芦大鹏 铁钉与稀盐酸的反应.doc

“铁钉与稀盐酸的反应”为什么加快了？石家庄外国语学校初三12班 芦大鹏问题发现一次化学实验课上，当我把稀盐酸倒入盛有铁钉和碳酸钠固体的小烧杯的时候，我惊奇的发现，碳酸钠固体完全反应之后，铁钉与烧杯中液体的反应比只跟盐酸反应的速率加快了，铁钉表面生成大气泡并不断逸出。为此，我对这一现象进行了深入探究。重复实验我利用刚才的反应，重新进行了一次试验： 实验用品 碳酸钠（Na2CO3）固体、稀盐酸（HCl）、铁钉（Fe）、小烧杯。 图1 实验用品实验步骤实验现象得出结论第一步：将铁钉4枚放入盛有稀盐酸的小烧杯中。铁钉表面有小气泡生成Fe+2HCl=FeCl2+H2第二步：将碳酸钠固体加入小烧 杯中。碳酸钠固体与稀盐酸剧烈反应，产生大量气泡；铁钉表面也有大气泡生成并不断逸出。Na2CO3+2HCl=2NaCl+H2O+CO2Fe+2HCl=FeCl2+H2第三步：待碳酸钠固体完全反应后，继续观察实验现象。铁钉表面仍有大气泡生成并不断逸出。加入碳酸钠固体并反应完毕后，溶液中铁钉与稀盐酸的反应速率加快。铁钉表面产生了大气泡并不断逸出图2 实验现象1 分析猜想在这两种物质与稀盐酸进行反应时，发生了如下的化学反应，该两个反应的化学方程式为：Na2CO3+2HCl=2NaCl+H2O+CO2 Fe+2HCl=FeCl2+H2其中，前者是先进行完毕的。也就是说，前者的生成物NaCl与CO2都有可能使反应速率加快（H2O除外，否则在之前的反应中速度就会发生变化，甚至有可能生成的水使溶液浓度降低，从而使化学反应变慢）。猜想 是生成的CO2使Fe与HCl的反应速率加快。猜想 是生成的NaCl使Fe与HCl的反应速率加快。 验证实验1.二氧化碳参与铁与稀盐酸的反应实验：实验用品 碳酸钙（CaCO3）、稀盐酸（HCl）、试管、单孔胶塞、导管、铁钉（Fe）、 小烧杯。实验步骤 将铁钉4枚放入小烧杯中。将稀盐酸倒入小烧杯中，并将铁钉完全浸没。组装试管、单孔胶塞和导管，检查此装置的气密性。将碳 图3 实验现象2酸钙装入试管，并倒入足量的稀盐酸。将生成的二氧化碳气体通过导管通入稀盐酸与铁钉的混合物中。静置烧杯，观察现象。 实验现象 铁钉表面的气泡大小未发生变化，反应速率基本不变。小结 二氧化碳并不是导致铁钉与稀盐酸反应速率加快的原因。2.氯化钠参与铁与稀盐酸的反应实验：实验用品 氯化钠（NaCl）、铁钉（Fe）、稀盐酸（HCl）、小烧杯。实验步骤 将铁钉4枚放入小烧杯中。将稀盐酸倒入小烧杯中，并将铁钉完全浸没。将少量氯化钠固体加入小烧杯中，并用玻璃棒搅拌使其充分溶解。静置烧杯，观察现象。实验现象 铁钉上生成的气泡比原来多，而且明显，大气泡不断逸出，反应速率加快。 图4 实验现象3小结 氯化钠可以使铁与稀盐酸反应的速率加快。 得出结论 是碳酸钠与稀盐酸反应生成的氯化钠导致铁与稀盐酸反应的速率加快。 深入分析原因当在稀盐酸中加入氯化钠后，NaCl与原来溶液中的HCl在水中电离出三类离子（Na+、Cl-、H+）。其实质是引入了能够导电的Na+与Cl-这两类离子，使溶液中的导电离子增多，增强了溶液的导电性。而没有氯化钠参与的铁与稀盐酸的反应中，溶液中只含两种离子（H+、Cl-），其导电性就要比含有三种离子的溶液弱。但是溶液仍旧不显电性的原因，是因为虽然溶液中出现了三类离子，但Cl-的总数变为了原来的二倍，正负电荷数相等，故溶液仍旧不显电性。三类离子导电能力强于两种离子导电能力，这就好像是导线的并联在电压不变的情况下，并联的导线越多，总电阻越小，电流越大。同理，引进的离子越丰富，种类越多，其电阻越小，导电能力越强。这三类离子提高了Fe的金属活动性，增强了溶液的导电性，形成了一个电解池，并最终导致Fe与HCl的反应速率加快。 反思与收获生活中处处有科学，有时小玩笑只要留心观察，也能有大的发现。这