Question

3．硫酸是中學最常見的三大強酸之一，某研究性學習小組探究外界條件對鐵與硫酸反應速率的影響．
[實驗設計]控制用同種鐵塊，初始使用硫酸體積均為1000mL，恒定實驗溫度在298K或313K（其余實驗條件見下表），設計如下對比試驗．
（1）請完成以下實驗設計表（表中不要留空格）．

實驗 編號	實驗目的	T/K	Fe/g	c（H2SO4）/mol•L-1
①	為以下實驗作參考	298	10	1.0
②	探究溫度對反應速率的影響
③		298	10	18.4

[解釋與結論]
（2）實驗①、②表明溫度越高，反應速率越快
請再提出一種加快該反應速率的方法增大同質(zhì)量鐵的表面積或加入少量硫酸銅，構成原電池
（3）實驗③得出的結論是：當硫酸濃度為18.4mol/L，反應速率趨向于零（反應速率趨向于停止），原因是常溫下，鐵與濃硫酸發(fā)生鈍化
[思考與交流]
（4）實驗③，若t₁時開始加熱，在鐵的表面逐漸產(chǎn)生氣泡，當有大量氣泡產(chǎn)生時，控制反應溫度基本不變．甲同學將收集到的氣體體積與時間的關系粗略地表示為圖2．t₁～t₂時間段，反應生成的氣體是SO₂、H₂．寫出開始加熱時發(fā)生反應的化學方程式：2Fe+6H₂SO₄（濃）═Fe₂（SO₄）₃+3SO₂↑+6H₂O．

Answer 1

分析 （1）探究溫度對反應速率的影響，做對比實驗時要求其他條件要完全相同，所以從表中數(shù)據(jù)可分析得出實驗②的數(shù)據(jù)，實驗③中只有硫酸的濃度與第①個實驗不同，便可分析出實驗目的；
（2）實驗①和②對比的溫度，根據(jù)溫度對反應速率的影響分析；要加快反應速率，方法有增大同質(zhì)量鐵的表面積或加入少量硫酸銅，構成原電池；
（3）當硫酸濃度為18.4mol/L，反應的本質(zhì)發(fā)生了改變，鐵和濃硫酸發(fā)生鈍化，不再產(chǎn)生氫氣進行分析；
（4）根據(jù)鐵和濃硫酸發(fā)生鈍化是因為濃硫酸的強氧化性，加熱后鈍化失效，鐵和濃硫酸在加熱的條件下反應，產(chǎn)生的氣體是二氧化硫，隨著反應的進行，濃硫酸變成稀硫酸，鐵與稀硫酸反應產(chǎn)生氫氣進行分析．

解答 解：（1）探究溫度對反應速率的影響，作對比實驗時要求其他條件要完全相同，所以從表中數(shù)據(jù)可分析得出實驗②的數(shù)據(jù)，溫度是313K，鐵的質(zhì)量和硫酸的濃度應和實驗①相同；實驗③中只有硫酸的濃度與第①個實驗不同，得出實驗目的是：探究硫酸濃度對反應速率的影響，故答案為：

實驗 編號	實驗目的	T/K	Fe/g	c（H2SO4）/mol•L-1
①
②		313	10	1.0
③	探究硫酸濃度對反應速率的影響

（2）實驗①和②對比的溫度，所以實驗①、②表明：溫度越高，反應速率越快；要加快反應速率，方法有增大同質(zhì)量鐵的表面積或加入少量硫酸銅，構成原電池，
故答案為：溫度越高，反應速率越快；增大同質(zhì)量鐵的表面積或加入少量硫酸銅，構成原電池；
（3）常溫下，當硫酸濃度為18.4mol/L，反應的本質(zhì)發(fā)生了改變，鐵和濃硫酸發(fā)生鈍化，不再產(chǎn)生氫氣，反應速率趨向于零（反應速率趨向于停止），
故答案為：反應速率趨向于零（反應速率趨向于停止）；常溫下，鐵與濃硫酸發(fā)生鈍化；
（4）常溫下，鐵和濃硫酸發(fā)生鈍化，加熱后鈍化失效，由于濃硫酸的強氧化性，鐵和濃硫酸在加熱的條件下反應產(chǎn)生的氣體是二氧化硫，
方程式為：2Fe+6H₂SO₄（濃）$\frac{\underline{\;加熱\;}}{\;}$Fe₂（SO₄）₃+3SO₂↑+6H₂O，隨著反應的進行，濃硫酸變成稀硫酸，鐵與稀硫酸反應產(chǎn)生氫氣，
故答案為：SO₂、H₂；2Fe+6H₂SO₄（濃）$\frac{\underline{\;加熱\;}}{\;}$Fe₂（SO₄）₃+3SO₂↑+6H₂O．

點評 本題考查外界條件對化學反應速率影響的探究，注意對比實驗中條件的統(tǒng)一，濃硫酸與稀硫酸性質(zhì)的區(qū)別是常考的知識，要特別注意，題目難度適中．