Question

【題目】某同學(xué)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(yīng)的化學(xué)方程式有________________________；

（2）硫酸銅溶液可以加快氫氣生成速率的原因是_______________________；

（3）實驗室中現(xiàn)有Na2SO4、MgSO4、Ag2SO4、K2SO4等4種溶液，可與上述實驗中CuSO4溶液起相似作用的是____________；

（4）要加快上述實驗中氣體產(chǎn)生的速率，還可采取的措施有______________(答兩種)；

（5）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(xué)設(shè)計了如下一系列的實驗。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(yīng)瓶中，收集產(chǎn)生的氣體，記錄獲得相同體積的氣體所需的時間。

實驗 混合溶液	A	B	C	D	E	F
4mol·L－1H2SO4/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(shè)計，其中：V1＝_________，V6＝________，V9＝________。

②反應(yīng)一段時間后，實驗A中的金屬呈________色，實驗E中的金屬呈________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，生成氫氣的速率會大大提高，但當(dāng)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______________。

Answer 1

【答案】（1）CuSO4＋Zn=ZnSO4＋Cu，Zn＋H2SO4=ZnSO4＋H2↑

（2）CuSO4與Zn反應(yīng)產(chǎn)生的Cu與Zn形成Cu－Zn微電池，加快了氫氣產(chǎn)生的速率（3）Ag2SO4

（4）升高反應(yīng)溫度、適當(dāng)增加硫酸的濃度、增加鋅粒的比表面積等(答兩種即可)

（5）①30 10 17.5 ②灰黑 暗紅③當(dāng)加入一定量的CuSO4后，生成的單質(zhì)Cu會沉積在Zn的表面，降低了Zn與溶液的接觸面積

【解析】

試題分析：（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(yīng)，反應(yīng)完后再與酸反應(yīng)，反應(yīng)的有關(guān)方程式為CuSO4＋Zn=ZnSO4＋Cu，Zn＋H2SO4=ZnSO4＋H2↑；

（2）鋅為活潑金屬，加入硫酸銅，發(fā)生Zn+CuSO4=ZnSO4+Cu，CuSO4與Zn反應(yīng)產(chǎn)生的Cu與Zn形成Cu－Zn微電池，加快了氫氣產(chǎn)生的速率。

（3）Na2SO4、MgSO4、Ag2SO4、K2SO4等4種溶液中，能與鋅發(fā)生置換反應(yīng)且能形成原電池反應(yīng)的只有Ag2SO4；

（4）對于溶液中的化學(xué)反應(yīng)，影響反應(yīng)速率的因素還有濃度、溫度、催化劑以及固體表面積大小等，要加快上述實驗中氣體產(chǎn)生的速率，還可采取的措施有升高反應(yīng)溫度、適當(dāng)增加硫酸的濃度、增加鋅粒的表面積等。

（5）①要對比實驗效果，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，則V1=30mL，而硫酸銅溶液和水的總量應(yīng)相同，F(xiàn)組中硫酸銅20ml，根據(jù)數(shù)據(jù)特征，V6=10mL，水為0，V9=50-20-2.5=17.5mL。

②A中Zn反應(yīng)較慢，看到金屬呈灰黑色，而E中置換出大量的Cu，看到金屬呈暗紅色。

③當(dāng)加入一定量的CuSO4后，生成的單質(zhì)Cu會沉積在Zn的表面，降低了Zn與溶液的接觸面積，導(dǎo)致氫氣生成速率下降。