Question

【題目】某興趣小組的同學們在做鋅與硫酸反應制取氫氣時，無意中滴入幾滴硫酸銅溶液，發現鋅粒表面產生的氣泡速度明顯加快，且表面附著有紅色物質。該現象引起了同學們的興趣。

小明同學提出猜測：硫酸銅溶液可能是該反應的催化劑。其他同學不同意他的猜測，原因是______。

（提出問題）硫酸銅溶液的體積對鋅與稀硫酸反應的速率有影響嗎？

（設計實驗）室溫下，興趣小組的同學們將過量且表面積相同的鋅粒，分別加入到5份10mL10%的稀硫酸中，并在每份中加入不同體積的3%的硫酸銅溶液和水，記錄獲得相同體積的氫氣所需的時間，從而確定產生氣體的速率。

實驗編號	1	2	3	4	5
稀硫酸體積（mL）	10	10	10	10	10
硫酸銅溶液（mL）	0	2	V	7	10
水（mL）	10	8	5	3	0
收集10mL氫氣所需時間（s）	26	20	14	10	31

（實驗結論與反思）

（1）上表中V=______，實驗中加入水的目的是______。

（2）由實驗可知，硫酸銅溶液對鋅與稀硫酸反應速率的影響規律是______。

（3）寫出鋅粒與稀硫酸反應的化學方程式：______。

（4）除了測量收集等體積氫氣所需的時間外，還可以通過測量______的方法比較鋅粒與稀硫酸反應的速率。

（繼續探究）小明認為是硫酸銅溶液中的某些粒子影響了鋅粒與稀硫酸反應的速率。

（提出猜想）猜想一：銅離子影響了鋅粒與稀硫酸反應的速率。

猜想二：______影響了鋅粒與稀硫酸反應的速率。

猜想三：______影響了鋅粒與稀硫酸反應的速率。

（進行實驗）針對猜想一，請設計一個實驗驗證。

實驗操作	實驗現象及結論
_______	________

Answer 1

【答案】硫酸銅和鋅發生了反應，反應前后質量和化學性質發生了改變 5 保證每組反應中溶液體積相同 隨著硫酸銅溶液體積的增加，產生氫氣的速率先加快后明顯減慢 相同時間收集的氣體體積 硫酸根離子 水分子 向裝有完全相同的鋅粒的兩支試管中中分別加入10mL10%的稀硫酸，再分別加入等體積、等濃度的硫酸銅溶液和稀硫酸溶液，記錄獲得相同體積的氫氣所需的時間 加入硫酸銅溶液的試管中收集相同體積的氫氣所需的時間較短。

【解析】

因為鋅表面附著有紅色固體，說明鋅和硫酸銅發生了置換反應生成了銅，反應前后，硫酸銅的質量和化學性質發生了改變，故硫酸銅不是催化劑；

實驗結論與反思：

（1）要對比試驗效果，除了反應物質的量不一樣以外，要保證其它條件相同，探究硫酸銅量的影響，每組稀硫酸的量要保持相同，六組反應的總體積也應該相同，而硫酸銅溶液和水的總量應相同，第1組中硫酸銅0mL，水為10，那么總量為10mL，則V=10mL-5mL=5mL．故答案為：5；保證每組反應中溶液體積相同。

（2）由表中數據變化規律可知，隨著硫酸銅溶液體積的增加，產生氫氣的速率先加快后明顯減慢。故答案為：隨著硫酸銅溶液體積的增加，產生氫氣的速率先加快后明顯減慢。

（3）鋅與稀硫酸反應，生成硫酸鋅和氫氣，反應的化學方程式為：，故答案為：；

（4）通過測量相同時間收集的氣體體積的方法也可比較鋅粒與稀硫酸反應的速率。故答案為：相同時間收集的氣體體積。

提出猜想：

因為硫酸銅溶液中含有銅離子、硫酸根離子和水分子，因此硫酸根離子和水分子也可能影響鋅粒與稀硫酸反應的速率。故答案為：硫酸根離子；水分子；

進行實驗：利用控制變量法設計實驗。故答案為：實驗操作：向裝有完全相同的鋅粒的兩支試管中中分別加入10mL10%的稀硫酸，再分別加入等體積、等濃度的硫酸銅溶液和稀硫酸溶液，記錄獲得相同體積的氫氣所需的時間。實驗現象及結論：加入硫酸銅溶液的試管中收集相同體積的氫氣所需的時間較短。