Question

8．（1）為了進一步研究硫酸銅的量對氫氣生成速率的影響，該同學設計了如下一系列實驗．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，收集產生的氣體，記錄獲得相同體積的氣體所需時間．

	A	B	C	D	E	F
4mol•L-1 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請完成此實驗設計，其中：V₁=30，V₆=10，V₉=17.5；
②反應一段時間后，實驗A中的金屬呈灰黑色，實驗E中的金屬呈紫紅色；
③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，生成的單質銅會沉積在鋅的表面，降低了鋅與溶液的接觸面積．
（2）在100℃和200kPa的條件下，反應aA（g）?bB（g）+cC（g）建立平衡后，在不加入任何物質的條件下逐步增大體系的壓強（維持溫度不變），下表列出的不同壓強下反應建立平衡時物質B的濃度．

壓強（kPa）	200	500	1 000
B的濃度（mol•L-1）	0.04	0.1	0.27

根據表中的數據，回答下列問題：
①壓強從200kPa增加到500kPa時，平衡不移動（填“正向”“逆向”或“不”），理由是濃度增大的倍數和壓強增大的倍數相同．
②壓強從500kPa增加到1 000kPa時，平衡正向轉移（填“正向”“逆向”或“不”），其原因可能是加壓至1000kPa時，C物質變成了非氣態物質．

Answer 1

分析 （1）①為保證實驗有對比性，只能逐漸改變一個變量分析，CuSO₄溶液體積逐漸增多，故H₂SO₄的量應相等均為30mL，水的量減小，但每組實驗中CuSO₄與水的體積之和應相等；
②鋅與硫酸反應使鋅的表面凹凸不平，有很多細小的鋅的顆粒，由于顆粒很小，光被完全吸收，所以看到的固體是灰黑色；Zn能夠置換出Cu，出現紫紅色；
③生成的單質Cu會沉積在Zn的表面，影響了反應速率；
（2）①壓強從 200kPa 增加到500kPa，增大了2.5倍，B的濃度從0.04mol/L增大到0.1mol/L，也增大了2.5倍，說明a=b+c，改變壓強平衡不移動；
②壓強增大的倍數為1000kPa/500kPa=2，B的濃度增大的倍數為0.27mol/L/0.1mol/L=2.7，濃度增大的倍數大于壓強增大的倍數，所以平衡向“正向”移動．

解答 解：（1）①要對比試驗效果，那么除了反應的物質的量不一樣以外，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；
②A中沒有加入硫酸銅，鋅與稀硫酸反應后，鋅的表面凹凸不平，有很多細小的鋅的顆粒，由于顆粒很小，光被完全吸收，所以看到的固體是灰黑色；Zn能夠置換出Cu附著在Zn表面，金屬變為紫紅色，
故答案為：灰黑；紫紅；
③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，生成的單質銅會沉積在鋅的表面，降低了鋅與溶液的接觸面積．
（2）①根據表中數據，壓強從 200kPa增加到500kPa，增大了2.5倍，B的濃度從0.04mol/L增大到0.1mol/L，也增大了2.5倍，說明濃度增大的倍數和壓強增大的倍數相同，化學計量數滿足a=b+c，改變壓強化學平衡不移動，
故答案為：不；濃度增大的倍數和壓強增大的倍數相同；
②利用表中數據可知，壓強增大的倍數為1000kPa/500kPa=2，B的濃度增大的倍數為0.27mol/L/0.1mol/L=2.7，濃度增大的倍數大于壓強增大的倍數，說明加壓至1000kPa時，C物質變成了非氣態物質，所以增大壓強化學平衡向“正向”移動，
故答案為：正向；加壓至1000kPa時，C物質變成了非氣態物質．

點評 本題考查了影響化學反應速率、化學平衡狀態的影響因素，并且融合了化學實驗，形式新穎靈活，關鍵是分析題中表格的數據，得出正確結論，充分考查了學生的分析、理解能力，是一道不錯的題目，本題難度中等．