測(cè)定鋅與硫酸反應(yīng)速率演示實(shí)驗(yàn)的新設(shè)計(jì)

◆侯立平 齊俊林

為了更好地完成鋅與硫酸反應(yīng)速率的演示實(shí)驗(yàn)，利用平底燒瓶、一次性注射器等器材改進(jìn)演示實(shí)驗(yàn)，可使實(shí)驗(yàn)裝置趨于更簡(jiǎn)單、合理。通過對(duì)比實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象更直觀、明顯，得到的結(jié)論更令人信服，實(shí)驗(yàn)時(shí)間也會(huì)大大縮短。

現(xiàn)行高中化學(xué)教材中測(cè)定鋅與硫酸反應(yīng)速率實(shí)驗(yàn)是一個(gè)較為重要的課堂演示實(shí)驗(yàn)，其目的是：證明在其他條件不變的情況下，濃度對(duì)反應(yīng)速率的影響（如圖1所示）。

圖1 教材中原裝置

圖2 實(shí)驗(yàn)裝置

但筆者認(rèn)為該實(shí)驗(yàn)存在一定的不足：其一，實(shí)驗(yàn)儀器較為復(fù)雜，不便于組裝；其二，不能同時(shí)觀察到不同濃度的硫酸與鋅粒的反應(yīng)速率的對(duì)比實(shí)驗(yàn)；其三，在向錐形瓶?jī)?nèi)加入硫酸過程中產(chǎn)生的氫氣容易外逸，造成測(cè)定反應(yīng)速率不準(zhǔn)確。為此，筆者對(duì)該實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了認(rèn)真的研究，提出新的設(shè)計(jì)，經(jīng)過反復(fù)實(shí)驗(yàn)，效果很好，現(xiàn)介紹如下。

1 實(shí)驗(yàn)用品

平底燒瓶（500 mL）2只，獸醫(yī)用注射器針頭（16×38）2支，一次性注射器（20 mL）2支，6號(hào)橡膠塞2個(gè)。

1mol/L硫酸，4mol/L硫酸，鋅粒。

圖3 帶有注射器的膠塞

2 實(shí)驗(yàn)裝置

圖4 裝有硫酸和鋅粒平底燒瓶

圖5 安裝好的平底燒瓶

圖6 實(shí)驗(yàn)結(jié)果

如圖2所示，A1—1mol/L硫酸，A2—1 g鋅粒，A3—一次性注射器，A4—獸醫(yī)用注射器 針頭；B1—4mol/L硫酸，B2—1 g鋅粒，B3—一次性注射器，B4—獸醫(yī)用注射器針頭。

3 實(shí)驗(yàn)方法及其實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象

1）取1個(gè)6號(hào)橡膠塞，在橡膠塞的中心位置穿透一支獸醫(yī)用注射器的針頭，并調(diào)整注射器的刻度為0 mL（如圖3所示）。

2）取1只平底燒瓶，注入20 mL 1mol/L的硫酸，用手橫握平底燒瓶，然后向平底燒瓶頸部加入1 g鋅粒（如圖4所示）。

3）將帶有注射器的橡膠塞緊塞在平底燒瓶的瓶口（如圖5所示）。

4）重復(fù)上述操作步驟，再組裝一個(gè)完全相同的裝置，不同的是：燒瓶?jī)?nèi)注入的硫酸為20 mL 4mol/L。

5）用兩只手分別握住1只平底燒瓶的頸部，將盛有不同濃度硫酸的兩只平底燒瓶同時(shí)迅速豎起并立放在桌面上（如圖2所示），可觀察到鋅粒和硫酸同時(shí)到達(dá)燒瓶底部并立即發(fā)生反應(yīng)（Zn+H2SO4=ZnSO4+H2↑），產(chǎn)生的氣體使注射器的注射活塞向外頂出，且加有20 mL 4mol/L硫酸的裝置中注射器的注射活塞被頂出得快；記錄二者產(chǎn)生氣體體積為10 mL時(shí)所需的時(shí)間，可發(fā)現(xiàn)硫酸濃度大的所需的時(shí)間較少（實(shí)驗(yàn)結(jié)果詳見圖6）。由此推斷，增大濃度，可以加快反應(yīng)的速率。

4 實(shí)驗(yàn)優(yōu)點(diǎn)

裝置簡(jiǎn)單，操作方便，可比性強(qiáng)，現(xiàn)象明顯。

[1]課程教材研究所,化學(xué)課程教材研究中心.化學(xué):化學(xué)反應(yīng)原理[M].北京:人民教育出版社,2007.