Question

【题目】小明同学在练习“金属的化学性质”实验操作时,发现几支试管中气泡产生的速率有快有慢,于是他与小芳同学一起合作进行如下探究。

（提出问题）金属与酸反应的快慢受哪些因素影响呢?

（猜想与假设）猜想一:可能与酸的浓度有关;

猜想二:可能与金属的种类有关;

猜想三:可能与金属的形状有关。

（设计并进行实验 ）为了验证猜想,小明和小芳设计下图所示装置进行实验。

编号	盐酸的浓度(均取20 mL)	金属(均取2g)	金属的形状	收集50 mL氢气所需时间/s
①	10%	铝	粉状	70
②	10%	铁	片状	120
③	10%	铝	片状	112
④	20%	铁	片状	110

(1)小明和小芳检查图1装置气密性的方法是:关闭分液漏斗活塞，用力将注射器活塞向右移动一 段距离,停止用力后松手,若观察到_________________,则表示气密性良好。

(2)写出铝与盐酸反应的化学方程式:____________________________________。

（收集证据）

(3)要比较金属的形状对反应快慢的影响,应选择的实验编号是________________________。

（得出结论）

(4)通过上述四个实验,你得出的影响金属与酸反应的快慢因素有________________________。

(5)实验①中试管外壁发烫,说明铝与盐酸的反应是放热反应,实验测得该反应中产生气体的速率(v)与时间(t)的关系如图2所示,你认为在t2~t3时间段内反应速率逐渐减慢的主要原因是____________________。

（实验拓展）

(6)小明将盐酸换成稀硫酸继续进行实验，发现铝粉和稀硫酸的反应现象不明显。为什么铝粉易与盐酸反应而难与稀硫酸反应呢?小明认为可能是Cl-的存在使酸和铝的反应容易进行。请你帮助小明设计一个合理的实验来验证假设:___________。

Answer 1

【答案】活塞回到原位 ①③ 酸的浓度、金属的种类、金属的形状 由于铝与盐酸反应消耗了盐酸，盐酸的浓度变小，因此反应速率逐渐减慢 取两支试管，分别加入等质量相同的铝粉，然后分别加入等量的稀硫酸，在其中一支试管中加入一定量的氯化钠溶液，若观察到加入氯化钠溶液的试管中产生气泡的速率更快，说明Cl-的存在使酸和铝的反应更容易进行

【解析】

（1）检查装置的气密性：关闭分液漏斗活塞，用力将注射器活塞向右移动一段距离，向右拉动活塞，如果装置不漏气，装置内压强减小，停止用力后松手，在外界大气压的作用下，将活塞左移至回到原处，故填：活塞回到原位；

（2）铝与盐酸反应生成氯化铝和氢气，该反应的化学方程式为：；

（3）要比较金属的形状对反应快慢的影响，除了金属的形状不同，金属的种类、盐酸的浓度都应相同，故应选①③；

得出结论：（4）由②④可知，盐酸的浓度越大，收集50 mL氢气所需时间越短，说明反应速率越快；由①③可知，铝为粉状时比铝为片状时，收集50 mL氢气所需时间短，说明金属的形状可以影响金属与酸反应的快慢；由②③可知，铝与盐酸反应生成50 mL氢气所需时间比铁短，说明金属种类可以影响金属与酸反应的快慢，故填：盐酸浓度、金属的种类、金属的形状；

（5）由以上分析可知，盐酸浓度会影响反应速率，铝与盐酸反应，消耗了盐酸，使盐酸浓度变小，故反应速率逐渐减慢，故填：由于铝与盐酸反应消耗了盐酸，盐酸的浓度变小，因此反应速率逐渐减慢；

实验拓展：该实验是验证Cl-的存在使酸和铝的反应容易进行，故可在铝与稀硫酸的反应中加入氯离子，看是否能加快反应速率，故可设计：取两支试管，分别加入等质量相同的铝粉，然后分别加入等量的稀硫酸，在其中一支试管中加入一定量的氯化钠溶液，若观察到加入氯化钠溶液的试管中产生气泡的速率更快，说明Cl-的存在使酸和铝的反应更容易进行。