题目内容

5．某研究性学习小组在探究“锌与硫酸反应快慢的影响因素”时，发现一个意外现象，硫酸中混有硫酸铜溶液时，产生氢气的速率更快．
【提出问题】是什么离子导致产生氢气的速率加快？
【猜想假设】他们分别对这种意外现象作如下猜想：
甲同学：可能与铜离子有关；
乙同学：可能与硫酸根离子有关；
丙同学认为乙的猜想不科学，理由是硫酸溶液中本身含有硫酸根离子．
【实验证明】用A、B两组仪器进行实验：
步骤一：检查装置气密性．检查图A所示装置气密性，你采用的方法是连接AB，用拇指堵住导管口，从长颈漏斗加水至一定高度，静置，观察液面不下降，即为气密性良好．
步骤二：量取2份质量分数为20%的稀硫酸各20ml，第一份加入质量分数为10%的稀硫酸铜溶液1ml，第二份加入质量分数为10%的硫酸锌溶液1ml，称取2份形状相同锌粒各1g，分别与以上溶液反应，反应装置如图A所示，用此装置实验时，长颈漏斗下端要插入液面以下，目的是保证气体不从漏斗处逸出，．
实验三：用B收集气体，分别记录收集一瓶气体（集气瓶规格均为125ml）所需的时间（如表），什么时间开始收集气体？等到反应开始产生气体时立刻收集．
编号20%的硫酸各20ml锌粒收集1瓶氢气所需的时间
①加入质量分数为10%的硫酸铜溶液1ml1g2分10秒
②加入质量分数为10%的硫酸锌溶液1ml1g3分01秒
锌与硫酸反应的化学方程式是Zn+H2SO4═ZnSO4+H2↑．
【得出结论】硫酸中混有硫酸铜溶液时，产生氢气的速率加快与铜离子有关，实验②中加入质量分数为10%的硫酸锌溶液1ml的作用是加入的硫酸铜溶液对硫酸浓度会产生影响，加入等量的硫酸锌溶液是为了控制硫酸浓度变化对实验数据产生干扰．
【反思质疑】丁同学认为：锌与混有硫酸铜的硫酸溶液反应时，产生氢气的速率较快可能与铜单质有关，他质疑的理由是锌会与硫酸铜反应生成铜．
【继续探究】请你设计一个实验方案验证丁同学的观点是否正确．
编号实验步骤实验现象比较实验结论
①取1g锌粒于锥形瓶中，加入20ml20%的稀硫酸②中反应速率比①快产生氢气的速率较快与铜单质有关
②取1g锌粒于锥形瓶，加入少量铜，再加入20mL20%的稀硫酸

分析 【猜想假设】根据硫酸溶液中本身含有硫酸根离子解答；
【实验证明】步骤一：根据检查装置气密性的方法解答；
步骤二：根据长颈漏斗的使用注意事项解答；
实验三：根据实验要求分析解答；
根据锌与稀硫酸反应生成的是硫酸锌和氢气解答；
【得出结论】硫酸中混有硫酸铜溶液时，产生氢气的速率加快与铜离子有关解答；
【反思质疑】根据锌比铜活泼，锌会与硫酸铜反应生成铜解答；
【继续探究】根据实验要求设计实验进行对比．

解答 解：【猜想假设】丙同学认为乙的猜想不科学，理由是硫酸溶液中本身含有硫酸根离子；
【实验证明】步骤一：检查图A所示装置气密性，采用的方法是：连接AB，用拇指堵住导管口，从长颈漏斗加水至一定高度，静置，观察液面不下降，即为气密性良好；
步骤二：长颈漏斗下端要插入液面以下，目的是保证气体不从漏斗处逸出；
实验三：用B收集气体，分别记录收集一瓶气体（集气瓶规格均为125ml）所需的时间（如表），等到反应开始产生气体时立刻收集；
锌与稀硫酸反应生成的是硫酸锌和氢气，反应的化学方程式是：Zn+H2SO4═ZnSO4+H2↑；
【得出结论】：硫酸中混有硫酸铜溶液时，产生氢气的速率加快与有关，实验②中加入质量分数为10%的硫酸锌溶液1ml的作用是加入的硫酸铜溶液对硫酸浓度会产生影响，加入等量的硫酸锌溶液是为了控制硫酸浓度变化对实验数据产生干扰（对比实验或控制具体变量）；
【反思质疑】锌与混有硫酸铜的硫酸溶液反应时，产生氢气的速率较快可能与铜单质有关，他质疑的理由是在金属活动性顺序中，锌排在铜的前面，能与硫酸铜反应生成硫酸锌和铜；
【继续探究】
取1g锌粒于锥形瓶中，加入20ml20%的稀硫酸，再取1g锌粒于锥形瓶，加入少量铜，再加入20mL 20%的稀硫酸，②中反应速率比①快，产生氢气的速率较快与铜单质有关
答案：【猜想假设】硫酸溶液中本身含有硫酸根离子；
【实验验证】
步骤一：连接AB，用拇指堵住导管口，从长颈漏斗加水至一定高度，静置，观察液面不下降，即为气密性良好（合理即可）．
步骤二：保证气体不从漏斗处逸出
实验三：等到反应开始产生气体时立刻收集
Zn+H2SO4=ZnSO4+H2↑；
【得出结论】铜离子；加入的硫酸铜溶液对硫酸浓度会产生影响，加入等量的硫酸锌溶液是为了控制硫酸浓度变化对实验数据产生干扰；
【反思质疑】锌会与硫酸铜反应生成铜；
【继续探究】

编号实验步骤实验现象比较实验结论
①②中反应速率比①快
②取1g锌粒于锥形瓶，加入少量铜，再加入20mL 20%的稀硫酸

点评 本题考查了探究溶质质量分数不同的硫酸与锌反应速率的实验，完成此题，可以依据题干提供的信息结合物质的性质进行．

练习册系列答案
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猜想方案证据结论
氯化钡可能已
完全反应		取少量滤液，加入稀硫酸
溶液，观察现象		无白色沉淀生成氯化钡已完全反应
硫酸钠可能已
完全反应		无白色沉淀生成硫酸钠未完全反应
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A．弹性好、韧性好     B．抗腐蚀性好、耐磨    C．密度小、硬度大．

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