Question

5．小明學習完九年級化學后，對“金屬與硫酸反應快慢的影響因素”進行了探究．
【提出問題】金屬與硫酸反應快慢受哪些因素的影響呢？
【猜想與假設】a．可能與硫酸的濃度有關；b．可能與反應時的溫度有關．
【設計并實驗】小明用不同質量分數的硫酸和相同形狀的鋅進行如表實驗．

實驗編號	硫酸的質量分數 （均取20mL）	溫度/℃	收集40mL氣體所需時間/秒
①	5%	30	48
②	10%	20	41
③	5%	20	69
④	10%	30	32

【分析數據，得出結論】
（1）寫出鋅與硫酸反應的化學方程式Zn+H₂SO₄=ZnSO₄+H₂↑．
（2）通過實驗①③相比，說明其它條件相同，溫度越高，反應速率越快；通過實驗②③或①④（寫編號）說明反應物濃度對反應快慢有影響．
（3）如果硫酸質量分數為5%，溫度為25℃，則收集40mL氣體所需的時間范圍為48s～69s．
【反思】
（1）小明在做以上四組反應時，發現一開始反應速率都很慢，原因是實驗前沒有除去鋅表面的氧化膜．
（2）濃度相同，顆粒大小可能影響化學反應的速率，請設計實驗方案進行驗證在30℃時，向兩支試管中分別加入5g鋅粉、鋅粒，再分別取20mL10%的稀鹽酸，測定收集40mL氣體所需的時間．
（3）影響金屬與酸反應快慢的因素還有很多，請你再設計實驗探究一種因素的影響．取兩份相同濃度、相同體積的稀硫酸，在相同溫度下，加入相同的片狀的鋅和鋁，比較收集相同體積的氫氣所需的時間．

Answer 1

分析 【分析數據，得出結論】
（1）根據稀硫酸與鋅反應產生硫酸鋅和氫氣，寫出反應的方程式進行分析；
（2）根據實驗①③中鹽酸的質量分數，溫度不同，以及控制變量法進行分析；根據②③或①④中鹽酸的質量分數不同，溫度相同進行分析；
（3）根據實驗①、③中鹽酸的質量分數，以及反應的溫度，分析鹽酸質量分數為5%，溫度為25℃，則收集40mL氣體所需的時間；
【分析數據，得出結論】
（1）根據鋅的化學性質活潑，易于氧氣反應生成氧化鋅進行分析；
（2）根據控制變量法的具體操作進行分析；
（3）根據金屬的活動性，金屬活動性越強反應越快解答；

解答 解：【分析數據，得出結論】
（1）稀硫酸與鋅反應產生硫酸鋅和氫氣，反應的方程式為：Zn+H₂SO₄=ZnSO₄+H₂↑；
（2）實驗①③中鹽酸的質量分數，溫度不同，所以說明其它條件相同，溫度越高，反應速率越快；②③或①④中鹽酸的質量分數不同，溫度相同，
反應速率不同，說明說明反應物濃度對反應快慢有影響；
（3）實驗①中鹽酸的濃度是5%，溫度是30℃，需要的時間是48s，實驗③中鹽酸的濃度是5%，溫度是20℃，需要的時間是69s，所以鹽酸質量分數為5%，溫度為25℃，則收集40mL氣體所需的時間范圍為：48s～69s；
【反思】
（1）小明在做以上四組實驗時，發現一開始反應速率都很慢，原因是：實驗前沒有除去鋅表面的氧化膜；
（2）濃度相同，顆粒大小可能影響化學反應的速率，結合控制變量法可知，實驗方案為：在30℃時，向兩支試管中分別加入5g鋅粉、鋅粒，再分別取20mL10%的稀鹽酸，測定收集40mL氣體所需的時間．
（3）金屬活動性影響金屬與酸反應快慢；
取兩份相同濃度、相同體積的稀硫酸，在相同溫度下，加入相同的片狀的鋅和鋁，比較收集相同體積的氫氣所需的時間．
故答案為：
【分析數據，得出結論】
（1）Zn+H₂SO₄=ZnSO₄+H₂↑；
（2）其它條件相同，溫度越高，反應速率越快；②③或①④；
（3）48s～69s；
【反思】
（1）實驗前沒有除去鋅表面的氧化膜；
（2）在30℃時，向兩支試管中分別加入5g鋅粉、鋅粒，再分別取20mL10%的稀鹽酸，測定收集40mL氣體所需的時間；
（3）取兩份相同濃度、相同體積的稀硫酸，在相同溫度下，加入相同的片狀的鋅和鋁，比較收集相同體積的氫氣所需的時間．

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，重點在于培養學生的實驗探究能力，注意控制變量的運用．