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摘 要：在实验过程中，按照教材的步骤展开测量锌与硫酸反应速率的实验，发现实验中存在一些不足之处，因此，本文对实验进行了一定的改进，不仅满足了教师的教学要求，同时也便于同学们观察和操作。
关键词：锌与硫酸同 反应速率 测量 实验改进
中图分类号：O643 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2018）01（a）-0208-02
在现学的教材中，测量锌与硫酸反应速率的实验装置来学习化学反应速率，在实验的过程中，笔者和同学们共同完成了测量实验。但是在实验过程中，发现了一些装置的不足之处，经过长时间的讨论和改进，提出了一些改进内容。
1 实验装置存在的不足之处
第一，教材中的实验装置在实验过程中，将硫酸溶液滴入分液漏斗中，使其能够在分液漏斗的控制下逐渐流入到锥形瓶中与锌粒充分接触。随着硫酸的滴入，锥形瓶内的锌粒与硫酸充分接触并反应，产生气体使得锥形瓶内的压强增大，通过导管进入到注射器中，通过活塞移动来收集一定量的氢气。但是在此过程中，由于瓶内的气压增大，一些实验中硫酸并不能够持续滴入锥形瓶中，出现硫酸“断流”的现象，同时，硫酸滴入的快慢程度也难以控制，甚至出现难以滴加的现象，影响实际的反应效果[1]。
第二，实验装置仪器相对较为复杂，在连接的过程中非常不方便（如：玻璃管和橡胶管并不常见）。且在装置的安装和调整、硫酸的量、锌与硫酸反应等方面的控制相对较为费时。此外，注射器的器壁与内部活塞之间存在一定的摩擦力，为了让實验更加顺利，本人曾尝试用水进行湿润或是涂抹凡士林进行润滑，然而产生的效果并不是很好，摩擦阻力依然很大，在这样情况的影响下，活塞容易在内外压强不一致的情况下产生跳跃式移动，使得在收集气体的过程中很难将其控制在10mL，导致结果的不准确[2]。
第三，在反应的过程中，由于装置自身存在着一定的不足，使得硫酸在滴入锥形瓶的过程中所产生的氢气容易外漏，导致相关数据的记录不准确，进而影响到后期的测量结果。同时，一些实验中所使用的锌粒并不是纯净的，锌粒表面的氧化层与硫酸反应需要消耗一定的时间，干扰了锌粒与硫酸的正常反应，导致测量出的结果出现一定误差。此外，人为操作的不规范性也会为测量结果带来一定的影响。比如，用手直接拿锌粒，会影响到锌粒表面的纯净程度，影响反应速率。
2 实验装置改进综述
建议可以通过以下方式来对装置进行改进，使测量的结果更准确。图1为改进后的装置。
第一，实验用品的准备。在改进的实验装置中，需要以下实验器材：铁架台一个、铁圈一个、蝴蝶夹若干、导管若干、三口烧瓶一个、镊子一个、砂纸一张、分液漏斗一个、碱式滴定管一个、普通漏斗一个、橡胶管若干、秒表一个、托盘天平一个、实验手套若干等。此外，还需要准备一定量的实验药品：硫酸（物质的量浓度为4mol/L）、硫酸（物质的量浓度为1mol/L）、锌粒适量、酚酞试液、碳酸钠溶液适量以及水等。
第二，实验原理。教材中的实验原理是：在两个锥形瓶中分别放入2g锌粒，并通过分液漏斗向其中滴入不同物质的量浓度的硫酸，并比较二者产生10mL氢气所需要的时间，以此来测量锌与硫酸的反应速率。实验过程相对简洁明了，但是装置的不严谨使得在实验的过程中容易受到更多因素的干扰，导致结果的不准确。而改进装置的实验原理是：通过锌粒分别与两种不同规格的硫酸反应生成10mL氢气所需要的时间长短来判断反应速率与物质的量浓度之间的关系。在实验的过程中，通过分液漏斗向三口烧瓶中滴加适量不用浓度的硫酸，并通过右侧的恒压装置将产生的氢气收集，通过秒表来记录反应所需的时间，以此来判断影响化学反应速率的因素，完成实验的目标。
第三，实验过程。（1）检查装置的气密性。在实验开始之前，必须检查装置的气密性，保证外界压强不会对实验装置内部产生干扰。因此，按照图1所示将装置连接好，在连接好装置后，需要先对其气密性进行测试，本装置是通过压强来判断气密性是否良好的，即：向普通漏洞中加入适量水，并观察普通漏斗与碱式滴定管中的液面，若是两者存在一定的液面差，并在一段时间内液面差保持不变，则说明该装置的气密性良好。若是液面差发生变化，则需要重新检查装置的连接情况，并在重新连接好后重复上述检查过程，保证装置的气密性良好。（2）在检查过装置的气密性后，就可以开始后续的实验。用砂纸将锌粒表面的杂质去除掉，保证锌粒的纯净，用天平称取2g的锌粒，并用镊子将其放入到三口烧瓶中，同时向分液漏斗中加入40mL 4mol/L的硫酸溶液，将适量滴有酚酞试液的碳酸钠溶液加入到普通漏斗中，并将普通漏斗的高低进行适当调节，使普通漏斗内的液面与碱式滴定管中的液面相平，并将此时液面的读数记录下来，以便后期进行计算的时候所用。（3）在记录下液面读数后，将左边分液漏斗的活塞打开，当硫酸开始与锌粒反应时按下秒表开始计时，与此同时适当调节普通漏斗的高低以保证其与碱式滴定管中的液面相平，并记录产生10mL氢气所用的时间。在该过程中，需要小组人员合作完成，一个成员记录数据，另一个成员移动普通漏洞保证液面相平，其他小组成员对整个反应进行观察，避免其他因素干扰实验。（4）上述为40mL 4mol/L的硫酸所进行的实验，为了使实验结果能够更精确且具有一定的对比性，需要再量取40mL 1mol/L的硫酸与2g的锌粒反应，重复上述操作，并将实验所得到的相关数据记录下来。比较两组实验所得到的不同数据，以此来归纳和总结相关规律。
第四，改进实验的优势。（1）装置的改进。将锥形瓶换成了三口烧瓶，并将注射器换成了连通器，一方面能够改进实验中存在的压强、摩擦等影响因素，另一方面能够使实验现象更加明显。（2）在实验中使用了酚酞试液，该试液的使用不仅符合碱式滴定管的要求，同时也让碳酸钠溶液变色，使其更容易观察，便于实验过程中数据的读取。（3）改进后的实验装置所含的仪器相对较少，且使用起来非常简单方便。
总而言之，需要在实验的过程中积极投入，及时发现装置中存在的不足，并根据自身的能力对其进行改进，使实验结果更加准确，这样对学习的效果有十分重要的帮助作用。
参考文献
[1] 李大刚.测量锌与硫酸反应速率实验的改进[J].实验教学与仪器，2016（S2）：31-32.
[2] 李严.测量锌和稀硫酸反应速率实验的改进[J].中学化学，2015（7）：29.
关键词：锌与硫酸同 反应速率 测量 实验改进
中图分类号：O643 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2018）01（a）-0208-02
在现学的教材中，测量锌与硫酸反应速率的实验装置来学习化学反应速率，在实验的过程中，笔者和同学们共同完成了测量实验。但是在实验过程中，发现了一些装置的不足之处，经过长时间的讨论和改进，提出了一些改进内容。
1 实验装置存在的不足之处
第一，教材中的实验装置在实验过程中，将硫酸溶液滴入分液漏斗中，使其能够在分液漏斗的控制下逐渐流入到锥形瓶中与锌粒充分接触。随着硫酸的滴入，锥形瓶内的锌粒与硫酸充分接触并反应，产生气体使得锥形瓶内的压强增大，通过导管进入到注射器中，通过活塞移动来收集一定量的氢气。但是在此过程中，由于瓶内的气压增大，一些实验中硫酸并不能够持续滴入锥形瓶中，出现硫酸“断流”的现象，同时，硫酸滴入的快慢程度也难以控制，甚至出现难以滴加的现象，影响实际的反应效果[1]。
第二，实验装置仪器相对较为复杂，在连接的过程中非常不方便（如：玻璃管和橡胶管并不常见）。且在装置的安装和调整、硫酸的量、锌与硫酸反应等方面的控制相对较为费时。此外，注射器的器壁与内部活塞之间存在一定的摩擦力，为了让實验更加顺利，本人曾尝试用水进行湿润或是涂抹凡士林进行润滑，然而产生的效果并不是很好，摩擦阻力依然很大，在这样情况的影响下，活塞容易在内外压强不一致的情况下产生跳跃式移动，使得在收集气体的过程中很难将其控制在10mL，导致结果的不准确[2]。
第三，在反应的过程中，由于装置自身存在着一定的不足，使得硫酸在滴入锥形瓶的过程中所产生的氢气容易外漏，导致相关数据的记录不准确，进而影响到后期的测量结果。同时，一些实验中所使用的锌粒并不是纯净的，锌粒表面的氧化层与硫酸反应需要消耗一定的时间，干扰了锌粒与硫酸的正常反应，导致测量出的结果出现一定误差。此外，人为操作的不规范性也会为测量结果带来一定的影响。比如，用手直接拿锌粒，会影响到锌粒表面的纯净程度，影响反应速率。
2 实验装置改进综述
建议可以通过以下方式来对装置进行改进，使测量的结果更准确。图1为改进后的装置。
第一，实验用品的准备。在改进的实验装置中，需要以下实验器材：铁架台一个、铁圈一个、蝴蝶夹若干、导管若干、三口烧瓶一个、镊子一个、砂纸一张、分液漏斗一个、碱式滴定管一个、普通漏斗一个、橡胶管若干、秒表一个、托盘天平一个、实验手套若干等。此外，还需要准备一定量的实验药品：硫酸（物质的量浓度为4mol/L）、硫酸（物质的量浓度为1mol/L）、锌粒适量、酚酞试液、碳酸钠溶液适量以及水等。
第二，实验原理。教材中的实验原理是：在两个锥形瓶中分别放入2g锌粒，并通过分液漏斗向其中滴入不同物质的量浓度的硫酸，并比较二者产生10mL氢气所需要的时间，以此来测量锌与硫酸的反应速率。实验过程相对简洁明了，但是装置的不严谨使得在实验的过程中容易受到更多因素的干扰，导致结果的不准确。而改进装置的实验原理是：通过锌粒分别与两种不同规格的硫酸反应生成10mL氢气所需要的时间长短来判断反应速率与物质的量浓度之间的关系。在实验的过程中，通过分液漏斗向三口烧瓶中滴加适量不用浓度的硫酸，并通过右侧的恒压装置将产生的氢气收集，通过秒表来记录反应所需的时间，以此来判断影响化学反应速率的因素，完成实验的目标。
第三，实验过程。（1）检查装置的气密性。在实验开始之前，必须检查装置的气密性，保证外界压强不会对实验装置内部产生干扰。因此，按照图1所示将装置连接好，在连接好装置后，需要先对其气密性进行测试，本装置是通过压强来判断气密性是否良好的，即：向普通漏洞中加入适量水，并观察普通漏斗与碱式滴定管中的液面，若是两者存在一定的液面差，并在一段时间内液面差保持不变，则说明该装置的气密性良好。若是液面差发生变化，则需要重新检查装置的连接情况，并在重新连接好后重复上述检查过程，保证装置的气密性良好。（2）在检查过装置的气密性后，就可以开始后续的实验。用砂纸将锌粒表面的杂质去除掉，保证锌粒的纯净，用天平称取2g的锌粒，并用镊子将其放入到三口烧瓶中，同时向分液漏斗中加入40mL 4mol/L的硫酸溶液，将适量滴有酚酞试液的碳酸钠溶液加入到普通漏斗中，并将普通漏斗的高低进行适当调节，使普通漏斗内的液面与碱式滴定管中的液面相平，并将此时液面的读数记录下来，以便后期进行计算的时候所用。（3）在记录下液面读数后，将左边分液漏斗的活塞打开，当硫酸开始与锌粒反应时按下秒表开始计时，与此同时适当调节普通漏斗的高低以保证其与碱式滴定管中的液面相平，并记录产生10mL氢气所用的时间。在该过程中，需要小组人员合作完成，一个成员记录数据，另一个成员移动普通漏洞保证液面相平，其他小组成员对整个反应进行观察，避免其他因素干扰实验。（4）上述为40mL 4mol/L的硫酸所进行的实验，为了使实验结果能够更精确且具有一定的对比性，需要再量取40mL 1mol/L的硫酸与2g的锌粒反应，重复上述操作，并将实验所得到的相关数据记录下来。比较两组实验所得到的不同数据，以此来归纳和总结相关规律。
第四，改进实验的优势。（1）装置的改进。将锥形瓶换成了三口烧瓶，并将注射器换成了连通器，一方面能够改进实验中存在的压强、摩擦等影响因素，另一方面能够使实验现象更加明显。（2）在实验中使用了酚酞试液，该试液的使用不仅符合碱式滴定管的要求，同时也让碳酸钠溶液变色，使其更容易观察，便于实验过程中数据的读取。（3）改进后的实验装置所含的仪器相对较少，且使用起来非常简单方便。
总而言之，需要在实验的过程中积极投入，及时发现装置中存在的不足，并根据自身的能力对其进行改进，使实验结果更加准确，这样对学习的效果有十分重要的帮助作用。
参考文献
[1] 李大刚.测量锌与硫酸反应速率实验的改进[J].实验教学与仪器，2016（S2）：31-32.
[2] 李严.测量锌和稀硫酸反应速率实验的改进[J].中学化学，2015（7）：29.