实验设计一
探究影响金属铁与稀盐酸反应速率的因素
2013级学科教学（化学）
学号：104754130809
作者：张瑞超
探究金属铁与稀盐酸反应速率的影响因素
一、 实验目的
1、认识并熟悉金属铁与稀盐酸反应所需要的实验器材，了解各实验器材的作用、使用方法以及注意事项。
2、熟悉并掌握金属铁与稀盐酸反应的实验基本操作。
3、掌握金属铁与稀盐酸反应的原理，了解影响金属铁与稀盐酸反应速率的影响因素。
4、发展并掌握自主分析问
题
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、提出假设并且能够设计实验验证假设的能力。
二、实验原理
铁是银白色金属，质软，熔点1535℃，沸点2750℃，位于元素周期
表
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中第四周期第Ⅷ族，是典型的过渡金属元素。铁原子最外层有2个电子，容易失去外层电子形成正二价阳离子。
盐酸是氯化氢水溶液的俗名，溶质的化学式是HCl，质量分数低于37%的盐酸称为稀盐酸，能够和活泼的金属反应生成盐和氢气。
金属铁与稀盐酸反应的基本原理如下：
Fe+2HCl=FeC
+
↑
对于固液反应，它的影响因素一般包括参与反应的固体的形态、液体的浓度、反应体系的温度以及催化剂等因素。下面设计了一系列对比实验，来验证为了探究影响金属铁与稀盐酸反应速率的因素。
由于本实验会产生氢气，所以可以用氢气产生的速度快慢来判断实验速率的快慢。
三、 实验用品
实验药品：铁屑，铁粉，稀盐酸（0.1 mol/L、0.5 mol/L、1.0 mol/L、2.0 mol/L），0.5 mol/L CuS
溶液。
实验器材：电子天平，量筒（10mL，50mL），铁架台，长颈漏斗（100mL），圆底烧瓶（250 mL），橡胶塞，玻璃导管，橡胶管，锥形瓶，酒精灯，恒温水浴锅，烧杯（100mL）。
四、 实验装置
1、实验1、2、4，改变物质的形态，浓度，以及是否加入硫酸铜。
2、实验3，使用恒温水浴，改变体系的温度。
五、 实验步骤
本次实验是为了验证影响铁与稀盐酸反应速率的因素，所以，实验分四组用控制变量法进行，四个变量分别为铁的形态、稀盐酸的浓度、反应体系的温度，以及是否添加CuS
溶液。
1、 分别称取5g铁屑和5g铁粉，以及量取两份100 mL1.0 mol/L稀盐酸溶液备用。将两套实验装置连接好后，将铁粉和铁屑分别加入圆底烧瓶中，将稀盐酸加入长颈漏斗中，同时打开长颈漏斗的旋塞，使得稀盐酸以相同速度滴入圆底烧瓶中，观察集气瓶中气泡的产生速率。
2、 称取4份5g的铁屑，以及量取0.1 mol/L、0.5 mol/L、1.0 mol/L、2.0 mol/L的稀盐酸各100 mL 备用。将四套实验装置连接好后，将铁屑分别加入四个圆底烧瓶中，将不同浓度的稀盐酸加入长颈漏斗中，同时打开长颈漏斗的旋塞，使得稀盐酸以相同速度滴入圆底烧瓶中，观察集气瓶中气泡的产生速率。
3、 称取3份5g的铁屑，以及量取三份100 mL1.0 mol/L稀盐酸溶液备用。在圆底烧瓶下面加一个恒温水浴锅，连接好三套实验装置。将三个恒温水浴锅分别设定温度为0℃、40℃、50℃，将装置及铁粉，盐酸分别在恒温水浴锅中放置10分钟使其温度恒定，然后将铁屑分别加入圆底烧瓶中，将稀盐酸加入长颈漏斗中，同时打开长颈漏斗的旋塞，使得稀盐酸以相同速度滴入圆底烧瓶中，观察集气瓶中气泡的产生速率。
4、 分别称取5g铁屑两份，以及量取两份100 mL1.0 mol/L稀盐酸溶液，10 mL0.5 mol/L CuS
溶液备用。将两套实验装置连接好后，将铁屑分别加入圆底烧瓶中，其中一个圆底烧瓶加入10 mL0.5 mol/L CuS
溶液，另一个不加，然后将稀盐酸加入长颈漏斗中，同时打开长颈漏斗的旋塞，使得稀盐酸以相同速度滴入圆底烧瓶中，观察集气瓶中气泡的产生速率。
六、 实验结果及结论
第一组实验：
加入的铁的状态
气泡产生的快慢比较
铁屑
铁粉
结论：
第二组实验：
加入的稀盐酸的浓度
气泡产生的快慢比较
0.1 mol/L的稀盐酸
0.5 mol/L的稀盐酸
1.0 mol/L的稀盐酸
2.0 mol/L的稀盐酸
结论：
第三组实验：
实验体系的温度
气泡产生的快慢比较
30℃
40℃
50℃
结论：
第四组实验：
是否加入CuS
溶液
气泡产生的快慢比较
加入
不加
结论：
注 ：气泡产生的快慢可以用“较快、快、慢、较慢”来形容。
七、 注意事项
1、 由于实验装置是密闭的，所以反应开始前要检验装置的气密性。可以用热毛巾捂住圆底烧瓶底部或者将圆底烧瓶放入温水中，观察集气瓶中是否有气泡产生。
2、 使用玻璃仪器时，注意要轻拿轻放，且实验结束后要清洗干净并烘干。
3、 本实验会产生大量的实验尾气——氢气，考虑到氢气可燃且产物为水，不会对空气造成污染，所以采用酒精灯来进行尾气处理。注意应当等实验反应完全后，再撤酒精灯。
4、 本实验可分组进行，并且采取小组合作的方式完成。
八、 参考文献
1、 普通高中课程标准实验教科书“化学1（必修）”，王磊主编，山东科学技术出版社，53页~56页。
2、 普通高中课程标准实验教科书“化学反应原理”，王明兆、高盘良、王磊主编，山东科学技术出版社，54页~62页。
3、 无机化学实验（第三版），北京师范大学无机化学教研室等编，高等教育出版社，8页~20页，43页~58页。
4、 中华人民共和国药典，国家药典委员会编，中国医药科技出版社，2010年版，二部，1238页。
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