19.教材回顾:相同条件下,金属单质活动性越强,其与酸溶液发生反应越剧烈.
化学学习小组在老师的帮助下对金属与稀硫酸反应情况的进行深入的实验探究.
[实验探究一]影响金属锌与稀硫酸反应剧烈程度的因素有哪些?
[作出猜想]小芳同学:金属锌的形状可能影响反应剧烈程度.
小华同学:稀硫酸的溶质质量分数可能影响反应剧烈程度.
(1)锌与稀硫酸反应的化学方程式为Zn+H
2SO
4═ZnSO
4+H
2↑.
(2)反应剧烈程度体现在单位时间内反应得到氢气体积的大小.利用如图1的仪器可以组装一套实验室测量取氢气体积的装置,该装置导管的连接顺序是a→b→c→d.其中量筒的作用是由量筒内水的体积读出气体的体积.
[实验验证]某化学课外小组的同学用不同浓度的硫酸和不同形状的锌进行以下四组实验.
实验编号 | 硫酸的浓度 (均取20mL) | 锌的形状 (均取1g) | 氢气的体积(mL) (均收集3min) |
① | 20% | 大颗粒 | 31.7 |
② | 20% | 小颗粒 | 50.9 |
③ | 30% | 大颗粒 | 61.7 |
④ | 30% | 小颗粒 | 79.9 |
(3)要比较不同浓度的硫酸对反应快慢的影响,应选择的实验编号是①③或②④(填一种).
(4)比较实验①和②,可以得到的结论是锌与硫酸的接触面积越大,反应速率越快.
(5)该小组同学进行第①组实验的详细数据如表所示:
时段 | 第1min | 第2min | 第3min | 第4min | 第5min | 第6min |
H2的体积 | 3.1mL | 16.7mL | 11.9mL | 9.6mL | 7.6mL | 6.0mL |
①锌与稀硫酸的反应一开始逐渐变快,产生这一现象的可能原因是该反应是放热(填“放热”“吸热”)反应,由此猜想化学反应剧烈程度还与温度有关.
②锌与稀硫酸反应第2min后开始变慢的主要原因随着硫酸被消耗,硫酸溶质质量分数变小,反应速度又逐渐减慢.
[实验探究二]如何测定锌粒(杂质不与稀硫酸反应)中锌的质量分数?
(6)提出问题:利用实验探究一的装置进行实验测出的气体体积偏大,原因是测量出的体积实际为反应产生氢气的体积与锥形瓶中原有的空气之和.
(7)针对上述问题,同学们对实验装置进行改进:利用如图2装置(固定仪器的装置已略)进行实验,可准确地测量氢气体积.
在读取量气管中液面读数的过程中,应注意AC(填字母编号).
A.读数前应上下移动水准管,待两管液面相平再读数
B.保持水准管静止,待水准管中液面不再上升时再读数
C.读数时视线与凹液面最低处相平
(8)当装置恢复至常温时,测得反应生成氢气的体积为280mL(氢气的密度为0.09g/L).根据化学方程式计算,锌粒(杂质不与稀硫酸反应)中锌的质量分数为80%.
[拓展应用]如何回收硫酸锌?
将实验探究一和二的反应残留液放于烧杯中按如图3所示实验操作流程回收硫酸锌,
请回答:
(9)加入一定量的锌粒以除去残留液中过量的稀硫酸,当观察到不再有气泡生成(填实验现象),则稀硫酸已完全反应.
(10)操作a是过滤(填操作名称).操作a中玻璃棒的作用是引流.
[归纳提升]利用金属与稀硫酸的反应情况来比较镁和锌的金属活动性强弱.
(11)设计实验方案:把表面积相等的镁和锌放到等质量、等质量分数的稀硫酸中,观察金属表面产生气泡的快慢.