Question

小明同学对“锌与硫酸反应快慢的影响因素”进行了探究．
【提出问题】锌与硫酸反应的快慢受哪些因素的影响呢？
【猜想与假设】
a．可能与硫酸的质量分数有关；
b．可能与锌的形状有关．
【查阅资料】
锌的化学性质比较活泼，在常温下的空气中，表面生成一层“保护膜”，可阻止进一步氧化．该“保护膜”可以和酸反应，但不产生氢气．
【设计并实验】小兵用不同质量分数的硫酸和不同形状的锌进行如下实验．

实验编号	硫酸的质量分数（均取20mL）	锌的形状（均取1g）	氢气的体积（mL）（均收集3分钟）
①	20%	锌粒	31.7
②	20%	锌片	50.9
③	20%	锌粒	61.7
④	30%	锌片	79.9

（1）写出稀硫酸与锌反应的化学方程式

 

．
（2）小兵用图装置收集并测量氢气的体积，其中量筒的作用是

 

，氢气应从

 

（填e或f或g）管通入；
【收集证据】
（3）要比较不同质量分数的硫酸对反应快慢的影响，应选择的实验编号是

 

；
【得出结论】
（4）结论是

 

；
【评价与反思】
（5）下表是小兵第①组实验的详细数据．

时段（均为1分钟）	第1分钟	第2分钟	第3分钟	第4分钟	第5分钟	第6分钟
H2的体积	3.1mL	16.7mL	11.9mL	9.6mL	7.6mL	6.0mL

请描述锌与硫酸反应的先慢后快最后又变慢的原因

 

；
（6）你认为锌与硫酸反应的快慢可能还受

 

因素影响？
（7）取某厂生产的生铁样品6g，与100g足量的稀硫酸充分反应后，称得剩余物质的总质量为105.8g．
①生成气体的质量为

 

克；
②该厂生产的生铁样品中铁的质量分数是多少？（写出具体的过程，结果精确到0.1%）
③该厂生产的生铁是否合格？

 

（填“合格”或“不合格”）

Answer 1

考点：影响化学反应速率的因素探究,金属的化学性质,根据化学反应方程式的计算

专题：科学探究

分析：（1）稀硫酸与锌反应产生硫酸锌和氢气，写出反应的方程式；
（2）为测定所收集氢气的体积，则需要采用液体等量代换的方式，因此可以选用右图这样的装置，短进长出，让里面的水等量流到量筒内，通过量筒内液体的体积判断收集的气体的体积；
（3）对比四个实验，利用控制变量法选择合适的对比组；
（4）通过不同质量分数的硫酸或不同形状的锌的产生氢气的快慢得出结论．
（5）根据表格的数据总结产生的氢气与时间的关系；
（6）反应物浓度、反应温度、反应物接触面积、有无催化剂等因素常影响化学反应速率，利用控制变量的思想设计一个因素对反应速率的影响．
（7）①铁和稀硫酸反应会产生氢气，根据质量守恒定律可知，反应后减少的总质量即为生成氢气的质量．
②根据铁和稀硫酸反应的化学方程式，利用氢气的质量可求出参加反应的铁的质量，进而求出生铁中铁的质量分数．
③考虑生铁的含碳量．

解答：解：（1）稀硫酸与锌反应产生硫酸锌和氢气，反应的方程式为：Zn+H₂SO₄=ZnSO₄+H₂↑；
（2）因为氢气不易溶于水，可以通过压强的变化利用排水法把水压入量筒内，根据进入量筒中水的体积，判断生成氢气的体积，故进气管是短管f；
（3）要比较不同质量分数的硫酸对反应快慢的影响，其中的锌的状态保持不变，选择不同质量分数的硫酸，看产生氢气的快慢，因此可以选择①③（都是锌粒）或②④（都是锌片）；
（4）通过①③（都是锌粒，硫酸的质量分数不同），可以看出：硫酸的质量分数越大，反应速率越快；通过①②（锌粒和锌片与质量分数相同的硫酸反应）可以看出：锌与硫酸的接触面积越大，反应速率越快；
（5）从表格可以看出反应由慢到快然后逐渐减慢；因为随着反应的进行，反应放出热量，反应速度加快，但随着硫酸被消耗，硫酸溶质质量分数变小，反应速度又逐渐减慢；
故答案是：由慢到快然后逐渐减慢；因为随着反应的进行，反应放出热量，反应速度加快，但随着硫酸被消耗，硫酸溶质质量分数变小，反应速度又逐渐减慢；
（6）如设计温度对反应快慢的影响，具体的操作为：取质量相等的锌粒分别放入两只试管中，然后分别加入温度不同，体积和溶质质量分数相同的稀硫酸，测量收集等体积的氢气所需要的时间．（只要有控制变量的意识即可）．
故答案是：温度．
（7）①根据质量守恒定律可以知道生成的氢气的质量为：6g+100g-105.8g=0.2g
②设生铁样品中铁的质量为x．
Fe+H₂SO₄═FeSO₄+H₂↑
56              2
x              0.2 g
则

56

2

=

x

0.2g

，解得：x=5.6g
铁的质量分数为：

5.6g

6g

×100%≈93.3%，
③该厂生产的生铁含碳量为6.7%＞4%，故不合格．
故答案为：
（1）Zn+H₂SO₄═ZnSO₄+H₂↑
（2）测量排出水的体积，即为氢气的体积； f
（3）①③或②④；
（4）硫酸越浓，反应越快；（锌片比锌粒反应快）（合理即可）
（5）开始慢因为有氧化膜覆盖在锌的表面，然后逐渐变快，随着反应的进行硫酸的质量分数变小，反应速率又变慢．（合理即可）
（6）温度；
（7）0.2克； 93.3%；不合格

点评：本题以影响产生氢气的反应速率为实验探究的形式考查了反应物浓度、颗粒的大小、反应温度等因素对化学反应速率的影响，重点在于培养学生的实验探究能力，注意控制变量的运用．