Question

【題目】某同學(xué)在用稀硫酸與鋅反應(yīng)制取氫氣的實(shí)驗(yàn)中，發(fā)現(xiàn)加入少量硫酸銅溶液可加快氫氣的生成速率。

(1)硫酸銅溶液可以加快氫氣生成速率的原因是____。

(2)25℃，該同學(xué)設(shè)計(jì)三個(gè)實(shí)驗(yàn)探究影響鋅粉(足量)與稀硫酸反應(yīng)速率的因素，有關(guān)數(shù)據(jù)如下表所示：

實(shí)驗(yàn)序號(hào)	體積/mL
	1.0mol·L-1硫酸溶液	飽和CuSO4溶液	水
I	30.0	1.0	9.0
II	20.0	1.0	Vx
III	30.0	3.0	7.0

①本實(shí)驗(yàn)待測(cè)數(shù)據(jù)可以是____。

②利用實(shí)驗(yàn)I和實(shí)驗(yàn)I來(lái)探究硫酸濃度對(duì)鋅粉與稀硫酸反應(yīng)速率的影響，Vx=__，理由是__。

③實(shí)驗(yàn)I和實(shí)驗(yàn)III的目的是__。

(3)用排水集氣法收集實(shí)驗(yàn)I反應(yīng)放出的氫氣(氣體體積已折合成標(biāo)準(zhǔn)狀況)，實(shí)驗(yàn)記錄如表(累計(jì)值)：

時(shí)間/min	1	2	3	4	5	6
氫氣體積/mL	60	140	252	420	510	540

①反應(yīng)速率最大時(shí)間段是__min(填“0～1”、“1～2”、“2～3”、“3～4”、“4～5”或“5～6”下同)，原因是____。

②反應(yīng)速率最小時(shí)段是__min，原因是___。

③第2～3min時(shí)間段以稀硫酸的濃度表示的該反應(yīng)速率(設(shè)溶液體積不變)是v(H2SO4)＝___。

(4)如果反應(yīng)太激烈，為了減緩反應(yīng)速率而又不減少產(chǎn)生氫氣的量，在稀硫酸中分別加入等體積的下列溶液，可行的是____(填字母)。

A.KNO3溶液 B.蒸餾水 C.Na2SO4溶液 D.Na2CO3溶液

Answer 1

【答案】CuSO4溶液與Zn反應(yīng)生成的Cu與Zn形成Cu-Zn原電池，加快了氫氣生成的速率 反應(yīng)結(jié)束所需要的時(shí)間（或相同條件下產(chǎn)生等體積的氫氣所需要的時(shí)間） 19.0 保證反應(yīng)物硫酸濃度的改變，而其他物質(zhì)濃度不變 探究硫酸銅的量對(duì)反應(yīng)速率的影響 3～4 因該反應(yīng)是放熱反應(yīng)，此時(shí)溫度高，溫度對(duì)反應(yīng)速率影響占主導(dǎo)作用 5~6 此時(shí)H+濃度小，濃度對(duì)反應(yīng)速率影響占主導(dǎo)作用 0.125mol·L-1·min-l BC

【解析】

稀硫酸與鋅反應(yīng)制取氫氣的實(shí)驗(yàn)中，加入少量硫酸銅溶液，發(fā)生反應(yīng)Zn+Cu2+=Zn2++Cu，形成Cu-Zn原電池可加快氫氣的生成速率。

(1) CuSO4溶液與Zn反應(yīng)生成的Cu與Zn形成Cu-Zn原電池，加快了氫氣生成的速率。

(2)①本實(shí)驗(yàn)要探究影響鋅粉(足量)與稀硫酸反應(yīng)速率的因素，可通過(guò)測(cè)定相同條件下產(chǎn)生等體積的氫氣所需要的時(shí)間來(lái)表征反應(yīng)速率的快慢。

②利用實(shí)驗(yàn)I和實(shí)驗(yàn)II來(lái)探究硫酸濃度對(duì)鋅粉與稀硫酸反應(yīng)速率的影響，要保證反應(yīng)物硫酸濃度的改變，而其他物質(zhì)濃度不變，需要控制變量保持溶液體積相同，實(shí)驗(yàn)I 中溶液總體積為40.0mL，則Vx=(40-20.0-1.0)mL=19.0mL。

③實(shí)驗(yàn)I和實(shí)驗(yàn)III中變量為飽和硫酸銅的濃度，故實(shí)驗(yàn)?zāi)康氖翘骄苛蛩徙~的量對(duì)反應(yīng)速率的影響。

(3)①根據(jù)可知，單位時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生氫氣的體積越大，反應(yīng)速率越快，故反應(yīng)速率最大時(shí)間段是3～4min，因該反應(yīng)是放熱反應(yīng)，3～4min時(shí)溫度高，溫度對(duì)反應(yīng)速率影響占主導(dǎo)作用，溫度越高反應(yīng)速率越快。

②根據(jù)可知，單位時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生氫氣的體積越小，反應(yīng)速率越慢，故反應(yīng)速率最小時(shí)段是5~6 min，因?yàn)榇藭r(shí)H+濃度小，濃度對(duì)反應(yīng)速率影響占主導(dǎo)作用，濃度減小反應(yīng)速率減慢。

③第2～3min時(shí)間段生成標(biāo)準(zhǔn)狀況下氫氣的體積為(252-140)mL=112mL，其物質(zhì)的量為，根據(jù)反應(yīng)Zn+H2SO4=ZnSO4+H2可知，反應(yīng)消耗的H2SO4的物質(zhì)的量為0.005mol，則以稀硫酸的濃度表示的該反應(yīng)速率(設(shè)溶液體積不變)是v(H2SO4)＝。

(4) A.加入KNO3溶液，溶液中含有H+和NO3-，相當(dāng)于引入硝酸，硝酸具有氧化性，與鋅反應(yīng)生成NO，不生成氫氣，A錯(cuò)誤；

B.加入蒸餾水，H+濃度變小，反應(yīng)速率減慢，但H+的量不變，產(chǎn)生氫氣的量不變，B正確；

C.加入Na2SO4溶液，溶液體積增大，H+濃度減小反應(yīng)速率減慢，但H+的物質(zhì)的量不變，產(chǎn)生氫氣的量不變，C正確；

D.加入Na2CO3溶液，H+與CO32-反應(yīng)，H+的物質(zhì)的量減小，生成氫氣的量減少，D錯(cuò)誤；

答案選BC。