Question

17．某同學(xué)在用稀硫酸與鋅制取氫氣的實(shí)驗(yàn)中，發(fā)現(xiàn)反應(yīng)條件不同，反應(yīng)速率不同．請(qǐng)回答下列問(wèn)題：
（1）在用稀硫酸與鋅制取氫氣的實(shí)驗(yàn)中，加入少量硫酸銅溶液可加快氫氣的生成速率．
①加入硫酸銅溶液后可以加快氫氣生成速率的原因是CuSO₄與Zn反應(yīng)產(chǎn)生的Cu與Zn形成Cu-Zn原電池，加快了氫氣生成的速率．
②實(shí)驗(yàn)室中現(xiàn)有Na₂SO₄、MgSO₄、Ag₂SO₄、K₂SO₄等4種溶液，可與上述實(shí)驗(yàn)中CuSO₄溶液起相似作用的是Ag₂SO₄．
③為了進(jìn)一步研究硫酸銅的量對(duì)氫氣生成速率的影響，該同學(xué)設(shè)計(jì)了如下一系列的實(shí)驗(yàn)：將表中所給的混合溶液分別加入到6個(gè)盛有過(guò)量Zn粒的容器中，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
4mol/L 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

請(qǐng)完成此實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，其中：V₁=30，V₆=10．
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(guò)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當(dāng)加入一定量的硫酸銅后，生成的單質(zhì)銅會(huì)沉積在鋅的表面，降低了鋅與溶液的接觸面積．
（2）該同學(xué)為探究其它因素對(duì)鋅與稀硫酸反應(yīng)速率的影響，又做了以下實(shí)驗(yàn)，記錄數(shù)據(jù)如下，回答下列問(wèn)題：

實(shí)驗(yàn)序號(hào)	金屬質(zhì)量/g	金屬狀態(tài)	C（H2SO4）/mol．-L	V（H2SO4）/mL	溶液溫度		金屬消失的時(shí)間/s
					反應(yīng)前	反應(yīng)后
1	0.1	絲	0.5	50	20	34	500
2	0.1	粉末	0.5	50	20	35	50
3	0.1	絲	0.7	50	20	36	250
4	0.1	絲	0.8	50	20	35	200
5	0.1	粉末	0.8	50	20	36	25
6	0.1	絲	1.0	50	20	35	125
7	0.1	絲	1.0	50	35	50	50

①由實(shí)驗(yàn)可推知，反應(yīng)物的總能量＞產(chǎn)物的總能量（填“＜”“＞”“=”）．
②實(shí)驗(yàn)2和5表明，濃度 對(duì)反應(yīng)速率有影響．
③實(shí)驗(yàn)4和5表明，固體表面積對(duì)反應(yīng)速率有影響，固體表面積越大反應(yīng)速率越快，能表明同一規(guī)律的實(shí)驗(yàn)還有1和2（填實(shí)驗(yàn)序號(hào)）．
④本實(shí)驗(yàn)中影響反應(yīng)速率的其他因素還有溫度．

Answer 1

分析 （1）①Zn和硫酸的反應(yīng)中加入少量的CuSO₄溶液，能置換出一定量Cu，在溶液中形成Cu/Zn原電池，原電池反應(yīng)比化學(xué)反應(yīng)速率快；
②所給四種溶液中只Zn只能置換出Ag；
③為保證實(shí)驗(yàn)有對(duì)比性，只能逐漸改變一個(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；生成的單質(zhì)Cu會(huì)沉積在Zn的表面，影響了反應(yīng)速率；
（2）影響反應(yīng)速率的因素：溫度、濃度、催化劑、接觸面積等，注意控制變量法在實(shí)驗(yàn)中的應(yīng)用．

解答 解：（1）①Zn和硫酸的反應(yīng)中加入少量的CuSO₄溶液，能置換出一定量Cu，在溶液中形成Cu/Zn原電池，而加快化學(xué)反應(yīng)速率，
故答案為：CuSO₄與Zn反應(yīng)產(chǎn)生的Cu與Zn形成Cu-Zn原電池，加快了氫氣生成的速率；
②所給四種溶液中只Zn只能置換出Ag，即Ag₂SO₄與CuSO₄溶液具有相似的作用，故答案為：Ag₂SO₄；
③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．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(xiàn)組中硫酸銅20ml，水為0，那么總量為20ml，所以V₆=10ml，V₉=17.5ml，V₁=30ml．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：30；10；當(dāng)加入一定量的硫酸銅后，生成的單質(zhì)銅會(huì)沉積在鋅的表面，降低了鋅與溶液的接觸面積．
（2）①反應(yīng)是放熱反應(yīng)，所以反應(yīng)物的總能量大于產(chǎn)物的總能量，故答案為：＞；
②實(shí)驗(yàn)2和5表明，其他條件一樣的情況下，濃度對(duì)反應(yīng)速率有影響，濃度高，速率快，故答案為：濃度；
③實(shí)驗(yàn)4和5表明，固體表面積對(duì)反應(yīng)速率有影響，固體表面積大反應(yīng)速率越快，能表明同一規(guī)律的實(shí)驗(yàn)還有1和2，故答案為：固體表面積；固體表面積越大；1和2；
④影響反應(yīng)速率的因素：溫度、濃度、催化劑、接觸面積等，本實(shí)驗(yàn)中影響反應(yīng)速率的其他因素還有溫度，故答案為：溫度．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了影響化學(xué)反應(yīng)速率的因素，并且融合了化學(xué)實(shí)驗(yàn)，形式新穎靈活，本題的易錯(cuò)點(diǎn)在于第（1）小題，首先V₁、V₆、V₉的求得要注意分析表中數(shù)據(jù)；最后一問(wèn)應(yīng)該能夠想到“覆蓋”的問(wèn)題，題目難度中等．