【題目】某研究性學(xué)習(xí)小組在探究“鋅與硫酸反應(yīng)快慢的影響因素”時(shí),發(fā)現(xiàn)一個(gè)意外現(xiàn)象,硫酸中混有硫酸銅溶液時(shí),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(duì)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(rèn)為乙的猜想不科學(xué),理由是
(2)【實(shí)驗(yàn)證明】用A、B兩組儀器進(jìn)行實(shí)驗(yàn):

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?jǐn)?shù)為20%的稀硫酸各20mL,第一份加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10%的稀硫酸銅溶液1mL,第二份加入質(zhì)量分?jǐn)?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(shí)驗(yàn)時(shí),長頸漏斗下端要插入液面以下,目的是
實(shí)驗(yàn)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(shí)間(如表),什么時(shí)間開始收集氣體?

編號(hào)

20%的硫酸各20ml

鋅粒

收集1瓶氫氣所需的時(shí)間

加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10%的硫酸銅溶液1ml

1g

2分10秒

加入質(zhì)量分?jǐn)?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(shí),產(chǎn)生氫氣的速率加快與有關(guān),實(shí)驗(yàn)②中加入質(zhì)量分?jǐn)?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(rèn)為:鋅與混有硫酸銅的硫酸溶液反應(yīng)時(shí),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(jì)一個(gè)實(shí)驗(yàn)方案驗(yàn)證丁同學(xué)的觀點(diǎn)是否正確.

編號(hào)

實(shí)驗(yàn)步驟

實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象比較

實(shí)驗(yàn)結(jié)論

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)

【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(shí)立刻收集,Zn+H2SO4=ZnSO4+H2
(3)銅離子,加入的硫酸銅溶液對(duì)硫酸濃度會(huì)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(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)產(chǎn)生干擾
(4)鋅會(huì)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(rèn)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(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)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(shí)間(如表),等到反應(yīng)開始產(chǎn)生氣體時(shí)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(shí),產(chǎn)生氫氣的速率加快與有關(guān),實(shí)驗(yàn)②中加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10%的硫酸鋅溶液1ml的作用是加入的硫酸銅溶液對(duì)硫酸濃度會(huì)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(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)產(chǎn)生干擾(對(duì)比實(shí)驗(yàn)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(shí),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(dòng)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(shí)驗(yàn)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)三:等到反應(yīng)開始產(chǎn)生氣體時(shí)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(duì)硫酸濃度會(huì)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(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)產(chǎn)生干擾;

【反思質(zhì)疑】鋅會(huì)與硫酸銅反應(yīng)生成銅;

【繼續(xù)探究】

編號(hào)

實(shí)驗(yàn)步驟

實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象比較

實(shí)驗(yàn)結(jié)論

②中反應(yīng)速率比①快

取1g鋅粒于錐形瓶,加入少量銅,再加入20mL 20%的稀硫酸


【考點(diǎn)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(shí)點(diǎn),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.

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