Question

14．化學(xué)興趣小組的同學(xué)對(duì)“影響金屬與鹽酸反應(yīng)的劇烈程度的因素”進(jìn)行了探究．
【提出問(wèn)題】金屬與鹽酸反應(yīng)劇烈程度受哪些因素的影響？
【作出猜想】a．可能與金屬本身的性質(zhì)有關(guān)
b．可能與鹽酸的濃度有關(guān)
【設(shè)計(jì)探究】實(shí)驗(yàn)所用金屬均已用砂紙打磨．
實(shí)驗(yàn)（1）為探究猜想a，小組同學(xué)分別在兩支試管中放入相同質(zhì)量的鋅片和鐵片，然后分別加入等質(zhì)量、等濃度的稀鹽酸，觀察到放鋅片的試管中立即產(chǎn)生大量氣泡，放鐵片的試管中只產(chǎn)生少量氣泡．寫出鋅與鹽酸發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為Zn+2HCl=ZnCl₂+H₂↑．
從實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象可判斷：金屬活動(dòng)性Zn＞Fe（填“＜”、’“=”或“＞”）．
【得出結(jié)論】金屬與鹽酸發(fā)生反應(yīng)的劇烈程度與金屬本身性質(zhì)有關(guān)，金屬的活動(dòng)性與反應(yīng)的劇烈程度的關(guān)系是金屬活動(dòng)性越強(qiáng)，反應(yīng)越劇烈．
實(shí)驗(yàn)（2）為探究猜想b，小組同學(xué)設(shè)計(jì)如上圖的裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，其中注射器的作用是通過(guò)注射器往右移動(dòng)的體積測(cè)得生成氫氣的體積．
所用藥品、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如表：

實(shí)驗(yàn)編號(hào)	選用金屬（均取2g）	鹽酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)（均取50mL）	每分鐘產(chǎn)生氫氣的體積/mL
			1分鐘	1-2分鐘	2-3分鐘	3-4分鐘	4-5分鐘	前5分鐘共收集氣體
Ⅰ	鋅片	15%	2.9	16.9	11.9	9.2	7.6	48.5
Ⅱ	鋅片	5%	1.6	8.4	5.9	4.8	3.7	24.4

【得出結(jié)論】金屬與鹽酸發(fā)生反應(yīng)的劇烈程度與鹽酸的濃度有關(guān)，其關(guān)系是其他條件相同時(shí)，鹽酸濃度越大，反應(yīng)越劇烈．
【反思評(píng)價(jià)】根據(jù)表中實(shí)驗(yàn)Ⅱ數(shù)據(jù)分析，請(qǐng)解釋鋅與鹽酸發(fā)生反應(yīng)由慢到快、再由快到慢的原因是鋅與稀鹽酸反應(yīng)放熱，隨著反應(yīng)的進(jìn)行，溫度升高，所以速度越來(lái)越快，一段時(shí)間后，鹽酸被消耗，鹽酸濃度變小，反應(yīng)速率減慢．
【拓展延伸】通過(guò)以上探究，你認(rèn)為金屬與鹽酸反應(yīng)的劇烈程度還可能與哪些因素有關(guān)？請(qǐng)你幫助他們繼續(xù)探究．（只要求提出一種影響快慢的相關(guān)假設(shè)因素及實(shí)驗(yàn)方案）
【假設(shè)】金屬與鹽酸反應(yīng)的劇烈程度與金屬表面積大小有關(guān)．
【實(shí)驗(yàn)方案】分別取等質(zhì)量的鋅片和鋅粉于試管中，分別加入等體積等濃度的稀鹽酸，觀察產(chǎn)生氣泡的快慢．（假設(shè)與方案要對(duì)應(yīng)合理即可）．

Answer 1

分析 【設(shè)計(jì)探究】金屬與酸的反應(yīng)為置換反應(yīng)，寫出反應(yīng)的化學(xué)方程式；根據(jù)現(xiàn)象得出結(jié)論；
得出結(jié)論：根據(jù)金屬的活動(dòng)性順序，分析金屬的活動(dòng)性與反應(yīng)的劇烈程度的關(guān)系；
實(shí)驗(yàn)（2）根據(jù)注射器的作用是量取生成氣體的體積解答；
得出結(jié)論：根據(jù)表中信息結(jié)合濃度對(duì)反應(yīng)的影響分析解答；
【反思評(píng)價(jià)】根據(jù)表中信反應(yīng)的劇烈程度與酸的濃度有關(guān)，結(jié)合反應(yīng)的過(guò)程進(jìn)行分析；
根據(jù)控制變量法結(jié)合影響反應(yīng)速率的因素進(jìn)行設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)．

解答 解：【設(shè)計(jì)探究】由題意知：反應(yīng)物、生成物，根據(jù)質(zhì)量守恒定律，正確書寫化學(xué)方程式，鋅與鹽酸反應(yīng)的化學(xué)方程式為：Zn+2HCl=ZnCl₂+H₂↑；
放鋅片的試管中立即產(chǎn)生大量氣泡，放鐵片的試管中只產(chǎn)生少量氣泡，因此金屬活動(dòng)性強(qiáng)弱為：Zn＞Fe；
得出結(jié)論：金屬與鹽酸反應(yīng)的劇烈程度與金屬本身性質(zhì)有關(guān)（金屬活動(dòng)性越強(qiáng)，反應(yīng)越劇烈）；
實(shí)驗(yàn)（2）注射器的作用是通過(guò)注射器往右移動(dòng)的體積判斷生成氫氣的體積；
得出結(jié)論：根據(jù)表格信息可知，其他條件相同時(shí)，鹽酸濃度越大，反應(yīng)越劇烈；
【反思評(píng)價(jià)】鋅與鹽酸反應(yīng)產(chǎn)生氣體的速度先加快后變慢，因?yàn)殇\與鹽酸是放熱反應(yīng)，所以開(kāi)始時(shí)溫度升高，產(chǎn)生氣體速度加快，隨著反應(yīng)的進(jìn)行，鹽酸不斷被消耗，濃度降低，產(chǎn)生氣體速度變慢；
金屬與鹽酸反應(yīng)的劇烈程度可能受溫度、金屬的顆粒大小、金屬的純度等因素的影響；可以利用控制變量法設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)為：分別取等質(zhì)量的鋅片和鋅粉于試管中，分別加入等體積等濃度的稀鹽酸，觀察產(chǎn)生氣泡的快慢．（假設(shè)與方案要對(duì)應(yīng)合理即可）；
故答案為：實(shí)驗(yàn)（1）：Zn+2HCl=ZnCl₂+H₂↑；＞；金屬活動(dòng)性越強(qiáng)，反應(yīng)越劇烈；
實(shí)驗(yàn)（2）：通過(guò)注射器往右移動(dòng)的體積測(cè)得生成氫氣的體積；
其他條件相同時(shí)，鹽酸濃度越大，反應(yīng)越劇烈；
【反思評(píng)價(jià)】原因：鋅與稀鹽酸反應(yīng)放熱，隨著反應(yīng)的進(jìn)行，溫度升高，所以速度越來(lái)越快，一段時(shí)間后，鹽酸被消耗，鹽酸濃度變小，反應(yīng)速率減慢；
【假設(shè)】金屬與鹽酸反應(yīng)的劇烈程度與金屬表面積大小有關(guān)
【實(shí)驗(yàn)方案】分別取等質(zhì)量的鋅片和鋅粉于試管中，分別加入等體積等濃度的稀鹽酸，觀察產(chǎn)生氣泡的快慢．（假設(shè)與方案要對(duì)應(yīng)合理即可）

點(diǎn)評(píng) 本考點(diǎn)主要考查了影響金屬與酸發(fā)生化學(xué)反應(yīng)速率的因素的探究，從酸的濃度、金屬的活動(dòng)性和金屬的狀態(tài)等不同的角度，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，也考查了學(xué)生的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)能力．