Question

3．控制变量法是化学实验中的一种常用方法，如表是某课外兴趣小组研究等物质的量浓度的稀硫酸和锌反应的实验数据（计算结果精确到小数点后一位），分析以下数据，回答下列问题：

序号	硫酸的体积/mL	锌的质量/g	锌的形状	温度/℃	完全溶于酸的时间/s	生成硫酸锌的质量/g
①	50.0	2.0	薄片	15	200	m1
②	50.0	2.0	薄片	25	100	m2
③	50.0	2.0	颗粒	25	70	m3
④	50.0	2.0	颗粒	35	35	m4
⑤	50.0	2.0	粉末	25	t1	5.0
⑥	50.0	4.0	粉末	25	t2	m5
⑦	50.0	6.0	粉末	25	t3	14.9
⑧	50.0	8.0	粉末	25	t4	19.3
⑨	50.0	10.0	粉末	25	t5	m6
⑩	50.0	12.0	粉末	25	t6	19.3

（1）实验①和实验②表明温度对反应速率有影响，对这一规律进行研究的实验还有一组是③和④（填实验序号）．研究锌的形状对反应速率的影响时，我们最好选取实验②、③和⑤（填3个实验序号）．上述实验发生反应的化学方程式为Zn+H₂SO₄（稀）=ZnSO₄+H₂↑．
（2）下列数据推断正确的是AD
A．t₁＜70  B．t₁＞t₄  C．m₁＜m₂   D．m₆=19.3
（3）若采用与实验①完全相同的条件，但向反应窗口中滴加少量硫酸铜溶液，发现反应速率明显加快，原因是CuSO₄与Zn反应产生的Cu，Cu与Zn形成铜锌原电池，加快了H₂产生的速率．
（4）硫酸的物质的量浓度是2.4mol/L，实验⑥生成的硫酸锌的质量m₅=9.9g．

Answer 1

分析 （1）实验①和实验②的外界条件只有温度不同，其它因素完全相同，其不同点就是研究目的；
③和④中只有温度相同其它因素都相同；
研究锌的形状对反应速率的影响时，应该只有锌的形状不同，其它因素完全相同；
锌和稀硫酸反应生成硫酸锌和氢气；
（2）由表中的数据及影响反应速率的因素判断各反应时间、生成硫酸锌的质量大小；
（3）原电池加快化学反应速率；
（4）实验8以后，硫酸完全反应，根据硫酸锌的质量计算出硫酸的物质的量浓度；根据实验5中锌完全反应计算出硫酸锌的质量．

解答 解：（1）实验①和实验②的外界条件只有温度不同，其它因素完全相同，其不同点就是研究目的，所以实验目的是探究温度对化学反应速率影响；
③和④中只有温度相同其它因素都相同，所以③和④也是探究温度对化学反应速率的影响；
研究锌的形状对反应速率的影响时，应该只有锌的形状不同，其它因素完全相同，所以应该选取 ②、③和⑤；
锌和稀硫酸反应生成硫酸锌和氢气，反应方程式为Zn+H₂SO₄（稀）=ZnSO₄+H₂↑；
故答案为：温度；③和④； ②、③和⑤；Zn+H₂SO₄（稀）=ZnSO₄+H₂↑；
（2）A．由于实验3和实验5中，只有锌的规格不同，而实验5的锌为粉末，接触面积大，反应速率比实验3大，所以t₁＜70，故A正确；
B．实验5和实验8，只有锌的质量不同，其它条件完全相同，实验5中生成的硫酸锌质量少，需要的时间短，即t₁＜t₄，故B错误；
C．由于实验1和实验2中反应物的量完全相同，所以生成的硫酸锌的质量一定相等，即m₁=m₂，故C错误；
D．从表中数据可知，从实验8开始，硫酸完全反应，所以m₆=19.3，故D正确；
故选AD；
（3）CuSO₄与Zn反应产生的Cu，Cu与Zn形成铜锌原电池，锌作负极、Cu作正极而加快了H₂产生的速率，
故答案为：CuSO₄与Zn反应产生的Cu，Cu与Zn形成铜锌原电池，加快了H₂产生的速率；
（4）根据表中数据可知，从实验8开始，硫酸完全反应，生成的硫酸锌的质量为19.3g，硫酸锌的物质的量为：$\frac{19.3g}{161g/mol}$=0.12mol，
硫酸的浓度为：$\frac{0.12mol}{0.05L}$=2.4mol/L，
实验6中硫酸过量，锌完全反应，生成硫酸锌的物质的量为：$\frac{4.0g}{65g/mol}$，硫酸锌的质量为：161g/mol×$\frac{4.0g}{65g/mol}$≈9.9g，
故答案为：2.4； 9.9．

点评 本题考查温度、固体接触面积对反应速率的影响，题目难度中等，题中数据较多，需要细致分析，充分考查了学生的分析、理解信息能力和灵活应用所学知识的能力．