Question

【題目】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）①0.2克； 93.3% ；不合格

【解析】

試題分析：（1）稀硫酸與鋅反應(yīng)產(chǎn)生硫酸鋅和氫氣，故反應(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f，故答案為：測(cè)量排出水的體積，即為氫氣的體積；f；

（3）因?yàn)橐�比較不同質(zhì)量分?jǐn)?shù)的硫酸對(duì)反應(yīng)快慢的影響，即硫酸的質(zhì)量分?jǐn)?shù)應(yīng)為變量，其他量不變。所以應(yīng)選擇硫酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)不同，鋅狀態(tài)相同的兩組進(jìn)行對(duì)比，因此可以選擇①③（都是鋅粒）或②④（都是鋅片）；

（4）通過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）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)—般影響反應(yīng)速度的因素有：反應(yīng)物的顆粒大小（狀態(tài))、反應(yīng)物的濃度、溫度、是否有催化劑等；

（7）①根據(jù)質(zhì)量守恒定律可知反應(yīng)生成的氫氣質(zhì)量=6g+100g-105.8g=0.2g；

②設(shè)生鐵中鐵的質(zhì)量為x，則

Fe + H2SO4===FeSO4 + H2↑

56 2

x 0.2g

x=0.2g×56/2=5.6g Fe%=5.6g/6g×100%=93.3%

③生鐵樣品中鐵的質(zhì)量分?jǐn)?shù)是93.3% ，則含雜質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)=1-93.3%=6.7%，大于生鐵含雜質(zhì)3%的要求，故不合格。