Question

【題目】已知鋅與硫酸可以發(fā)生反應(yīng)生成硫酸鋅和氫氣。某研究性學(xué)習(xí)小組在探究“影響鋅與硫酸反應(yīng)快慢的因素”時，發(fā)現(xiàn)一個意外現(xiàn)象：硫酸中混有硫酸銅溶液時，產(chǎn)生氫氣的速率更快。

（查閱資料）①鋅與硫酸反應(yīng)的符號表達(dá)式Zn + H2SO4 = ZnSO4 + H2

②鋅與硫酸銅溶液反應(yīng)的符號表達(dá)式Zn + CuSO4 = ZnSO4 + Cu

③硫酸溶液中含有H+、硫酸根離子（用化學(xué)用語表示_____________）；硫酸銅溶液中含有Cu2+、硫酸根離子；硫酸鋅溶液中含有Zn2+、硫酸根離子。

（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)）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_________。

（實驗驗證）寫出儀器①的名稱__________。用A、B兩組儀器進(jìn)行實驗：

步驟一：檢查裝置氣密性。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，觀察到_______，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。用此裝置實驗時，長頸漏斗下端要插入液面以下，目的是__________。

步驟三：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）所需的時間（如下表），什么時間開始收集氣體？__________。（填“氣泡連續(xù)均勻”或“剛有氣泡”）

編號	20%的稀硫酸各20mL	鋅粒	收集1瓶氫氣所需的時間
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

（得出結(jié)論）硫酸中混有硫酸銅溶液時，產(chǎn)生氫氣的速率加快與__________有關(guān)。實驗②中加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10%的硫酸鋅溶液1mL的作用是__________。

（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，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__________。

（繼續(xù)探究）請你設(shè)計一個實驗方案驗證丁同學(xué)的觀點是否正確。

編號	實驗步驟	實驗現(xiàn)象比較	實驗結(jié)論
①	取1g鋅粒于錐形瓶中， 加入20mL 20%的稀硫酸	__________	產(chǎn)生氫氣的速率較快與銅單質(zhì)有關(guān)
②	__________

Answer 1

【答案】SO42- 硫酸溶液中本身含有硫酸根離子 水槽； 步驟一：液面不下降 步驟二：保證氣體不從漏斗處逸出， 步驟三：剛有氣泡 銅離子 加入的硫酸銅溶液對硫酸濃度會產(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實驗數(shù)據(jù)產(chǎn)生干擾（答到對比實驗或控制具體變量均給分） 鋅會與硫酸銅反應(yīng)生成銅單質(zhì) 取1g鋅粒于錐形瓶，加入少量銅，再加入20mL 20%的稀硫酸 實驗現(xiàn)象比較：②中反應(yīng)速率比①快

【解析】

查閱資料：

硫酸根離子的符號為SO42-；

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；

實驗驗證：

儀器①的名稱是水槽。用A、B兩組儀器進(jìn)行實驗：

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，形成液封，目的是保證氣體不從漏斗處逸出；

實驗三：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）所需的時間（如表），等到剛有氣泡時立刻收集；

得出結(jié)論：

根據(jù)實驗現(xiàn)象可知，混有硫酸銅溶液時，產(chǎn)生氫氣的速率加快，硫酸銅溶液中存在硫酸根離子和銅離子，所以硫酸中混有硫酸銅溶液時，產(chǎn)生氫氣的速率加快與銅離子有關(guān)；實驗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硫酸濃度會產(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實驗數(shù)據(jù)產(chǎn)生干擾（或?qū)Ρ葘嶒灮蚩刂凭唧w變量）；

反思質(zhì)疑：

鋅與混有硫酸銅的硫酸溶液反應(yīng)時，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性順序中，鋅排在銅的前面，鋅會與硫酸銅反應(yīng)生成銅單質(zhì)；

繼續(xù)探究：

為驗證銅單質(zhì)對產(chǎn)生氫氣的速率的影響，可采用對比實驗的方法，設(shè)計實驗如下：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)。