Question

【題目】某組甲乙同學(xué)進(jìn)行稀硫酸與鋅制取氫氣的實(shí)驗(yàn)，請(qǐng)回答下列問題：

（1）甲同學(xué)發(fā)現(xiàn)加入少量硫酸銅溶液可加快氫氣的生成速率。為了進(jìn)一步研究硫酸銅的量對(duì)氫氣生成速率的影響，設(shè)計(jì)了如下一系列實(shí)驗(yàn)。將表中所給的混合溶液分別加入到6個(gè)盛有過量Zn粒的反應(yīng)瓶中，收集產(chǎn)生的氣體，記錄獲得相同體積的氣體所需時(shí)間。

實(shí)驗(yàn) 混合溶液	A	B	C	D	E	F
4 mol·L－1 H2SO4/mL	30	V1	V2	V3	V4	V5
飽和CuSO4溶液/mL	0	0.5	2.5	5	V6	20
H2O/mL	V7	V8	V9	V10	10	0

①請(qǐng)完成此實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，其中：V1＝___，V6＝___，V9＝___；

②反應(yīng)一段時(shí)間后，實(shí)驗(yàn)A中的金屬呈___色，實(shí)驗(yàn)E中的金屬呈___色；

③該同學(xué)最后得出的結(jié)論為：當(dāng)加入少量CuSO4溶液時(shí)，生成氫氣的速率會(huì)大大提高。但當(dāng)加入的CuSO4溶液超過一定量時(shí)，生成氫氣的速率反而會(huì)下降。請(qǐng)分析氫氣生成速率下降的主要原因___________________________。

（2）乙同學(xué)為了探究鋅與稀硫酸反應(yīng)過程中的速率及能量的變化，進(jìn)行以下實(shí)驗(yàn)，分析影響反應(yīng)速率的因素。

實(shí)驗(yàn)時(shí)，從斷開K開始，每間隔1分鐘，交替斷開或閉合K，并連續(xù)計(jì)數(shù)每1分鐘內(nèi)從a管流出的水滴數(shù)，得到的水滴數(shù)如下表所示：

1分鐘水滴數(shù)（斷開K）	34	59	86	117	…	102
1分鐘水滴數(shù)（閉合K）	58	81	112	139	…	78

分析反應(yīng)過程中的水滴數(shù)，請(qǐng)回答：

① 由水滴數(shù)58＞34、81＞59，說(shuō)明在反應(yīng)初期，閉合K時(shí)比斷開K時(shí)的反應(yīng)速率快，主要原因是__________________________________________________________。

② 由水滴數(shù)102＞78，說(shuō)明在反應(yīng)后期，斷開K時(shí)的反應(yīng)速率快于閉合K時(shí)的反應(yīng)速率，主要原因是____________________________________。

Answer 1

【答案】30 10 17.5 灰黑 暗紅 當(dāng)加入一定量的CuSO4后，生成的單質(zhì)Cu會(huì)沉積在Zn的表面，減少了Zn與溶液的接觸面積 形成原電池反應(yīng)速度快 斷開K時(shí)，溶液中的c(H+)大于閉合K時(shí)溶液中的c(H+),c(H+)的影響是主要因素

【解析】

（1）①為保證實(shí)驗(yàn)有對(duì)比性，只能改變一個(gè)變量分析，CuSO4溶液體積逐漸增多，故H2SO4的量應(yīng)相等均為30mL，水的量減小，但每組實(shí)驗(yàn)中CuSO4與水的體積之和應(yīng)相等；
②實(shí)驗(yàn)A中鋅粒與稀硫酸反應(yīng)，因鋅粒不純，表面會(huì)有雜質(zhì)的顏色；而實(shí)驗(yàn)E中生成的單質(zhì)Cu會(huì)沉積在Zn的表面；

③鋅粒與硫酸銅反應(yīng)生成的銅會(huì)附在鋅粒表面；

（2）①原電池可加快化學(xué)反應(yīng)速率；
②根據(jù)氫離子濃度大小與速率的關(guān)系分析；

（1）①要對(duì)比試驗(yàn)效果，那么除了反應(yīng)的物質(zhì)的量不一樣以外，要保證其它條件相同，而且是探究硫酸銅量的影響，那么每組硫酸的量要保持相同，六組反應(yīng)的總體積也應(yīng)該相同，故A組中硫酸為30mL，那么其它組硫酸量也都為30mL；而硫酸銅溶液和水的總量應(yīng)相同，F組中硫酸銅20mL，水為0，那么總量為20mL，所以V6=10mL，V9=17.5mL，V1=30mL，

故答案為：30；10；17.5；

②不純的鋅粒中含有Pb、Bi、Sn等雜質(zhì)，實(shí)驗(yàn)A中鋅粒與稀硫酸反應(yīng)后， 這些不活潑的金屬雜質(zhì)游離出來(lái)，以顆粒狀沉積在鋅粒表面呈灰黑色；而實(shí)驗(yàn)E中過量的鋅粒會(huì)與硫酸銅反應(yīng)生成銅，形成原電池，加快化學(xué)反應(yīng)速率，因此該實(shí)驗(yàn)中暗紅色的銅會(huì)附著在鋅粒表面，故答案為：灰黑；暗紅；

③因?yàn)殇\會(huì)先與硫酸銅反應(yīng)，直至硫酸銅反應(yīng)完才與硫酸反應(yīng)生成氫氣，硫酸銅量較多時(shí)，反應(yīng)時(shí)間較長(zhǎng)，而且生成的銅會(huì)附著在鋅片上，會(huì)阻礙鋅片與硫酸繼續(xù)反應(yīng)，氫氣生成速率下降，

故答案為：當(dāng)加入一定量的CuSO4后，生成的單質(zhì)Cu會(huì)沉積在Zn的表面，減少了Zn與溶液的接觸面積；

（2）①因在反應(yīng)初期，形成了原電池，所有閉合K時(shí)比斷開K時(shí)的反應(yīng)速率快，故答案為：形成原電池反應(yīng)速度快；

②由于反應(yīng)前期形成原電池反應(yīng)速率快，氫離子消耗的多，則在后期，閉合K時(shí)溶液中氫離子濃度小，氫離子濃度越小反應(yīng)速率越小，斷開K時(shí)，溶液中的c(H+)大于閉合K時(shí)溶液中的c(H+)，所以在反應(yīng)后期，斷開K時(shí)的反應(yīng)速率快于閉合K時(shí)的反應(yīng)速率；

故答案為：斷開K時(shí)，溶液中的c(H+)大于閉合K時(shí)溶液中的c(H+)，c(H+)的影響是主要因素；