Question

19．教材回顧：相同條件下，金屬單質(zhì)活動(dòng)性越強(qiáng)，其與酸溶液發(fā)生反應(yīng)越劇烈．
化學(xué)學(xué)習(xí)小組在老師的幫助下對(duì)金屬與稀硫酸反應(yīng)情況的進(jìn)行深入的實(shí)驗(yàn)探究．

[實(shí)驗(yàn)探究一]影響金屬鋅與稀硫酸反應(yīng)劇烈程度的因素有哪些？
[作出猜想]小芳同學(xué)：金屬鋅的形狀可能影響反應(yīng)劇烈程度．
小華同學(xué)：稀硫酸的溶質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)可能影響反應(yīng)劇烈程度．
（1）鋅與稀硫酸反應(yīng)的化學(xué)方程式為Zn+H₂SO₄═ZnSO₄+H₂↑．
（2）反應(yīng)劇烈程度體現(xiàn)在單位時(shí)間內(nèi)反應(yīng)得到氫氣體積的大�。�利用如圖1的儀器可以組裝一套實(shí)驗(yàn)室測(cè)量取氫氣體積的裝置，該裝置導(dǎo)管的連接順序是a→b→c→d．其中量筒的作用是由量筒內(nèi)水的體積讀出氣體的體積．
[實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證]某化學(xué)課外小組的同學(xué)用不同濃度的硫酸和不同形狀的鋅進(jìn)行以下四組實(shí)驗(yàn)．

實(shí)驗(yàn)編號(hào)	硫酸的濃度 （均取20mL）	鋅的形狀 （均取1g）	氫氣的體積（mL） （均收集3min）
①	20%	大顆粒	31.7
②	20%	小顆粒	50.9
③	30%	大顆粒	61.7
④	30%	小顆粒	79.9

（3）要比較不同濃度的硫酸對(duì)反應(yīng)快慢的影響，應(yīng)選擇的實(shí)驗(yàn)編號(hào)是①③或②④（填一種）．
（4）比較實(shí)驗(yàn)①和②，可以得到的結(jié)論是鋅與硫酸的接觸面積越大，反應(yīng)速率越快．
（5）該小組同學(xué)進(jìn)行第①組實(shí)驗(yàn)的詳細(xì)數(shù)據(jù)如表所示：

時(shí)段	第1min	第2min	第3min	第4min	第5min	第6min
H2的體積	3.1mL	16.7mL	11.9mL	9.6mL	7.6mL	6.0mL

①鋅與稀硫酸的反應(yīng)一開(kāi)始逐漸變快，產(chǎn)生這一現(xiàn)象的可能原因是該反應(yīng)是放熱（填“放熱”“吸熱”）反應(yīng)，由此猜想化學(xué)反應(yīng)劇烈程度還與溫度有關(guān)．
②鋅與稀硫酸反應(yīng)第2min后開(kāi)始變慢的主要原因隨著硫酸被消耗，硫酸溶質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)變小，反應(yīng)速度又逐漸減慢．
[實(shí)驗(yàn)探究二]如何測(cè)定鋅粒（雜質(zhì)不與稀硫酸反應(yīng)）中鋅的質(zhì)量分?jǐn)?shù)？
（6）提出問(wèn)題：利用實(shí)驗(yàn)探究一的裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)測(cè)出的氣體體積偏大，原因是測(cè)量出的體積實(shí)際為反應(yīng)產(chǎn)生氫氣的體積與錐形瓶中原有的空氣之和．
（7）針對(duì)上述問(wèn)題，同學(xué)們對(duì)實(shí)驗(yàn)裝置進(jìn)行改進(jìn)：利用如圖2裝置（固定儀器的裝置已略）進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，可準(zhǔn)確地測(cè)量氫氣體積．
在讀取量氣管中液面讀數(shù)的過(guò)程中，應(yīng)注意AC（填字母編號(hào)）．
A．讀數(shù)前應(yīng)上下移動(dòng)水準(zhǔn)管，待兩管液面相平再讀數(shù)
B．保持水準(zhǔn)管靜止，待水準(zhǔn)管中液面不再上升時(shí)再讀數(shù)
C．讀數(shù)時(shí)視線與凹液面最低處相平
（8）當(dāng)裝置恢復(fù)至常溫時(shí)，測(cè)得反應(yīng)生成氫氣的體積為280mL（氫氣的密度為0.09g/L）．根據(jù)化學(xué)方程式計(jì)算，鋅粒（雜質(zhì)不與稀硫酸反應(yīng)）中鋅的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為80%．
[拓展應(yīng)用]如何回收硫酸鋅？
將實(shí)驗(yàn)探究一和二的反應(yīng)殘留液放于燒杯中按如圖3所示實(shí)驗(yàn)操作流程回收硫酸鋅，
請(qǐng)回答：
（9）加入一定量的鋅粒以除去殘留液中過(guò)量的稀硫酸，當(dāng)觀察到不再有氣泡生成（填實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象），則稀硫酸已完全反應(yīng)．
（10）操作a是過(guò)濾（填操作名稱）．操作a中玻璃棒的作用是引流．
[歸納提升]利用金屬與稀硫酸的反應(yīng)情況來(lái)比較鎂和鋅的金屬活動(dòng)性強(qiáng)弱．
（11）設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案：把表面積相等的鎂和鋅放到等質(zhì)量、等質(zhì)量分?jǐn)?shù)的稀硫酸中，觀察金屬表面產(chǎn)生氣泡的快慢．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)反應(yīng)物、生成物、反應(yīng)條件及其質(zhì)量守恒定律可以書(shū)寫(xiě)反應(yīng)的化學(xué)方程式；
（2）根據(jù)實(shí)驗(yàn)的目的和裝置的特點(diǎn)分析連接的順序；
（3）根據(jù)對(duì)比試驗(yàn)要確定好常量和變量進(jìn)行分析；
（4）通過(guò)不同質(zhì)量分?jǐn)?shù)的硫酸或不同形狀的鋅的產(chǎn)生氫氣的快慢得出結(jié)論；
（5）根據(jù)表格的數(shù)據(jù)總結(jié)產(chǎn)生的氫氣與時(shí)間的關(guān)系；
（6）了解利用該裝置測(cè)得反應(yīng)生成氣體體積偏大的最主要原因；
（7）測(cè)量氫氣體積時(shí)，為了使測(cè)量更為準(zhǔn)確，要注意上下移動(dòng)水準(zhǔn)管，使左右兩管的液面相平，以使量氣管中的氣壓與大氣氣壓相等，讀數(shù)時(shí)視線應(yīng)與左管內(nèi)凹液面最低處相平，以減少觀察誤差；
（8）依據(jù)鋅粒與稀硫酸反應(yīng)生成氫氣進(jìn)行分析解答；
（9）根據(jù)鋅粒與稀硫酸反應(yīng)生成氫氣進(jìn)行分析；
（10）根據(jù)過(guò)濾進(jìn)行分析；
（11）由金屬活動(dòng)性順序：排在氫前面的金屬可置換出酸中的氫，且金屬的活動(dòng)性越強(qiáng)，反應(yīng)速度越快．

解答 解：（1）鋅和稀硫酸反應(yīng)生成硫酸鋅和氫氣，反應(yīng)的化學(xué)方程式為：Zn+H₂SO₄═ZnSO₄+H₂↑；
故填：Zn+H₂SO₄═ZnSO₄+H₂↑；
（2）實(shí)驗(yàn)室要測(cè)量取氫氣體積，應(yīng)將A裝置制得的氣體排出，再連接bc，再連接進(jìn)入到量筒內(nèi)，由量筒內(nèi)水的體積讀出氣體的體積．所以，該裝置導(dǎo)管的連接順序是：a接b接c接d，量筒的作用是由量筒內(nèi)水的體積讀出氣體的體積；故填：b；c；由量筒內(nèi)水的體積讀出氣體的體積；
（3）比較不同濃度的硫酸對(duì)反應(yīng)快慢的影響時(shí)，鋅的質(zhì)量和形狀要完全一樣，應(yīng)選擇的實(shí)驗(yàn)編號(hào)是①③或②④；故填：①③或②④；
（4）通過(guò)①②（鋅粒的顆粒大小不同，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；故填：鋅與硫酸的接觸面積越大，反應(yīng)速率越快；
（5）①?gòu)谋砀窨梢钥闯龇磻?yīng)由慢到快然后逐漸減慢；因?yàn)殡S著反應(yīng)的進(jìn)行，反應(yīng)放出熱量，反應(yīng)速度加快，由此猜想化學(xué)反應(yīng)劇烈程度還與溫度有關(guān)；
②但隨著硫酸被消耗，硫酸溶質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)變小，反應(yīng)速度又逐漸減慢；
故填：①放熱；溫度；
②隨著硫酸被消耗，硫酸溶質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)變小，反應(yīng)速度又逐漸減慢；
（6）了解利用該裝置測(cè)得反應(yīng)生成氣體體積偏大的最主要原因：錐形瓶中原有的空氣混入制取的氣體中，故填：錐形瓶中原有的空氣；
（7）為了準(zhǔn)確地測(cè)量氫氣體積，在讀取量氣管中液面讀數(shù)的過(guò)程中，應(yīng)注意：讀數(shù)時(shí)，要注意視線應(yīng)于量氣管凹液面的最低處保持水平；每次讀數(shù)前應(yīng)上下移動(dòng)水準(zhǔn)管，待兩管液面相平再讀數(shù)是為了防止水的壓強(qiáng)造成的誤差；故選AC；
（8）解：設(shè)鋅的質(zhì)量為x
Zn+H₂SO₄=ZnSO₄+H₂↑
65            2
x     0.09 g/L×0.28 L      

$\frac{65}{2}$=$\frac{x}{0.09g/L×0.28L}$    解得X≈0.8 g                  
鋅粒中鋅的質(zhì)量分?jǐn)?shù)：$\frac{0.8g}{1g}$×100%=80.0%                
故填：80.0%；
（9）加入一定量的鋅粒以除去殘留液中過(guò)量的稀硫酸，當(dāng)不再有氣泡生成，則稀硫酸完全反應(yīng)，故填：不再有氣泡生成；
（10）操作a是過(guò)濾，玻璃棒的作用是引流，故填：過(guò)濾；引流；
（11）鎂和鋅都能與稀硫酸反應(yīng)，反應(yīng)時(shí)活動(dòng)性強(qiáng)的鎂比活動(dòng)性弱的鋅鐵反應(yīng)劇烈，所以把表面積相等的鎂和鋅放到等質(zhì)量、等質(zhì)量分?jǐn)?shù)的稀硫酸中，觀察金屬表面產(chǎn)生氣泡的快慢，故填：把表面積相等的鎂和鋅放到等質(zhì)量、等質(zhì)量分?jǐn)?shù)的稀硫酸中，觀察金屬表面產(chǎn)生氣泡的快慢．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了鋅和稀硫酸的反應(yīng)，綜合性很強(qiáng)，有一定難度，需認(rèn)真理解．