Question

12．（1）化学小组同学用下列仪器和试剂，验证金属与盐酸反应速率的影响因素．
实验仪器：烧杯、石棉网、酒精灯、铁架台（带铁圈）、镊子、量筒、天平等．
实验试剂：锌片、铁片、镁片．溶质质量分数分别为5%、20%的盐酸．
①不同金属与酸反应的快慢不同
取质量相等的镁、锌、铁中两种金属，分别放入溶质质量分数相同的足量稀盐酸中，生成氢气的质量（m）与反应时间（t）的关系曲线
如图1所示．则线B对应的金属为Zn对应的金属与稀盐酸反应的化学方程式为Zn+2HCl═ZnCl₂+H₂↑．
②同种金属与不同溶质质量分数的盐酸反应的快慢不同
取两份质量相等的锌片，分别放入5%和20%的足量稀盐酸中，生成氢气的质量为m，反应时间为t．
对比5%和20%的稀盐酸分别与锌片反应情况，下列关系曲线正确的是图2中的C（填字母序号）．

实验表明，盐酸中溶质的质量分数越大，与金属反应的速率越快．
③温度对金属与盐酸反应速率也有影响，且实验表明，温度越高，盐酸与金属反应的速率越快．请用控制变量的方法设计实验，验证以上结论，实验方案为取两份质量相等的铁片，分别放入盛有5%的足量稀盐酸的烧杯中，将其中一只烧杯里溶液加热，观察两只烧杯中产生气泡的快慢．
（2）同学们做完实验后，将含有CuCl₂、ZnCl₂、FeCl₂的废液倒在废液缸里，如果将废液直接排放，就会造成水污染．于是几位同学利用课余时间处理废液，回收工业重要原料氯化锌和有关金属．实验过程如图3所示．
请回答：
滤液A和滤液B含有的一种相同溶质的化学式是ZnCl₂；
②写出步骤①反应的化学方程式Zn+CuCl₂═ZnCl₂+Cu；
③检验步骤④中加入的稀硫酸是否过量的方法是Zn+FeCl₂═Fe+ZnCl₂．

Answer 1

分析 （1）①可从反应速率和氢气生成量两的方面来判断，镁、锌的反应速率要比铁快，由关系式计算可知m克铁生成m/28克氢气，m克锌可生成m/32克氢气，m克镁可生成m/12克氢气，镁反应最快生成氢气最多；锌反应比铁快生成氢气最少；铁反反应最慢生成氢气量居中．
②反应物种类相同时反应物浓度高反应速率快，20%的盐酸比5%的盐酸反应速率快．
③可设计反应物相同，一个加热，一个不加热的实验来比较反应速率．
（2）CuCl₂、ZnCl₂、FeCl₂混合物与锌粉反应生成Cu、Fe和ZnCl₂溶液，经过滤磁铁吸附可把铁，铜和氯化亚铁溶液分开．

解答 解：（1）①镁、锌的反应速率要比铁快，并且由化学方程式Fe+2HCl═FeCl₂+H₂↑ Zn+2HCl═ZnCl₂+H₂↑ Mg+2HCl═MgCl₂+H₂↑可知m克铁生成m/28克氢气，m克锌可生成m/32克氢气，m克镁可生成m/12克氢气．图中B线反应快生成氢气少，可知对应的金属为锌；A线反应速率比锌慢可知为铁，故答案为：Zn、Zn+2HCl═ZnCl₂+H₂↑
②反应物种类相同时反应物浓度高反应速率快，20%的盐酸比5%的盐酸反应速率快，可排除A、D；取质量相同的锌片生成的氢气质量相同故排除B，因此答案为：C；
③可设计反应物相同，一个加热，一个不加热的实验来比较反应速率，故答案为：取两份质量相等的铁片，分别放入盛有5%的足量稀盐酸的烧杯中，将其中一只烧杯里溶液加热，观察两只烧杯中产生气泡的快慢．
（2）①CuCl₂、ZnCl₂、FeCl₂混合物与锌粉反应生成Cu、Fe和ZnCl₂溶液，经过滤，把铜、铁和锌固体与ZnCl₂溶液分开，滤液A为 ZnCl₂溶液，磁铁吸附可把铁和铜、锌分开，因为步骤④后生成了铜，所以D为铜和乘余的锌粉，固体C为铁，锌粉与过量稀盐酸反应生成ZnCl₂溶液故答案为：ZnCl₂
②通过对①的分析可知答案为：Zn+CuCl₂═ZnCl₂+Cu；
③如果步骤④中盐酸不过量那么仍有锌粉存在，与浅绿色的FeCl₂溶液反应溶液退色，如果盐酸过量则溶液不退色．故答案为：Zn+FeCl₂═Fe+ZnCl₂

点评 该题通过锌、铁、镁与盐酸之间的反应考查了反应速率的知识点，并通过回收有用原料增加了学生节约药品和爱护环境的意识．