Question

5．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？
【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)，理由是硫酸溶液中本身含有硫酸根離子．
【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：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），什么時(shí)間開始收集氣體？等到反應(yīng)開始產(chǎn)生氣體時(shí)立刻收集．

編號(hào)	20%的硫酸各20ml	鋅粒	收集1瓶氫氣所需的時(shí)間
①	加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10%的硫酸銅溶液1ml	1g	2分10秒
②	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銅離子有關(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．
【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)疑的理由是鋅會(huì)與硫酸銅反應(yīng)生成銅．
【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
①	取1g鋅粒于錐形瓶中，加入20ml20%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)
②	取1g鋅粒于錐形瓶，加入少量銅，再加入20mL20%的稀硫酸

Answer 1

分析 【猜想假設(shè)】根據(jù)硫酸溶液中本身含有硫酸根離子解答；
【實(shí)驗(yàn)證明】步驟一：根據(jù)檢查裝置氣密性的方法解答；
步驟二：根據(jù)長頸漏斗的使用注意事項(xiàng)解答；
實(shí)驗(yàn)三：根據(jù)實(shí)驗(yàn)要求分析解答；
根據(jù)鋅與稀硫酸反應(yīng)生成的是硫酸鋅和氫氣解答；
【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銅離子有關(guān)解答；
【反思質(zhì)疑】根據(jù)鋅比銅活潑，鋅會(huì)與硫酸銅反應(yīng)生成銅解答；
【繼續(xù)探究】根據(jù)實(shí)驗(yàn)要求設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行對(duì)比．

解答 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
①		②中反應(yīng)速率比①快
②	取1g鋅粒于錐形瓶，加入少量銅，再加入20mL 20%的稀硫酸

點(diǎn)評(píng) 本題考查了探究溶質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)不同的硫酸與鋅反應(yīng)速率的實(shí)驗(yàn)，完成此題，可以依據(jù)題干提供的信息結(jié)合物質(zhì)的性質(zhì)進(jìn)行．