Question

实验题

I.某同学在用稀硫酸与锌制取氢气的实验中，发现加入少量硫酸铜溶液可加快氢气的生成速率。请回答下列问题：

（1）上述实验中发生反应的离子方程式有                   ；

（2）实验室中现有Na₂SO₄、MgSO₄、FeSO₄、K₂SO₄等4种溶液，可与实验中CuSO₄溶液起相似作用的是       ；

（3）为了进一步研究硫酸铜的量对氢气生成速率的影响，该同学设计了如下一系列实验。将表中所给的混合溶液分别加入到6个盛有过量Zn粒的反应瓶中，收集产生的气体，记录获得相同体积的气体所需时间。

实验 混合溶液	A	B	C	D	E	F
4mol/LH2SO4/mL	30	V1	V2	V3	V4	V5
饱和CuSO4溶液/mL	0	0.5	2.5	5	V6	20
H2O/mL	V7	V8	V9	V10	10	0

①完成此实验设计，其中：V₁=       ，V₆=     ，V₉=    

②该同学最后得出的结论为：当加入少量CuSO₄溶液时，生成氢气的速率会大大提高。但当加入的CuSO₄溶液超过一定量时，生成氢气的速率反而会下降。请分析氢气生成速率下降的主要原因        。

Ⅱ、某兴趣组进行下列实验测定某稀硫酸的质量分数，选用酚酞做指示剂。

操作①：取5.00 mL稀H₂SO₄溶液(密度为1.00 g/mL)置于锥形瓶中加水稀释；

操作②：用0.1000 mol/LKOH标准溶液滴定；

操作③：用同样方法滴定，4次消耗KOH溶液的体积分别为20.00 mL、19.98 mL、20.02 mL、20.40 mL。

请回答下列问题：

（4）如何判定滴定终点：______________________________________________。

（5）在上述实验中，下列操作会造成测定结果偏高的有________(填序号)。

A．锥形瓶用待测液润洗

B．量取稀H₂SO₄溶液的滴定管用蒸馏水洗净，未用稀H₂SO₄溶液润洗

C．滴定速度过快，又未摇匀，停止滴定后发现红色褪去

D．滴定前读数时平视，滴定终点读数时仰视

（6）分析数据，计算稀H₂SO₄溶液中溶质的质量分数为_________ (保留三位有效数字)。

Answer

（15分）（1）Zn+Cu2+=Zn2++Cu Zn+2H+=Zn2++H2­↑（1×2=2分）

（2）FeSO4(1分)

（3）①V1=30 ；V6=10 ；V9=17.5 ；（1×3=3分）

②加入一定量的CuSO4后，生成的铜会沉积在Zn的表面降低了Zn与溶液接触的表面积(2分)

（4）当滴入最后一滴KOH标准溶液后，溶液由无色变成浅红色，且半分钟内不再恢复原来的颜色(2分)

（5）AD(2分) （6）1.96% (2分)

【解析】

试题分析：（1）Zn活动性大于Cu，向硫酸溶液中加入硫酸铜，会发生置换反应：Zn+Cu2+=Zn2++Cu ，反应产生的Cu与其中的Zn、硫酸构成原电池，Zn作负极，因此会加快制取氢气的反应的速率，该反应的总方程式是Zn+2H+=Zn2++H2­↑；（2）在上述反应中CuSO4与Zn发生置换反应产生了Cu单质，与锌构成原电池，由于Zn为负极，Cu作正极，因此反应速率大大加快；在Na2SO4、MgSO4、FeSO4、K2SO4 4种溶液中，只有Fe活动性小于Zn，因此若作用与CuSO4相同，则应该只有FeSO4溶液；（3）① 实验是为了研究硫酸铜的量对氢气生成速率的影响，因此作为对照实验，其它反应条件如H2SO4溶液的体积应该相同，所以V1=30mL；根据表格数据变化规律可知表示CuSO4溶液的体积V6=10mL；由于硫酸铜溶液与水的体积和是20mL，在C中硫酸铜溶液是2.5mL，因此水的体积是20mL-2.5mL=17.5mL；②该同学最后得出的结论为：当加入少量CuSO4溶液时，生成氢气的速率会大大提高。但当加入的CuSO4溶液超过一定量时，生成氢气的速率反而会下降。氢气生成速率下降的主要原因是加入一定量的CuSO4后，生成的铜会沉积在Zn的表面降低了Zn与溶液接触的表面积，导致反应速率降低；（4）用KOH滴定硫酸，以酚酞为指示剂，在反应开始时溶液无色，随着KOH的滴入，溶液的酸性逐渐减弱，当滴加至最后一滴时，溶液由无色变为前红色，半分钟内部褪色，就证明达到了滴定终点。（5）A．锥形瓶用待测液润洗，导致消耗的KOH标准溶液体积偏大，根据KOH计算的待测溶液的浓度偏大，正确；B．量取稀H2SO4溶液的滴定管用蒸馏水洗净，未用稀H2SO4溶液润洗，使待测溶液的物质的量偏少，反应消耗标准溶液体积偏小，因此计算得到的待测溶液的浓度偏低，错误；C．滴定速度过快，又未摇匀，停止滴定后发现红色褪去，消耗的标准溶液体积偏小，据此计算的待测溶液的浓度偏低，错误；D．滴定前读数时平视，滴定终点读数时仰视，使标准溶液体积偏大，据此计算的待测溶液的浓度偏大，正确； （6）进行滴定消耗KOH溶液的体积分别是20.00 mL、19.98 mL、20.02 mL、20.40 mL，可见20.40 mL偏大，舍弃，溶液的平均体积是（20.00 mL+19.98 mL+20.02 mL）÷3=20.00mL，由于c(KOH)=0.1000 mol/L,则n(KOH)= 0.1000 mol/L×0.02L=0.002mol，则根据反应方程式：2KOH+H2SO4=K2SO4+2H2O可知n(H2SO4)=1/2n(KOH)=0.001mol，m(H2SO4)=0.001mol×98g/mol=0.098g，所以该稀H2SO4溶液中溶质的质量分数为[0.098g ÷(5.00 mL ×1.00 g/mL )]×100%=1.96%.

【考点定位】考查离子方程式的书写、原电池反应原理的应用、化学反应速率测定的实验设计、误差分析、不纯物质含量的测定方法非知识。

【名师点睛】离子反应反映了化学反应的实质，离子反应用离子方程式表示，在书写时要符合反应事实，遵循电荷守恒、原子守恒，对于有电子转移的离子反应，还要符合电子守恒。当Zn不纯，其中混有的杂质Cu或Feyu Zn与电解质溶液构成原电池时，Zn为负极，可以使反应速率大大加快，这是有利的原电池反应，金属若含有杂质如Fe中含有杂质C等，构成原电池时就会导致金属腐蚀速率加快，这是不利的原电池反应。我们要根据我们的目的的不同，有利的反应设法使其发生，不利的原电池反应，设法阻止其发生，这样才可以更好的发挥物质的作用，使化学反应向有利我们的生活方向发展。