Question

14．化學(xué)興趣小組的同學(xué)對“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)計探究】實驗所用金屬均已用砂紙打磨．
實驗（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↑．
從實驗現(xiàn)象可判斷：金屬活動性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)，金屬的活動性與反應(yīng)的劇烈程度的關(guān)系是金屬活動性越強，反應(yīng)越劇烈．
實驗（2）為探究猜想b，小組同學(xué)設(shè)計如上圖的裝置進(jìn)行實驗，其中注射器的作用是通過注射器往右移動的體積測得生成氫氣的體積．
所用藥品、實驗數(shù)據(jù)如表：

實驗編號	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，鹽酸濃度越大，反應(yīng)越劇烈．
【反思評價】根據(jù)表中實驗Ⅱ數(shù)據(jù)分析，請解釋鋅與鹽酸發(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，所以速度越來越快，一段時間后，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)因素及實驗方案）
【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)．
【實驗方案】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)與方案要對應(yīng)合理即可）．

Answer 1

分析 【設(shè)計探究】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)金屬的活動性順序，分析金屬的活動性與反應(yīng)的劇烈程度的關(guān)系；
實驗（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)合濃度對反應(yīng)的影響分析解答；
【反思評價】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)計實驗．

解答 解：【設(shè)計探究】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，因此金屬活動性強弱為：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)（金屬活動性越強，反應(yīng)越劇烈）；
實驗（2）注射器的作用是通過注射器往右移動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，鹽酸濃度越大，反應(yīng)越劇烈；
【反思評價】鋅與鹽酸反應(yīng)產(chǎn)生氣體的速度先加快后變慢，因為鋅與鹽酸是放熱反應(yīng)，所以開始時溫度升高，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)計實驗為：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)與方案要對應(yīng)合理即可）；
故答案為：實驗（1）：Zn+2HCl=ZnCl₂+H₂↑；＞；金屬活動性越強，反應(yīng)越劇烈；
實驗（2）：通過注射器往右移動的體積測得生成氫氣的體積；
其他條件相同時，鹽酸濃度越大，反應(yīng)越劇烈；
【反思評價】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，所以速度越來越快，一段時間后，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)
【實驗方案】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)與方案要對應(yīng)合理即可）

點評 本考點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、金屬的活動性和金屬的狀態(tài)等不同的角度，設(shè)計實驗，也考查了學(xué)生的實驗設(shè)計能力．