Question

15．實驗探究
氫氣是一種密度比空氣小、難溶于水的氣體．實驗室常用金屬鋅和硫酸溶液來制取少量氫氣，反應的化學方程為：Zn+H₂SO₄═ZnSO₄+H₂↑．化學興趣小組的同學根據實驗室提供的儀器和藥品，進行了如下探究實驗．

（1）制取氫氣可選擇圖中的（填編號）B，選擇此發(fā)生裝置的理由是氫氣的制取是固體和液體在常溫下反應，若用此發(fā)生裝置制取氧氣，反應的化學方程式為2H₂O₂$\frac{\underline{\;MnO_2\;}}{\;}$2H₂O+O₂↑；
（2）小兵對“鋅和硫酸反應快慢的影響因素”進行了探究．
【提出問題】鋅與硫酸反應的快慢受哪些因素的影響呢？
【猜想與假設】
a．可能與硫酸溶液的濃度有關；
b．可能與鋅的形狀有關；
…
【設計并實驗】小兵用不同濃度的硫酸溶液和不同形狀的鋅進行實驗，記錄如表所示．

實驗編號	硫酸溶液的濃度 （均取20mL）	鋅的形狀 （均取1g）	氣體的體積（mL） （均收集3分鐘）
A	20%	鋅粒	31.7
B	20%	鋅片	50.9
C	30%	鋅粒	61.7
D	30%	鋅片	79.9

對照實驗是實驗中只有一個變量，其他的量都保持不變．請你指出小兵實驗中的對照實驗（填實驗編號）和變量（同種變量不重復得分）．
第①組對照實驗AC，變量硫酸的濃度（或質量分數）；
第②組對照實驗AB或CD，變量鋅粒的形狀．
【獲得結論】
分析表中數據，可以得出的結論是硫酸的質量分數越大，反應速率越快；鋅與硫酸的接觸面積越大，反應速率越快；
【實驗反思】
鋅與硫酸溶液反應的快慢還可能受哪些因素影響？設計實驗驗證之．溫度，取質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，體積和溶質質量分數相同的稀硫酸，測量收集等體積的氫氣所需要的時間（只要有控制變量的意識即可）．

Answer 1

分析 （1）根據鋅和稀硫酸反應產生硫酸鋅和氫氣，反應物的狀態(tài)和反應的條件選擇發(fā)生裝置，吃飯制取氧氣是過氧化氫在二氧化錳的作用下產生水和氧氣，據此寫出反應的方程式；
（2）【設計并實驗】通過不同質量分數的硫酸或不同形狀的鋅的產生氫氣的快慢得出結論；
【獲得結論】根據分析結合數據得出結論；
【實驗反思】根據反應物濃度、反應溫度、反應物接觸面積、有無催化劑等因素常影響化學反應速率，利用控制變量的思想設計一個因素對反應速率的影響．

解答 解：（1）鋅和稀硫酸反應產生硫酸鋅和氫氣，反應是固體和液體在常溫下，因此選擇的發(fā)生裝置是B；反應的方程式為：2H₂O₂$\frac{\underline{\;MnO_2\;}}{\;}$2H₂O+O₂↑；
故答案為：B；氫氣的制取是固體和液體在常溫下反應；2H₂O₂$\frac{\underline{\;MnO_2\;}}{\;}$2H₂O+O₂↑；
（2）【設計并實驗】通過①③（都是鋅粒，硫酸的質量分數不同），可以看出：硫酸的質量分數越大，反應速率越快；通過②③（鋅粒和鋅片與質量分數相同的硫酸反應）可以看出：鋅與硫酸的接觸面積越大，反應速率越快；
故答案為：AC；硫酸的濃度（或質量分數）；AB或CD；鋅粒的形狀；
【獲得結論】根據以上分析結合表格數據可知：硫酸的質量分數越大，反應速率越快；鋅與硫酸的接觸面積越大，反應速率越快；
故答案為：硫酸的質量分數越大，反應速率越快；鋅與硫酸的接觸面積越大，反應速率越快；
【實驗反思】如設計溫度對反應快慢的影響，具體的操作為：取質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，體積和溶質質量分數相同的稀硫酸，測量收集等體積的氫氣所需要的時間．（只要有控制變量的意識即可）；
故答案為：溫度；取質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，體積和溶質質量分數相同的稀硫酸，測量收集等體積的氫氣所需要的時間（只要有控制變量的意識即可）．

點評 本題以影響產生氫氣的反應速率為實驗探究的形式考查了反應物濃度、顆粒的大小、反應溫度等因素對化學反應速率的影響，重點在于培養(yǎng)學生的實驗探究能力，注意控制變量的運用．