Question

【題目】小明同學在練習“金屬的化學性質”實驗操作時,發現幾支試管中氣泡產生的速率有快有慢,于是他與小芳同學一起合作進行如下探究。

（提出問題）金屬與酸反應的快慢受哪些因素影響呢?

（猜想與假設）猜想一:可能與酸的濃度有關;

猜想二:可能與金屬的種類有關;

猜想三:可能與金屬的形狀有關。

（設計并進行實驗 ）為了驗證猜想,小明和小芳設計下圖所示裝置進行實驗。

編號	鹽酸的濃度(均取20 mL)	金屬(均取2g)	金屬的形狀	收集50 mL氫氣所需時間/s
①	10%	鋁	粉狀	70
②	10%	鐵	片狀	120
③	10%	鋁	片狀	112
④	20%	鐵	片狀	110

(1)小明和小芳檢查圖1裝置氣密性的方法是:關閉分液漏斗活塞，用力將注射器活塞向右移動一 段距離,停止用力后松手,若觀察到_________________,則表示氣密性良好。

(2)寫出鋁與鹽酸反應的化學方程式:____________________________________。

（收集證據）

(3)要比較金屬的形狀對反應快慢的影響,應選擇的實驗編號是________________________。

（得出結論）

(4)通過上述四個實驗,你得出的影響金屬與酸反應的快慢因素有________________________。

(5)實驗①中試管外壁發燙,說明鋁與鹽酸的反應是放熱反應,實驗測得該反應中產生氣體的速率(v)與時間(t)的關系如圖2所示,你認為在t2~t3時間段內反應速率逐漸減慢的主要原因是____________________。

（實驗拓展）

(6)小明將鹽酸換成稀硫酸繼續進行實驗，發現鋁粉和稀硫酸的反應現象不明顯。為什么鋁粉易與鹽酸反應而難與稀硫酸反應呢?小明認為可能是Cl-的存在使酸和鋁的反應容易進行。請你幫助小明設計一個合理的實驗來驗證假設:___________。

Answer 1

【答案】活塞回到原位 ①③ 酸的濃度、金屬的種類、金屬的形狀 由于鋁與鹽酸反應消耗了鹽酸，鹽酸的濃度變小，因此反應速率逐漸減慢 取兩支試管，分別加入等質量相同的鋁粉，然后分別加入等量的稀硫酸，在其中一支試管中加入一定量的氯化鈉溶液，若觀察到加入氯化鈉溶液的試管中產生氣泡的速率更快，說明Cl-的存在使酸和鋁的反應更容易進行

【解析】

（1）檢查裝置的氣密性：關閉分液漏斗活塞，用力將注射器活塞向右移動一段距離，向右拉動活塞，如果裝置不漏氣，裝置內壓強減小，停止用力后松手，在外界大氣壓的作用下，將活塞左移至回到原處，故填：活塞回到原位；

（2）鋁與鹽酸反應生成氯化鋁和氫氣，該反應的化學方程式為：；

（3）要比較金屬的形狀對反應快慢的影響，除了金屬的形狀不同，金屬的種類、鹽酸的濃度都應相同，故應選①③；

得出結論：（4）由②④可知，鹽酸的濃度越大，收集50 mL氫氣所需時間越短，說明反應速率越快；由①③可知，鋁為粉狀時比鋁為片狀時，收集50 mL氫氣所需時間短，說明金屬的形狀可以影響金屬與酸反應的快慢；由②③可知，鋁與鹽酸反應生成50 mL氫氣所需時間比鐵短，說明金屬種類可以影響金屬與酸反應的快慢，故填：鹽酸濃度、金屬的種類、金屬的形狀；

（5）由以上分析可知，鹽酸濃度會影響反應速率，鋁與鹽酸反應，消耗了鹽酸，使鹽酸濃度變小，故反應速率逐漸減慢，故填：由于鋁與鹽酸反應消耗了鹽酸，鹽酸的濃度變小，因此反應速率逐漸減慢；

實驗拓展：該實驗是驗證Cl-的存在使酸和鋁的反應容易進行，故可在鋁與稀硫酸的反應中加入氯離子，看是否能加快反應速率，故可設計：取兩支試管，分別加入等質量相同的鋁粉，然后分別加入等量的稀硫酸，在其中一支試管中加入一定量的氯化鈉溶液，若觀察到加入氯化鈉溶液的試管中產生氣泡的速率更快，說明Cl-的存在使酸和鋁的反應更容易進行。