Question

質量均為m g的薄鋅片和薄鐵片分別和100g溶質質量分數均為9.8%的兩份稀硫酸反應，反應情況如圖所示．請回答有關問題：

（1）圖1中的a代表

 

（填“鋅”或“鐵”）與硫酸的反應，反應速率快的原因是

 

．若要使b線向a線靠攏，可以采取的措施是

 

（填寫一種方法）．
（2）圖1的情況可能是

 

，圖2的情況可能

 

A．鐵和鋅均過量，酸不足B．鐵正好完全反應，鋅過量
C．鋅和鐵都沒有剩余，酸過量D．鋅和鐵都有剩余，且剩余固體質量相等
（3）滿足圖1情況的m的取值范圍是

 

，滿足圖2的m取值范圍是

 

．

Answer 1

分析：根據金屬活動性強弱關系鋅＞鐵＞氫，鋅、鐵都能與酸反應而產生氫氣，但鋅的活動性比鐵強，與酸反應更劇烈放出氫氣速率更大，由于鋅的相對原子質量比鐵大，相等質量的鋅完全反應放出氫氣質量小于等質量的鐵．

解答：解：
（1）由圖1可知，相同反應時間內，a產生氫氣的體積大于b，可判斷a代表金屬活動性強的鋅，因其金屬活動性比鐵強與稀硫酸反應比鐵更劇烈；若要使b線向a線靠攏，即加快鐵的反應速率，可采取增大鐵與稀硫酸的接觸面積或反應時的溫度等可行性措施，將鐵片換成鐵粉或適當加熱；
（2）A、鐵和鋅均過量，酸不足，此時充分反應后等質量的鋅、鐵反應放出氫氣質量相等，與圖1相符；
B、鐵正好完全反應，鋅過量，等質量的鋅消耗硫酸的質量小于鐵，因此鐵正好完全反應時鋅量不足而不會出現剩余；該情況不可能出現；
C、鋅和鐵都沒有剩余，酸過量，此時鋅與硫酸反應放出氫氣質量小于鐵反應放出氫氣的質量，與圖2相符；
D、鋅和鐵都有剩余，且剩余固體質量相等，即消耗相同質量的鋅與鐵，該情況不可能出現；
（3）圖1表示，反應完成后鋅與鐵所放出氫氣質量相等，由于等質量的鋅完全反應放出氫氣質量小于等質量的鐵，因此只有在稀硫酸完全反應時才能出現圖1的結果，即金屬鋅恰好完全反應或過量而鐵過量，設與稀硫酸恰好完全鋅的質量為m，則
Zn+H₂SO₄═ZnSO₄+H₂↑
65  98
m  100g×9.8%

65

m

=

98

100g×9.8%

 x=6.5g，即m的取值大于或等于6.5g；
圖2表示兩種金屬完全反應時，鐵放出氫氣的質量大于鋅，在等質量金屬完全反應即稀硫酸足量或過量時會出現這種情況，根據100g溶質質量分數均為9.8%的稀硫酸只能與6.5g鋅反應，因此，此時金屬質量m的取值應小于6.5g；
故答案為：
（1）鋅；鋅的金屬活動性（活潑性）比鐵強；將鐵片換成鐵粉（或適當加熱）（如寫成鐵片攪拌或增大鹽酸濃度，不能得分）；
（2）A；C；
（3）m≥6.5；m＜6.5．

點評：金屬鋅的活動性比鐵強，與酸反應時比鐵劇烈，反應放出氫氣的速率大于鐵；但等質量的鋅完全反應放出氫氣的質量小于等質量鐵完全反應放出氫氣的質量．