Question

【題目】某同學在用稀硫酸與鋅反應制取氫氣的實驗中，發現加入少量硫酸銅溶液可加快氫氣的生成速率。

(1)硫酸銅溶液可以加快氫氣生成速率的原因是____。

(2)25℃，該同學設計三個實驗探究影響鋅粉(足量)與稀硫酸反應速率的因素，有關數據如下表所示：

實驗序號	體積/mL
	1.0mol·L-1硫酸溶液	飽和CuSO4溶液	水
I	30.0	1.0	9.0
II	20.0	1.0	Vx
III	30.0	3.0	7.0

①本實驗待測數據可以是____。

②利用實驗I和實驗I來探究硫酸濃度對鋅粉與稀硫酸反應速率的影響，Vx=__，理由是__。

③實驗I和實驗III的目的是__。

(3)用排水集氣法收集實驗I反應放出的氫氣(氣體體積已折合成標準狀況)，實驗記錄如表(累計值)：

時間/min	1	2	3	4	5	6
氫氣體積/mL	60	140	252	420	510	540

①反應速率最大時間段是__min(填“0～1”、“1～2”、“2～3”、“3～4”、“4～5”或“5～6”下同)，原因是____。

②反應速率最小時段是__min，原因是___。

③第2～3min時間段以稀硫酸的濃度表示的該反應速率(設溶液體積不變)是v(H2SO4)＝___。

(4)如果反應太激烈，為了減緩反應速率而又不減少產生氫氣的量，在稀硫酸中分別加入等體積的下列溶液，可行的是____(填字母)。

A.KNO3溶液 B.蒸餾水 C.Na2SO4溶液 D.Na2CO3溶液

Answer 1

【答案】CuSO4溶液與Zn反應生成的Cu與Zn形成Cu-Zn原電池，加快了氫氣生成的速率 反應結束所需要的時間（或相同條件下產生等體積的氫氣所需要的時間） 19.0 保證反應物硫酸濃度的改變，而其他物質濃度不變 探究硫酸銅的量對反應速率的影響 3～4 因該反應是放熱反應，此時溫度高，溫度對反應速率影響占主導作用 5~6 此時H+濃度小，濃度對反應速率影響占主導作用 0.125mol·L-1·min-l BC

【解析】

稀硫酸與鋅反應制取氫氣的實驗中，加入少量硫酸銅溶液，發生反應Zn+Cu2+=Zn2++Cu，形成Cu-Zn原電池可加快氫氣的生成速率。

(1) CuSO4溶液與Zn反應生成的Cu與Zn形成Cu-Zn原電池，加快了氫氣生成的速率。

(2)①本實驗要探究影響鋅粉(足量)與稀硫酸反應速率的因素，可通過測定相同條件下產生等體積的氫氣所需要的時間來表征反應速率的快慢。

②利用實驗I和實驗II來探究硫酸濃度對鋅粉與稀硫酸反應速率的影響，要保證反應物硫酸濃度的改變，而其他物質濃度不變，需要控制變量保持溶液體積相同，實驗I 中溶液總體積為40.0mL，則Vx=(40-20.0-1.0)mL=19.0mL。

③實驗I和實驗III中變量為飽和硫酸銅的濃度，故實驗目的是探究硫酸銅的量對反應速率的影響。

(3)①根據可知，單位時間內產生氫氣的體積越大，反應速率越快，故反應速率最大時間段是3～4min，因該反應是放熱反應，3～4min時溫度高，溫度對反應速率影響占主導作用，溫度越高反應速率越快。

②根據可知，單位時間內產生氫氣的體積越小，反應速率越慢，故反應速率最小時段是5~6 min，因為此時H+濃度小，濃度對反應速率影響占主導作用，濃度減小反應速率減慢。

③第2～3min時間段生成標準狀況下氫氣的體積為(252-140)mL=112mL，其物質的量為，根據反應Zn+H2SO4=ZnSO4+H2可知，反應消耗的H2SO4的物質的量為0.005mol，則以稀硫酸的濃度表示的該反應速率(設溶液體積不變)是v(H2SO4)＝。

(4) A.加入KNO3溶液，溶液中含有H+和NO3-，相當于引入硝酸，硝酸具有氧化性，與鋅反應生成NO，不生成氫氣，A錯誤；

B.加入蒸餾水，H+濃度變小，反應速率減慢，但H+的量不變，產生氫氣的量不變，B正確；

C.加入Na2SO4溶液，溶液體積增大，H+濃度減小反應速率減慢，但H+的物質的量不變，產生氫氣的量不變，C正確；

D.加入Na2CO3溶液，H+與CO32-反應，H+的物質的量減小，生成氫氣的量減少，D錯誤；

答案選BC。