题目内容

15．实验探究
氢气是一种密度比空气小、难溶于水的气体．实验室常用金属锌和硫酸溶液来制取少量氢气，反应的化学方程为：Zn+H2SO4═ZnSO4+H2↑．化学兴趣小组的同学根据实验室提供的仪器和药品，进行了如下探究实验．

（1）制取氢气可选择图中的（填编号）B，选择此发生装置的理由是氢气的制取是固体和液体在常温下反应，若用此发生装置制取氧气，反应的化学方程式为2H2O2$\frac{\underline{\;MnO_2\;}}{\;}$2H2O+O2↑；
（2）小兵对“锌和硫酸反应快慢的影响因素”进行了探究．
【提出问题】锌与硫酸反应的快慢受哪些因素的影响呢？
【猜想与假设】
a．可能与硫酸溶液的浓度有关；
b．可能与锌的形状有关；
…
【设计并实验】小兵用不同浓度的硫酸溶液和不同形状的锌进行实验，记录如表所示．
实验编号硫酸溶液的浓度
（均取20mL）		锌的形状
（均取1g）		气体的体积（mL）
（均收集3分钟）
A20%锌粒31.7
B20%锌片50.9
C30%锌粒61.7
D30%锌片79.9
对照实验是实验中只有一个变量，其他的量都保持不变．请你指出小兵实验中的对照实验（填实验编号）和变量（同种变量不重复得分）．
第①组对照实验AC，变量硫酸的浓度（或质量分数）；
第②组对照实验AB或CD，变量锌粒的形状．
【获得结论】
分析表中数据，可以得出的结论是硫酸的质量分数越大，反应速率越快；锌与硫酸的接触面积越大，反应速率越快；
【实验反思】
锌与硫酸溶液反应的快慢还可能受哪些因素影响？设计实验验证之．温度，取质量相等的锌粒分别放入两只试管中，然后分别加入温度不同，体积和溶质质量分数相同的稀硫酸，测量收集等体积的氢气所需要的时间（只要有控制变量的意识即可）．

分析 （1）根据锌和稀硫酸反应产生硫酸锌和氢气，反应物的状态和反应的条件选择发生装置，吃饭制取氧气是过氧化氢在二氧化锰的作用下产生水和氧气，据此写出反应的方程式；
（2）【设计并实验】通过不同质量分数的硫酸或不同形状的锌的产生氢气的快慢得出结论；
【获得结论】根据分析结合数据得出结论；
【实验反思】根据反应物浓度、反应温度、反应物接触面积、有无催化剂等因素常影响化学反应速率，利用控制变量的思想设计一个因素对反应速率的影响．

解答 解：（1）锌和稀硫酸反应产生硫酸锌和氢气，反应是固体和液体在常温下，因此选择的发生装置是B；反应的方程式为：2H2O2$\frac{\underline{\;MnO_2\;}}{\;}$2H2O+O2↑；
故答案为：B；氢气的制取是固体和液体在常温下反应；2H2O2$\frac{\underline{\;MnO_2\;}}{\;}$2H2O+O2↑；
（2）【设计并实验】通过①③（都是锌粒，硫酸的质量分数不同），可以看出：硫酸的质量分数越大，反应速率越快；通过②③（锌粒和锌片与质量分数相同的硫酸反应）可以看出：锌与硫酸的接触面积越大，反应速率越快；
故答案为：AC；硫酸的浓度（或质量分数）；AB或CD；锌粒的形状；
【获得结论】根据以上分析结合表格数据可知：硫酸的质量分数越大，反应速率越快；锌与硫酸的接触面积越大，反应速率越快；
故答案为：硫酸的质量分数越大，反应速率越快；锌与硫酸的接触面积越大，反应速率越快；
【实验反思】如设计温度对反应快慢的影响，具体的操作为：取质量相等的锌粒分别放入两只试管中，然后分别加入温度不同，体积和溶质质量分数相同的稀硫酸，测量收集等体积的氢气所需要的时间．（只要有控制变量的意识即可）；
故答案为：温度；取质量相等的锌粒分别放入两只试管中，然后分别加入温度不同，体积和溶质质量分数相同的稀硫酸，测量收集等体积的氢气所需要的时间（只要有控制变量的意识即可）．

点评 本题以影响产生氢气的反应速率为实验探究的形式考查了反应物浓度、颗粒的大小、反应温度等因素对化学反应速率的影响，重点在于培养学生的实验探究能力，注意控制变量的运用．

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