Question

10．I．某同學在用稀硫酸與鋅制取氫氣的實驗中，發(fā)現(xiàn)加入少量硫酸銅溶液可加快氫氣的生成速率．請回答下列問題：
（1）上述實驗中發(fā)生反應的離子方程式有Zn+Cu²⁺═Zn²⁺+Cu，Zn+2H⁺═Zn²⁺+H₂↑；
（2）實驗室中現(xiàn)有Na₂SO₄、MgSO₄、FeSO₄、K₂SO₄等4種溶液，可與實驗中CuSO₄溶液起相似作用的是FeSO₄；
（3）為了進一步研究硫酸銅的量對氫氣生成速率的影響，該同學設計了如表一系列實驗．將表中所給的混合溶液分別加入到6個盛有過量Zn粒的反應瓶中，收集產(chǎn)生的氣體，記錄獲得相同體積的氣體所需時間．

實驗 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完成此實驗設計，其中：V₁=30，V₆=10，V₉=17.5
②該同學最后得出的結論為：當加入少量CuSO₄溶液時，生成氫氣的速率會大大提高．但當加入的CuSO₄溶液超過一定量時，生成氫氣的速率反而會下降．請分析氫氣生成速率下降的主要原因當加入一定量的硫酸銅后，生成的單質(zhì)銅會沉積在鋅的表面，降低了鋅與溶液的接觸面積．
Ⅱ、某興趣組進行下列實驗測定某稀硫酸的質(zhì)量分數(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標準溶液滴定；
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．
請回答下列問題：
（4）如何判定滴定終點：當?shù)稳胱詈笠坏蜬OH標準溶液后，溶液由無色變成淺紅色，且半分鐘內(nèi)不再恢復原來的顏色．
（5）在上述實驗中，下列操作會造成測定結果偏高的有AD（填序號）．
A．錐形瓶用待測液潤洗
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)時平視，滴定終點讀數(shù)時仰視
（6）分析數(shù)據(jù)，計算稀H₂SO₄溶液中溶質(zhì)的質(zhì)量分數(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，化學反應速率加快，
（2）能與鋅發(fā)生置換反應只有FeSO₄溶液；
（3）①要對比試驗效果，那么除了反應的物質(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，六組反應的總體積也應該相同；
②生成的單質(zhì)銅會沉積在鋅的表面，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?shù)稳胱詈笠坏蜬OH標準溶液后，溶液由無色變成淺紅色，且半分鐘內(nèi)不再恢復原來的顏色，認為達到終點；
（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=$\frac{c•M}{ρ}×1{0}^{-3}$計算．

解答 解：Ⅰ．（1）因為Cu²⁺的氧化性比H⁺的強，所以加入硫酸銅，Zn先跟硫酸銅反應，反應完后再與酸反應，反應的有關離子方程式為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)生置換反應且能形成原電池反應的只有FeSO₄，
故答案為：FeSO₄；
（3）①要對比試驗效果，那么除了反應的物質(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，六組反應的總體積也應該相同．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因為鋅會先與硫酸銅反應，直至硫酸銅反應完才與硫酸反應生成氫氣，硫酸銅量較多時，反應時間較長，而且生成的銅會附著在鋅片上，會阻礙鋅片與硫酸繼續(xù)反應，氫氣生成速率下降．
故答案為：當加入一定量的硫酸銅后，生成的單質(zhì)銅會沉積在鋅的表面，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?shù)稳胱詈笠坏蜬OH標準溶液后，溶液由無色變成淺紅色，且半分鐘內(nèi)不再恢復原來的顏色，認為達到終點，
故答案為：當?shù)稳胱詈笠坏蜬OH標準溶液后，溶液由無色變成淺紅色，且半分鐘內(nèi)不再恢復原來的顏色；
（5）根據(jù)c（H₂SO₄）=$\frac{c（KOH）×c（KOH）}{2v（{H}_{2}S{O}_{4}）}$分析誤差；
A．錐形瓶用待測液潤洗，導致標準液氫氧化鉀消耗更多，氫氧化鉀的體積增大，使結果偏高，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溶液潤洗，相當于稀釋了待測液硫酸的濃度，消耗的氫氧化鉀體積減小，使結果偏低，故B錯誤；
C．滴定速度過快，又未搖勻，停止滴定后發(fā)現(xiàn)紅色褪去，說明未達到終點，消耗氫氧化鉀的體積偏小，使結果偏低，故C錯誤；
D．滴定前讀數(shù)時平視，滴定終點讀數(shù)時仰視，使氫氧化鉀的體積偏大，使結果偏高，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=$\frac{c•M}{ρ}×1{0}^{-3}$計算硫酸的質(zhì)量分數(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%．

點評 本題考查了影響化學反應速率的因素，要注意分析表中數(shù)據(jù)；能結合公式分析中和滴定的誤差，注意定量實驗中數(shù)據(jù)的處理，最后一問易錯，題目難度適中．