Question

10．I．某同學(xué)在用稀硫酸與鋅制取氫氣的實(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．請(qǐng)回答下列問題：
（1）上述實(shí)驗(yàn)中發(fā)生反應(yīng)的離子方程式有Zn+Cu²⁺═Zn²⁺+Cu，Zn+2H⁺═Zn²⁺+H₂↑；
（2）實(shí)驗(yàn)室中現(xiàn)有Na₂SO₄、MgSO₄、FeSO₄、K₂SO₄等4種溶液，可與實(shí)驗(yàn)中CuSO₄溶液起相似作用的是FeSO₄；
（3）為了進(jìn)一步研究硫酸銅的量對(duì)氫氣生成速率的影響，該同學(xué)設(shè)計(jì)了如表一系列實(shí)驗(yàn)．將表中所給的混合溶液分別加入到6個(gè)盛有過量Zn粒的反應(yīng)瓶中，收集產(chǎn)生的氣體，記錄獲得相同體積的氣體所需時(shí)間．

實(shí)驗(yàn) 混合溶液	A	B	C	D	E	F
4mol/L　 H2SO4/mL	30	V1	V2	V3	V4	V5
飽和CuSO4溶液/mL	0	0.5	2.5	5	V6	20
H2O/mL	V7	V8	V9	V10	10	0

①完成此實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，其中：V₁=30，V₆=10，V₉=17.5
②該同學(xué)最后得出的結(jié)論為：當(dāng)加入少量CuSO₄溶液時(shí)，生成氫氣的速率會(huì)大大提高．但當(dāng)加入的CuSO₄溶液超過一定量時(shí)，生成氫氣的速率反而會(huì)下降．請(qǐng)分析氫氣生成速率下降的主要原因當(dāng)加入一定量的硫酸銅后，生成的單質(zhì)銅會(huì)沉積在鋅的表面，降低了鋅與溶液的接觸面積．
Ⅱ、某興趣組進(jìn)行下列實(shí)驗(yàn)測(cè)定某稀硫酸的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，選用酚酞做指示劑．
操作①：取5.00mL稀H₂SO₄溶液（密度為1.00g/mL）置于錐形瓶中加水稀釋；
操作②：用0.1000mol/LKOH標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定；
操作③：用同樣方法滴定，4次消耗KOH溶液的體積分別為20.00mL、19.98mL、20.02mL、20.40mL．
請(qǐng)回答下列問題：
（4）如何判定滴定終點(diǎn)：當(dāng)?shù)稳胱詈笠坏蜬OH標(biāo)準(zhǔn)溶液后，溶液由無色變成淺紅色，且半分鐘內(nèi)不再恢復(fù)原來的顏色．
（5）在上述實(shí)驗(yàn)中，下列操作會(huì)造成測(cè)定結(jié)果偏高的有AD（填序號(hào)）．
A．錐形瓶用待測(cè)液潤(rùn)洗
B．量取稀H₂SO₄溶液的滴定管用蒸餾水洗凈，未用稀H₂SO₄溶液潤(rùn)洗
C．滴定速度過快，又未搖勻，停止滴定后發(fā)現(xiàn)紅色褪去
D．滴定前讀數(shù)時(shí)平視，滴定終點(diǎn)讀數(shù)時(shí)仰視
（6）分析數(shù)據(jù)，計(jì)算稀H₂SO₄溶液中溶質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1.96%（保留三位有效數(shù)字）．

Answer 1

分析 Ⅰ．（1）鋅為活潑金屬，加入硫酸銅發(fā)生Zn+CuSO₄=ZnSO₄+Cu，置換出銅，與鋅形成原電池反應(yīng)，化學(xué)反應(yīng)速率加快，
（2）能與鋅發(fā)生置換反應(yīng)只有FeSO₄溶液；
（3）①要對(duì)比試驗(yàn)效果，那么除了反應(yīng)的物質(zhì)的量不一樣以外，要保證其它條件相同，而且是探究硫酸銅量的影響，那么每組硫酸的量要保持相同，六組反應(yīng)的總體積也應(yīng)該相同；
②生成的單質(zhì)銅會(huì)沉積在鋅的表面，降低了鋅與溶液的接觸面積；
Ⅱ．（4）酚酞在酸中無色，遇堿變紅，當(dāng)?shù)稳胱詈笠坏蜬OH標(biāo)準(zhǔn)溶液后，溶液由無色變成淺紅色，且半分鐘內(nèi)不再恢復(fù)原來的顏色，認(rèn)為達(dá)到終點(diǎn)；
（5）根據(jù)c（H₂SO₄）=$\frac{c（KOH）×c（KOH）}{2v（{H}_{2}S{O}_{4}）}$分析誤差；
（6）根據(jù)ω=$\frac{c•M}{ρ}×1{0}^{-3}$計(jì)算．

解答 解：Ⅰ．（1）因?yàn)镃u²⁺的氧化性比H⁺的強(qiáng)，所以加入硫酸銅，Zn先跟硫酸銅反應(yīng)，反應(yīng)完后再與酸反應(yīng)，反應(yīng)的有關(guān)離子方程式為Zn+Cu²⁺═Zn²⁺+Cu，Zn+2H⁺═Zn²⁺+H₂↑，
故答案為：Zn+Cu²⁺═Zn²⁺+Cu，Zn+2H⁺═Zn²⁺+H₂↑；
（2）Na₂SO₄、MgSO₄、FeSO₄、K₂SO₄等4種溶液等4種溶液中，能與鋅發(fā)生置換反應(yīng)且能形成原電池反應(yīng)的只有FeSO₄，
故答案為：FeSO₄；
（3）①要對(duì)比試驗(yàn)效果，那么除了反應(yīng)的物質(zhì)的量不一樣以外，要保證其它條件相同，而且是探究硫酸銅量的影響，那么每組硫酸的量要保持相同，六組反應(yīng)的總體積也應(yīng)該相同．A組中硫酸為30ml，那么其它組硫酸量也都為30ml．而硫酸銅溶液和水的總量應(yīng)相同，F(xiàn)組中硫酸銅20ml，水為0，那么總量為20ml，所以V₆=10ml，V₉=17.5ml，V₁=30ml，
故答案為：30；10；17.5；
②因?yàn)殇\會(huì)先與硫酸銅反應(yīng)，直至硫酸銅反應(yīng)完才與硫酸反應(yīng)生成氫氣，硫酸銅量較多時(shí)，反應(yīng)時(shí)間較長(zhǎng)，而且生成的銅會(huì)附著在鋅片上，會(huì)阻礙鋅片與硫酸繼續(xù)反應(yīng)，氫氣生成速率下降．
故答案為：當(dāng)加入一定量的硫酸銅后，生成的單質(zhì)銅會(huì)沉積在鋅的表面，降低了鋅與溶液的接觸面積；
Ⅱ．（4）酚酞在酸中無色，遇堿變紅，當(dāng)?shù)稳胱詈笠坏蜬OH標(biāo)準(zhǔn)溶液后，溶液由無色變成淺紅色，且半分鐘內(nèi)不再恢復(fù)原來的顏色，認(rèn)為達(dá)到終點(diǎn)，
故答案為：當(dāng)?shù)稳胱詈笠坏蜬OH標(biāo)準(zhǔn)溶液后，溶液由無色變成淺紅色，且半分鐘內(nèi)不再恢復(fù)原來的顏色；
（5）根據(jù)c（H₂SO₄）=$\frac{c（KOH）×c（KOH）}{2v（{H}_{2}S{O}_{4}）}$分析誤差；
A．錐形瓶用待測(cè)液潤(rùn)洗，導(dǎo)致標(biāo)準(zhǔn)液氫氧化鉀消耗更多，氫氧化鉀的體積增大，使結(jié)果偏高，故A正確；
B．量取稀H₂SO₄溶液的滴定管用蒸餾水洗凈，未用稀H₂SO₄溶液潤(rùn)洗，相當(dāng)于稀釋了待測(cè)液硫酸的濃度，消耗的氫氧化鉀體積減小，使結(jié)果偏低，故B錯(cuò)誤；
C．滴定速度過快，又未搖勻，停止滴定后發(fā)現(xiàn)紅色褪去，說明未達(dá)到終點(diǎn)，消耗氫氧化鉀的體積偏小，使結(jié)果偏低，故C錯(cuò)誤；
D．滴定前讀數(shù)時(shí)平視，滴定終點(diǎn)讀數(shù)時(shí)仰視，使氫氧化鉀的體積偏大，使結(jié)果偏高，故D正確；
故答案為：AD；
（6）根據(jù)c（H₂SO₄）=$\frac{c（KOH）×c（KOH）}{2v（{H}_{2}S{O}_{4}）}$算硫酸濃度，4次消耗KOH溶液的體積分別為20.00mL、19.98mL、20.02mL、20.40mL，滴定管的讀數(shù)誤差為±0.02mL02mL，所以20.40mL無效，則氫氧化鉀溶液體積平均值為：（20.00mL+19.98mL+20.02mL）÷3=20.00mL，c（H₂SO₄）=$\frac{c（KOH）×c（KOH）}{2v（{H}_{2}S{O}_{4}）}$=$\frac{0.1000mol•{L}^{-1}×20.00×1{0}^{-3}L}{2×5×1{0}^{-3}L}$=0.2000mol•L^-1，
根據(jù)ω=$\frac{c•M}{ρ}×1{0}^{-3}$計(jì)算硫酸的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，ω=$\frac{c•M}{ρ}×1{0}^{-3}$=$\frac{0.2000×98}{1}×1{0}^{-3}$=0.0196=1.96%，
故答案為：1.96%．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了影響化學(xué)反應(yīng)速率的因素，要注意分析表中數(shù)據(jù)；能結(jié)合公式分析中和滴定的誤差，注意定量實(shí)驗(yàn)中數(shù)據(jù)的處理，最后一問易錯(cuò)，題目難度適中．