Question

8．（1）為了進(jìn)一步研究硫酸銅的量對(duì)氫氣生成速率的影響，該同學(xué)設(shè)計(jì)了如下一系列實(shí)驗(yàn)．將表中所給的混合溶液分別加入到6個(gè)盛有過(guò)量Zn粒的反應(yīng)瓶中，收集產(chǎn)生的氣體，記錄獲得相同體積的氣體所需時(shí)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(qǐng)完成此實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，其中：V₁=30，V₆=10，V₉=17.5；
②反應(yīng)一段時(shí)間后，實(shí)驗(yàn)A中的金屬呈灰黑色，實(shí)驗(yàn)E中的金屬呈紫紅色；
③該同學(xué)最后得出的結(jié)論為：當(dāng)加入少量CuSO₄溶液時(shí)，生成氫氣的速率會(huì)大大提高．但當(dāng)加入的CuSO₄溶液超過(guò)一定量時(shí)，生成氫氣的速率反而會(huì)下降．請(qǐng)分析氫氣生成速率下降的主要原因當(dāng)加入一定量的硫酸銅后，生成的單質(zhì)銅會(huì)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(yīng)aA（g）?bB（g）+cC（g）建立平衡后，在不加入任何物質(zhì)的條件下逐步增大體系的壓強(qiáng)（維持溫度不變），下表列出的不同壓強(qiáng)下反應(yīng)建立平衡時(shí)物質(zhì)B的濃度．

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

根據(jù)表中的數(shù)據(jù)，回答下列問(wèn)題：
①壓強(qiáng)從200kPa增加到500kPa時(shí)，平衡不移動(dòng)（填“正向”“逆向”或“不”），理由是濃度增大的倍數(shù)和壓強(qiáng)增大的倍數(shù)相同．
②壓強(qiáng)從500kPa增加到1 000kPa時(shí)，平衡正向轉(zhuǎn)移（填“正向”“逆向”或“不”），其原因可能是加壓至1000kPa時(shí)，C物質(zhì)變成了非氣態(tài)物質(zhì)．

Answer 1

分析 （1）①為保證實(shí)驗(yàn)有對(duì)比性，只能逐漸改變一個(gè)變量分析，CuSO₄溶液體積逐漸增多，故H₂SO₄的量應(yīng)相等均為30mL，水的量減小，但每組實(shí)驗(yàn)中CuSO₄與水的體積之和應(yīng)相等；
②鋅與硫酸反應(yīng)使鋅的表面凹凸不平，有很多細(xì)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(xiàn)紫紅色；
③生成的單質(zhì)Cu會(huì)沉積在Zn的表面，影響了反應(yīng)速率；
（2）①壓強(qiáng)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(shuō)明a=b+c，改變壓強(qiáng)平衡不移動(dòng)；
②壓強(qiáng)增大的倍數(shù)為1000kPa/500kPa=2，B的濃度增大的倍數(shù)為0.27mol/L/0.1mol/L=2.7，濃度增大的倍數(shù)大于壓強(qiáng)增大的倍數(shù)，所以平衡向“正向”移動(dòng)．

解答 解：（1）①要對(duì)比試驗(yàn)效果，那么除了反應(yīng)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(yīng)的總體積也應(yīng)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(yīng)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；
②A中沒(méi)有加入硫酸銅，鋅與稀硫酸反應(yīng)后，鋅的表面凹凸不平，有很多細(xì)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?yōu)樽霞t色，
故答案為：灰黑；紫紅；
③因?yàn)殇\會(huì)先與硫酸銅反應(yīng)，直至硫酸銅反應(yīng)完才與硫酸反應(yīng)生成氫氣，硫酸銅量較多時(shí)，反應(yīng)時(shí)間較長(zhǎng)，而且生成的銅會(huì)附著在鋅片上，會(huì)阻礙鋅片與硫酸繼續(xù)反應(yīng)，氫氣生成速率下降，
故答案為：當(dāng)加入一定量的硫酸銅后，生成的單質(zhì)銅會(huì)沉積在鋅的表面，降低了鋅與溶液的接觸面積．
（2）①根據(jù)表中數(shù)據(jù)，壓強(qiáng)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(shuō)明濃度增大的倍數(shù)和壓強(qiáng)增大的倍數(shù)相同，化學(xué)計(jì)量數(shù)滿足a=b+c，改變壓強(qiáng)化學(xué)平衡不移動(dòng)，
故答案為：不；濃度增大的倍數(shù)和壓強(qiáng)增大的倍數(shù)相同；
②利用表中數(shù)據(jù)可知，壓強(qiáng)增大的倍數(shù)為1000kPa/500kPa=2，B的濃度增大的倍數(shù)為0.27mol/L/0.1mol/L=2.7，濃度增大的倍數(shù)大于壓強(qiáng)增大的倍數(shù)，說(shuō)明加壓至1000kPa時(shí)，C物質(zhì)變成了非氣態(tài)物質(zhì)，所以增大壓強(qiáng)化學(xué)平衡向“正向”移動(dòng)，
故答案為：正向；加壓至1000kPa時(shí)，C物質(zhì)變成了非氣態(tài)物質(zhì)．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了影響化學(xué)反應(yīng)速率、化學(xué)平衡狀態(tài)的影響因素，并且融合了化學(xué)實(shí)驗(yàn)，形式新穎靈活，關(guān)鍵是分析題中表格的數(shù)據(jù)，得出正確結(jié)論，充分考查了學(xué)生的分析、理解能力，是一道不錯(cuò)的題目，本題難度中等．