Question

2．某研究性學習小組在探究“鋅與硫酸反應快慢的影響因素”時，發(fā)現(xiàn)一個意外現(xiàn)象：硫酸中混有硫酸銅溶液時，產生氫氣的速率更快．
【提出問題】是什么離子導致產生氫氣的速率加快？
【猜想假設】甲同學：可能與銅離子有關；
乙同學：可能與硫酸根離子有關；…
丙同學認為乙的猜想不科學，理由是．
【實驗驗證】用A、B兩組儀器進行實驗：
步驟一：檢查裝置氣密性．連接AB，用拇指堵住導管口，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：量取2份質量分數(shù)為20%的稀硫酸各20mL，第一份加入質量分數(shù)為10%的硫酸銅溶液1mL，第二份加入質量分數(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．反應裝置如圖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．
步驟三：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（如下表），什么時間開始收集氣體？．

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

鋅與硫酸反應的化學方程式是Zn+H₂SO₄=ZnSO₄+H₂↑．
【得出結論】硫酸中混有硫酸銅溶液時，產生氫氣的速率加快與銅離子有關．實驗②中加入質量分數(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)產生干擾．
【反思質疑】丁同學認為：鋅與混有硫酸銅的硫酸溶液反應時，產生氫氣的速率較快可能與銅單質有關，他質疑的理由是．
【繼續(xù)探究】請你設計一個實驗方案驗證丁同學的觀點是否正確．

編號	實驗步驟	實驗現(xiàn)象比較	實驗結論
①	取1g鋅粒于錐形瓶中， 加入20mL 20%的稀硫酸		產生氫氣的速率較快與銅單質有關
②

Answer 1

分析 【猜想假設】根據(jù)硫酸溶液中本身含有硫酸根離子解答；
【實驗證明】步驟一：根據(jù)檢查裝置氣密性的方法解答；
步驟二：根據(jù)長頸漏斗的使用注意事項解答；
實驗三：根據(jù)實驗要求分析解答；
根據(jù)鋅與稀硫酸反應生成的是硫酸鋅和氫氣解答；
【得出結論】硫酸中混有硫酸銅溶液時，產生氫氣的速率加快與銅離子有關解答；
【反思質疑】根據(jù)鋅比銅活潑，鋅會與硫酸銅反應生成銅解答；
【繼續(xù)探究】根據(jù)實驗要求設計實驗進行對比．

解答 解：【猜想假設】丙同學認為乙的猜想不科學，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），等到反應開始產生氣體時立刻收集；
鋅與稀硫酸反應生成的是硫酸鋅和氫氣，反應的化學方程式是：Zn+H₂SO₄═ZnSO₄+H₂↑；
【得出結論】：硫酸中混有硫酸銅溶液時，產生氫氣的速率加快與有關，實驗②中加入質量分數(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)產生干擾（對比實驗或控制具體變量）；
【反思質疑】鋅與混有硫酸銅的硫酸溶液反應時，產生氫氣的速率較快可能與銅單質有關，他質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中反應速率比①快，產生氫氣的速率較快與銅單質有關．
故答案為：【猜想假設】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：等到反應開始產生氣體時立刻收集
Zn+H₂SO₄=ZnSO₄+H₂↑；
【得出結論】銅離子；加入的硫酸銅溶液對硫酸濃度會產生影響，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)產生干擾；
【反思質疑】鋅會與硫酸銅反應生成銅；
【繼續(xù)探究】

編號	實驗步驟	實驗現(xiàn)象比較	實驗結論
①		②中反應速率比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

點評 本題考查了探究溶質質量分數(shù)不同的硫酸與鋅反應速率的實驗，完成此題，可以依據(jù)題干提供的信息結合物質的性質進行．