Question

【題目】某研究性學(xué)習小組在探究“鋅與硫酸反應(yīng)快慢的影響因素”時，發(fā)現(xiàn)一個意外現(xiàn)象，硫酸中混有硫酸銅溶液時，產(chǎn)生氫氣的速率更快．
【提出問題】是什么離子導(dǎo)致產(chǎn)生氫氣的速率加快？
（1）【猜想假設(shè)】他們分別對這種意外現(xiàn)象作如下猜想：
甲同學(xué)：可能與銅離子有關(guān)；
乙同學(xué)：可能與硫酸根離子有關(guān)；
丙同學(xué)認為乙的猜想不科學(xué)，理由是 ．
（2）【實驗證明】用A、B兩組儀器進行實驗：

步驟一：檢查裝置氣密性．檢查圖A所示裝置氣密性，你采用的方法是 ．
步驟二：量取2份質(zhì)量分數(shù)為20%的稀硫酸各20mL，第一份加入質(zhì)量分數(shù)為10%的稀硫酸銅溶液1mL，第二份加入質(zhì)量分數(shù)為10%的硫酸鋅溶液1mL，稱取2份形狀相同鋅粒各1g，分別與以上溶液反應(yīng)，反應(yīng)裝置如圖A所示，用此裝置實驗時，長頸漏斗下端要插入液面以下，目的是 ．
實驗三：用B收集氣體，分別記錄收集一瓶氣體（集氣瓶規(guī)格均為125mL）所需的時間（如表），什么時間開始收集氣體？ ．

編號	20%的硫酸各20ml	鋅粒	收集1瓶氫氣所需的時間
①	加入質(zhì)量分數(shù)為10%的硫酸銅溶液1ml	1g	2分10秒
②	加入質(zhì)量分數(shù)為10%的硫酸鋅溶液1ml	1g	3分01秒

鋅與硫酸反應(yīng)的化學(xué)方程式是 ．
（3）【得出結(jié)論】硫酸中混有硫酸銅溶液時，產(chǎn)生氫氣的速率加快與有關(guān)，實驗②中加入質(zhì)量分數(shù)為10%的硫酸鋅溶液1ml的作用是 ．
（4）【反思質(zhì)疑】丁同學(xué)認為：鋅與混有硫酸銅的硫酸溶液反應(yīng)時，產(chǎn)生氫氣的速率較快可能與銅單質(zhì)有關(guān)，他質(zhì)疑的理由是 ．
（5）【繼續(xù)探究】請你設(shè)計一個實驗方案驗證丁同學(xué)的觀點是否正確．

編號	實驗步驟	實驗現(xiàn)象比較	實驗結(jié)論
①	取1g鋅粒于錐形瓶中，加入20ml20%的稀硫酸		產(chǎn)生氫氣的速率較快與銅單質(zhì)有關(guān)
②

Answer 1

【答案】
（1）硫酸溶液中本身含有硫酸根離子
（2）連接AB,用拇指堵住導(dǎo)管口,從長頸漏斗加水至一定高度,靜置,觀察液面不下降,即為氣密性良好（合理即可）,保證氣體不從漏斗處逸出,等到反應(yīng)開始產(chǎn)生氣體時立刻收集,Zn+H2SO4=ZnSO4+H2↑
（3）銅離子,加入的硫酸銅溶液對硫酸濃度會產(chǎn)生影響,加入等量的硫酸鋅溶液是為了控制硫酸濃度變化對實驗數(shù)據(jù)產(chǎn)生干擾
（4）鋅會與硫酸銅反應(yīng)生成銅
（5）取1g鋅粒于錐形瓶,加入少量銅,再加入20mL 20%的稀硫酸,②中反應(yīng)速率比①快
【解析】解：【猜想假設(shè)】丙同學(xué)認為乙的猜想不科學(xué)，理由是硫酸溶液中本身含有硫酸根離子；

【實驗證明】步驟一：檢查圖A所示裝置氣密性，采用的方法是：連接AB，用拇指堵住導(dǎo)管口，從長頸漏斗加水至一定高度，靜置，觀察液面不下降，即為氣密性良好；

步驟二：長頸漏斗下端要插入液面以下，目的是保證氣體不從漏斗處逸出；

實驗三：用B收集氣體，分別記錄收集一瓶氣體（集氣瓶規(guī)格均為125ml）所需的時間（如表），等到反應(yīng)開始產(chǎn)生氣體時立刻收集；

鋅與稀硫酸反應(yīng)生成的是硫酸鋅和氫氣，反應(yīng)的化學(xué)方程式是：Zn+H2SO4═ZnSO4+H2↑；

【得出結(jié)論】：硫酸中混有硫酸銅溶液時，產(chǎn)生氫氣的速率加快與有關(guān)，實驗②中加入質(zhì)量分數(shù)為10%的硫酸鋅溶液1ml的作用是加入的硫酸銅溶液對硫酸濃度會產(chǎn)生影響，加入等量的硫酸鋅溶液是為了控制硫酸濃度變化對實驗數(shù)據(jù)產(chǎn)生干擾（對比實驗或控制具體變量）；

【反思質(zhì)疑】鋅與混有硫酸銅的硫酸溶液反應(yīng)時，產(chǎn)生氫氣的速率較快可能與銅單質(zhì)有關(guān)，他質(zhì)疑的理由是在金屬活動性順序中，鋅排在銅的前面，能與硫酸銅反應(yīng)生成硫酸鋅和銅；

【繼續(xù)探究】

取1g鋅粒于錐形瓶中，加入20ml20%的稀硫酸，再取1g鋅粒于錐形瓶，加入少量銅，再加入20mL 20%的稀硫酸，②中反應(yīng)速率比①快，產(chǎn)生氫氣的速率較快與銅單質(zhì)有關(guān)

答案：【猜想假設(shè)】硫酸溶液中本身含有硫酸根離子；

【實驗驗證】

步驟一：連接AB，用拇指堵住導(dǎo)管口，從長頸漏斗加水至一定高度，靜置，觀察液面不下降，即為氣密性良好（合理即可）．

步驟二：保證氣體不從漏斗處逸出

實驗三：等到反應(yīng)開始產(chǎn)生氣體時立刻收集

Zn+H2SO4=ZnSO4+H2↑；

【得出結(jié)論】銅離子；加入的硫酸銅溶液對硫酸濃度會產(chǎn)生影響，加入等量的硫酸鋅溶液是為了控制硫酸濃度變化對實驗數(shù)據(jù)產(chǎn)生干擾；

【反思質(zhì)疑】鋅會與硫酸銅反應(yīng)生成銅；

【繼續(xù)探究】

編號	實驗步驟	實驗現(xiàn)象比較	實驗結(jié)論
①		②中反應(yīng)速率比①快
②	取1g鋅粒于錐形瓶，加入少量銅，再加入20mL 20%的稀硫酸

【考點精析】本題主要考查了檢查裝置的氣密性和金屬材料的選擇依據(jù)的相關(guān)知識點，需要掌握裝置氣密性檢查：先將導(dǎo)管的一端浸入水中，用手緊貼容器外壁，稍停片刻，若導(dǎo)管口有氣泡冒出，松開手掌，導(dǎo)管口部有水柱上升，稍停片刻，水柱并不回落，就說明裝置不漏氣；黑色金屬：通常指鐵、錳、鉻及它們的合金．重金屬：如銅、鋅、鉛等；有色金屬輕金屬：如鈉、鎂、鋁等；有色金屬：通常是指除黑色金屬以外的其他金屬才能正確解答此題．