Question

【题目】某兴趣小组的同学们在做锌与硫酸反应制取氢气时，无意中滴入几滴硫酸铜溶液，发现锌粒表面产生的气泡速度明显加快，且表面附着有红色物质。该现象引起了同学们的兴趣。

小明同学提出猜测：硫酸铜溶液可能是该反应的催化剂。其他同学不同意他的猜测，原因是______。

（提出问题）硫酸铜溶液的体积对锌与稀硫酸反应的速率有影响吗？

（设计实验）室温下，兴趣小组的同学们将过量且表面积相同的锌粒，分别加入到5份10mL10%的稀硫酸中，并在每份中加入不同体积的3%的硫酸铜溶液和水，记录获得相同体积的氢气所需的时间，从而确定产生气体的速率。

实验编号	1	2	3	4	5
稀硫酸体积（mL）	10	10	10	10	10
硫酸铜溶液（mL）	0	2	V	7	10
水（mL）	10	8	5	3	0
收集10mL氢气所需时间（s）	26	20	14	10	31

（实验结论与反思）

（1）上表中V=______，实验中加入水的目的是______。

（2）由实验可知，硫酸铜溶液对锌与稀硫酸反应速率的影响规律是______。

（3）写出锌粒与稀硫酸反应的化学方程式：______。

（4）除了测量收集等体积氢气所需的时间外，还可以通过测量______的方法比较锌粒与稀硫酸反应的速率。

（继续探究）小明认为是硫酸铜溶液中的某些粒子影响了锌粒与稀硫酸反应的速率。

（提出猜想）猜想一：铜离子影响了锌粒与稀硫酸反应的速率。

猜想二：______影响了锌粒与稀硫酸反应的速率。

猜想三：______影响了锌粒与稀硫酸反应的速率。

（进行实验）针对猜想一，请设计一个实验验证。

实验操作	实验现象及结论
_______	________

Answer 1

【答案】硫酸铜和锌发生了反应，反应前后质量和化学性质发生了改变 5 保证每组反应中溶液体积相同 随着硫酸铜溶液体积的增加，产生氢气的速率先加快后明显减慢 相同时间收集的气体体积 硫酸根离子 水分子 向装有完全相同的锌粒的两支试管中中分别加入10mL10%的稀硫酸，再分别加入等体积、等浓度的硫酸铜溶液和稀硫酸溶液，记录获得相同体积的氢气所需的时间 加入硫酸铜溶液的试管中收集相同体积的氢气所需的时间较短。

【解析】

因为锌表面附着有红色固体，说明锌和硫酸铜发生了置换反应生成了铜，反应前后，硫酸铜的质量和化学性质发生了改变，故硫酸铜不是催化剂；

实验结论与反思：

（1）要对比试验效果，除了反应物质的量不一样以外，要保证其它条件相同，探究硫酸铜量的影响，每组稀硫酸的量要保持相同，六组反应的总体积也应该相同，而硫酸铜溶液和水的总量应相同，第1组中硫酸铜0mL，水为10，那么总量为10mL，则V=10mL-5mL=5mL．故答案为：5；保证每组反应中溶液体积相同。

（2）由表中数据变化规律可知，随着硫酸铜溶液体积的增加，产生氢气的速率先加快后明显减慢。故答案为：随着硫酸铜溶液体积的增加，产生氢气的速率先加快后明显减慢。

（3）锌与稀硫酸反应，生成硫酸锌和氢气，反应的化学方程式为：，故答案为：；

（4）通过测量相同时间收集的气体体积的方法也可比较锌粒与稀硫酸反应的速率。故答案为：相同时间收集的气体体积。

提出猜想：

因为硫酸铜溶液中含有铜离子、硫酸根离子和水分子，因此硫酸根离子和水分子也可能影响锌粒与稀硫酸反应的速率。故答案为：硫酸根离子；水分子；

进行实验：利用控制变量法设计实验。故答案为：实验操作：向装有完全相同的锌粒的两支试管中中分别加入10mL10%的稀硫酸，再分别加入等体积、等浓度的硫酸铜溶液和稀硫酸溶液，记录获得相同体积的氢气所需的时间。实验现象及结论：加入硫酸铜溶液的试管中收集相同体积的氢气所需的时间较短。