測定鋅與硫酸反應速率演示實驗的新設計

◆侯立平 齊俊林

為了更好地完成鋅與硫酸反應速率的演示實驗，利用平底燒瓶、一次性注射器等器材改進演示實驗，可使實驗裝置趨于更簡單、合理。通過對比實驗，實驗現象更直觀、明顯，得到的結論更令人信服，實驗時間也會大大縮短。

現行高中化學教材中測定鋅與硫酸反應速率實驗是一個較為重要的課堂演示實驗，其目的是：證明在其他條件不變的情況下，濃度對反應速率的影響（如圖1所示）。

圖1 教材中原裝置

圖2 實驗裝置

但筆者認為該實驗存在一定的不足：其一，實驗儀器較為復雜，不便于組裝；其二，不能同時觀察到不同濃度的硫酸與鋅粒的反應速率的對比實驗；其三，在向錐形瓶內加入硫酸過程中產生的氫氣容易外逸，造成測定反應速率不準確。為此，筆者對該實驗進行了認真的研究，提出新的設計，經過反復實驗，效果很好，現介紹如下。

1 實驗用品

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

1mol/L硫酸，4mol/L硫酸，鋅粒。

圖3 帶有注射器的膠塞

2 實驗裝置

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 實驗結果

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—獸醫用注射器針頭。

3 實驗方法及其實驗現象

1）取1個6號橡膠塞，在橡膠塞的中心位置穿透一支獸醫用注射器的針頭，并調整注射器的刻度為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）重復上述操作步驟，再組裝一個完全相同的裝置，不同的是：燒瓶內注入的硫酸為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到達燒瓶底部并立即發生反應（Zn+H2SO4=ZnSO4+H2↑），產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；記錄二者產生氣體體積為10 mL時所需的時間，可發現硫酸濃度大的所需的時間較少（實驗結果詳見圖6）。由此推斷，增大濃度，可以加快反應的速率。

4 實驗優點

裝置簡單，操作方便，可比性強，現象明顯。

[1]課程教材研究所,化學課程教材研究中心.化學:化學反應原理[M].北京:人民教育出版社,2007.