化學方程式為：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，所以進氣管是短管f；

（3）二氧化碳會與水反應，所以用該收集CO2，并測量生成的CO2氣體的體積，其中在水面上放一層植物油目的是：防止二氧化碳與水反應；

（4）要比較不同質量分數(shù)的硫酸對反應快慢的影響，其中的鋅的狀態(tài)保持不變，選擇不同質量分數(shù)的硫酸，看產(chǎn)生氫氣的快慢，因此可以選擇①③或②④；

（5）通過①③（都是鋅粒，硫酸的質量分數(shù)不同），可以看出：硫酸的質量分數(shù)越大，反應速率越快；通過①②（鋅粒和鋅片與質量分數(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；

（6）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，反應放出熱量，反應速度加快，但隨著硫酸被消耗，硫酸溶質質量分數(shù)變小，反應速度又逐漸減慢；

（7）如設計溫度對反應快慢的影響，具體的操作為：取質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，體積和溶質質量分數(shù)相同的稀硫酸，測量收集等體積的氫氣所需要的時間。