Question

【題目】（12分）小明同學(xué)對(duì)“鋅與硫酸反應(yīng)快慢的影響因素”進(jìn)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?jǐn)?shù)有關(guān)；

b.可能與鋅的形狀有關(guān)。

【查閱資料】

鋅的化學(xué)性質(zhì)比較活潑，在常溫下的空氣中，表面生成一層“保護(hù)膜”，可阻止進(jìn)一步氧化。該“保護(hù)膜”可以和酸反應(yīng)，但不產(chǎn)生氫氣。

【設(shè)計(jì)并實(shí)驗(yàn)】小兵用不同質(zhì)量分?jǐn)?shù)的硫酸和不同形狀的鋅進(jìn)行如下實(shí)驗(yàn)。

實(shí)驗(yàn)編號(hào)	硫酸的質(zhì)量分?jǐn)?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	20%	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）小兵用圖裝置收集并測(cè)量氫氣的體積，其中量筒的作用是_______________________，

氫氣應(yīng)從________（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(duì)反應(yīng)快慢的影響，應(yīng)選擇的實(shí)驗(yàn)編號(hào)是____________；

【得出結(jié)論】

（4）結(jié)論是_____________________________________________________；

【評(píng)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	3.1mL	16.7mL	11. 9mL	9.6mL	7.6mL	6.0mL

請(qǐng)描述鋅與硫酸反應(yīng)的先慢后快最后又變慢的原因___________________________；

（6）你認(rèn)為鋅與硫酸反應(yīng)的快慢可能還受 因素影響？

（7）取某廠生產(chǎn)的生鐵樣品6g，與100g足量的稀硫酸充分反應(yīng)后，稱得剩余物質(zhì)的總質(zhì)量為105.8g。

①生成氣體的質(zhì)量為 克；

②該廠生產(chǎn)的生鐵樣品中鐵的質(zhì)量分?jǐn)?shù)是多少？（寫出具體的過程，結(jié)果精確到0.1%）

③該廠生產(chǎn)的生鐵是否合格？ （填“合格”或“不合格”）

Answer 1

【答案】（1）Zn+H2SO4==ZnSO4+H2↑

（2）測(cè)量排出水的體積，即為氫氣的體積 f

（3）①③或②④

（4）硫酸越濃，反應(yīng)越快；（鋅片比鋅粒反應(yīng)快）（合理即可）

（5）開始慢因?yàn)橛醒趸�膜覆蓋在鋅的表面，然后逐漸變快，隨著反應(yīng)的進(jìn)行硫酸的質(zhì)量分?jǐn)?shù)變小，反應(yīng)速率又變慢。（合理即可）

（6）溫度

（7）0.2克 93.3% 不合格

【解析】

試題分析：（1）鋅與稀硫酸反應(yīng)生成的是硫酸鋅和氫氣：Zn+H2SO4==ZnSO4+H2↑；

（2）圖裝置收集收集氫氣的方法是采用的排水法收集，量筒的作用是量取排出水的體積，排出水的體積即為氫氣的體積；水只能從e端排出，故氫氣從f端通入；

（3）要比較不同質(zhì)量分?jǐn)?shù)的硫酸對(duì)反應(yīng)快慢的影響，要采用控制變量法來探究，即硫酸的質(zhì)量分?jǐn)?shù)不同但其他條件完全相同的實(shí)驗(yàn)進(jìn)行對(duì)比，故選擇①③或②④；

（4）通過對(duì)比實(shí)驗(yàn)可知硫酸越濃，反應(yīng)越快；金屬的顆粒越小，反應(yīng)速率越快；

（5）根據(jù)材料，在常溫下的空氣中，鋅的表面生成一層“保護(hù)膜”，開始慢因?yàn)橛醒趸�膜覆蓋在鋅的表面，然后逐漸變快，隨著反應(yīng)的進(jìn)行硫酸的質(zhì)量分?jǐn)?shù)變小，反應(yīng)速率又變慢；

（6）鋅與硫酸反應(yīng)的快慢可能還受溫度的影響，一般來說，我問的越高，反應(yīng)速率越快；

（7）依據(jù)質(zhì)量守恒定律化學(xué)反應(yīng)前后物質(zhì)的總質(zhì)量不變，那么減少的質(zhì)量即為生成的氫氣的質(zhì)量，

氫氣的質(zhì)量=6g+100g-105.8g=0.2g

利用化學(xué)方程式鐵與氫氣的質(zhì)量比即可計(jì)算出生鐵中鐵的質(zhì)量；

設(shè)鐵的質(zhì)量為x：

Fe+H2SO4==FeSO4+H2↑

56 2

X 0.2g

56／x =2／0.2g

X=5.6g

生鐵樣品中鐵的質(zhì)量分?jǐn)?shù)=5.6g／6g ×100%=93.3%

生鐵中的含碳量在2%-4.3%，即含鐵量要大于95.7%，故該廠生產(chǎn)的生鐵不合格。