Question

某同学在用稀硫酸与锌反应制取氢气的实验中，发现加入少量硫酸铜溶液可加快氢气的生成速率。

(1)硫酸铜溶液可以加快氢气生成速率的原因是____。

(2)25℃，该同学设计三个实验探究影响锌粉(足量)与稀硫酸反应速率的因素，有关数据如下表所示：

实验序号	体积/mL
1.0mol·L^-1硫酸溶液	饱和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本实验待测数据可以是____。

②利用实验I和实验I来探究硫酸浓度对锌粉与稀硫酸反应速率的影响，V_x=__，理由是__。

③实验I和实验III的目的是__。

(3)用排水集气法收集实验I反应放出的氢气(气体体积已折合成标准状况)，实验记录如表(累计值)：

时间/min	1	2	3	4	5	6
氢气体积/mL	60	140	252	420	510	540

①反应速率最大时间段是__min(填“0～1”、“1～2”、“2～3”、“3～4”、“4～5”或“5～6”下同)，原因是____。

②反应速率最小时段是__min，原因是___。

③第2～3min时间段以稀硫酸的浓度表示的该反应速率(设溶液体积不变)是v(H₂SO₄)＝___。

(4)如果反应太激烈，为了减缓反应速率而又不减少产生氢气的量，在稀硫酸中分别加入等体积的下列溶液，可行的是____(填字母)。

A.KNO₃溶液     B.蒸馏水 C.Na₂SO₄溶液 D.Na₂CO₃溶液

Answer

CuSO4溶液与Zn反应生成的Cu与Zn形成Cu-Zn原电池，加快了氢气生成的速率 反应结束所需要的时间（或相同条件下产生等体积的氢气所需要的时间） 19.0 保证反应物硫酸浓度的改变，而其他物质浓度不变 探究硫酸铜的量对反应速率的影响 3～4 因该反应是放热反应，此时温度高，温度对反应速率影响占主导作用 5~6 此时H+浓度小，浓度对反应速率影响占主导作用 0.125mol·L-1·min-l BC

【解析】

稀硫酸与锌反应制取氢气的实验中，加入少量硫酸铜溶液，发生反应Zn+Cu2+=Zn2++Cu，形成Cu-Zn原电池可加快氢气的生成速率。

(1) CuSO4溶液与Zn反应生成的Cu与Zn形成Cu-Zn原电池，加快了氢气生成的速率。

(2)①本实验要探究影响锌粉(足量)与稀硫酸反应速率的因素，可通过测定相同条件下产生等体积的氢气所需要的时间来表征反应速率的快慢。

②利用实验I和实验II来探究硫酸浓度对锌粉与稀硫酸反应速率的影响，要保证反应物硫酸浓度的改变，而其他物质浓度不变，需要控制变量保持溶液体积相同，实验I 中溶液总体积为40.0mL，则Vx=(40-20.0-1.0)mL=19.0mL。

③实验I和实验III中变量为饱和硫酸铜的浓度，故实验目的是探究硫酸铜的量对反应速率的影响。

(3)①根据可知，单位时间内产生氢气的体积越大，反应速率越快，故反应速率最大时间段是3～4min，因该反应是放热反应，3～4min时温度高，温度对反应速率影响占主导作用，温度越高反应速率越快。

②根据可知，单位时间内产生氢气的体积越小，反应速率越慢，故反应速率最小时段是5~6 min，因为此时H+浓度小，浓度对反应速率影响占主导作用，浓度减小反应速率减慢。

③第2～3min时间段生成标准状况下氢气的体积为(252-140)mL=112mL，其物质的量为，根据反应Zn+H2SO4=ZnSO4+H2可知，反应消耗的H2SO4的物质的量为0.005mol，则以稀硫酸的浓度表示的该反应速率(设溶液体积不变)是v(H2SO4)＝。

(4) A.加入KNO3溶液，溶液中含有H+和NO3-，相当于引入硝酸，硝酸具有氧化性，与锌反应生成NO，不生成氢气，A错误；

B.加入蒸馏水，H+浓度变小，反应速率减慢，但H+的量不变，产生氢气的量不变，B正确；

C.加入Na2SO4溶液，溶液体积增大，H+浓度减小反应速率减慢，但H+的物质的量不变，产生氢气的量不变，C正确；

D.加入Na2CO3溶液，H+与CO32-反应，H+的物质的量减小，生成氢气的量减少，D错误；

答案选BC。