Question

18．某同學(xué)使用較濃的鹽酸跟足量碳酸鈉固體反應(yīng)，并將所生成的氣體通入澄清的石灰水中．他較長(zhǎng)的一段時(shí)間內(nèi)未發(fā)現(xiàn)石灰水變渾濁，原因是揮發(fā)出來(lái)的HCl進(jìn)入石灰水與Ca（OH） ₂作用而阻礙了CO₂與Ca（OH） ₂作用．
五一”假期，小兵對(duì)“鋅與硫酸反應(yīng)快慢的影響因素”進(jìn)行了探究．
【提出問(wèn)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)．
【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(xiě)出稀硫酸與鋅反應(yīng)的化學(xué)方程式Zn+H₂SO₄=ZnSO₄+H₂↑．
（2）小兵用如圖裝置收集并測(cè)量氫氣的體積，其中量筒的作用是根據(jù)進(jìn)入量筒中水的體積，判斷生成氫氣的體積，氫氣應(yīng)從e（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①③或②④．
【得出結(jié)論】（4）結(jié)論是硫酸的質(zhì)量分?jǐn)?shù)越大，反應(yīng)速率越快或鋅與硫酸的接觸面積越大，反應(yīng)速率越快．
（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)的快慢的變化并解釋原因由慢到快然后逐漸減慢；因?yàn)殡S著反應(yīng)的進(jìn)行，反應(yīng)放出熱量，反應(yīng)速度加快，但隨著硫酸被消耗，硫酸溶質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)變小，反應(yīng)速度又逐漸減慢．
（6）鋅與硫酸反應(yīng)的快慢可能還受哪些因素影響？設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證溫度；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?jǐn)?shù)相同的稀硫酸，測(cè)量收集等體積的氫氣所需要的時(shí)間．

Answer 1

分析 濃鹽酸具有揮發(fā)性，在與碳酸鈉反應(yīng)時(shí)會(huì)通過(guò)導(dǎo)管進(jìn)入石灰水中．
（1）稀硫酸與鋅反應(yīng)產(chǎn)生硫酸鋅和氫氣，寫(xiě)出反應(yīng)的方程式；
（2）為測(cè)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(jìn)長(zhǎng)出，讓里面的水等量流到量筒內(nèi)，通過(guò)量筒內(nèi)液體的體積判斷收集的氣體的體積；
（3）對(duì)比四個(gè)實(shí)驗(yàn)，利用控制變量法選擇合適的對(duì)比組；
（4）通過(guò)不同質(zhì)量分?jǐn)?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(shí)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(wú)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(jì)一個(gè)因素對(duì)反應(yīng)速率的影響．

解答 解：濃鹽酸具有揮發(fā)性，在與碳酸鈉反應(yīng)時(shí)會(huì)通過(guò)導(dǎo)管進(jìn)入石灰水中，從而阻礙了二氧化碳與石灰水的作用．故沒(méi)有立刻變渾濁．
故答案為：揮發(fā)出來(lái)的HCl進(jìn)入石灰水與Ca（OH） ₂作用而阻礙了CO₂與Ca（OH） ₂作用．
（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?yàn)闅錃獠灰兹苡谒�，可以通過(guò)壓強(qiáng)的變化利用排水法把水壓入量筒內(nèi)，根據(jù)進(jìn)入量筒中水的體積，判斷生成氫氣的體積，故進(jìn)氣管是短管e；
（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，其中的鋅的狀態(tài)保持不變，選擇不同質(zhì)量分?jǐn)?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(guò)①③（都是鋅粒，硫酸的質(zhì)量分?jǐn)?shù)不同），可以看出：硫酸的質(zhì)量分?jǐn)?shù)越大，反應(yīng)速率越快；通過(guò)①②（鋅粒和鋅片與質(zhì)量分?jǐn)?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；因?yàn)殡S著反應(yīng)的進(jìn)行，反應(yīng)放出熱量，反應(yīng)速度加快，但隨著硫酸被消耗，硫酸溶質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)變小，反應(yīng)速度又逐漸減慢；
（6）如設(shè)計(jì)溫度對(duì)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?jǐn)?shù)相同的稀硫酸，測(cè)量收集等體積的氫氣所需要的時(shí)間．（只要有控制變量的意識(shí)即可）
故答案為：（1）Zn+H₂SO₄=ZnSO₄+H₂↑．
（2）根據(jù)進(jìn)入量筒中水的體積，判斷生成氫氣的體積；e．
（3）①③或②④．
（4）硫酸的質(zhì)量分?jǐn)?shù)越大，反應(yīng)速率越快或鋅與硫酸的接觸面積越大，反應(yīng)速率越快．
（5）由慢到快然后逐漸減慢；因?yàn)殡S著反應(yīng)的進(jìn)行，反應(yīng)放出熱量，反應(yīng)速度加快，但隨著硫酸被消耗，硫酸溶質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)變小，反應(yīng)速度又逐漸減慢．
（6）溫度；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?jǐn)?shù)相同的稀硫酸，測(cè)量收集等體積的氫氣所需要的時(shí)間．（只要有控制變量的意識(shí)即可）．

點(diǎn)評(píng) 本題以影響產(chǎn)生氫氣的反應(yīng)速率為實(shí)驗(yàn)探究的形式考查了反應(yīng)物濃度、顆粒的大小、反應(yīng)溫度等因素對(duì)化學(xué)反應(yīng)速率的影響，重點(diǎn)在于培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)探究能力，注意控制變量的運(yùn)用．