Question

【題目】某同學(xué)在用稀硫酸與鋅制取氫氣的實(shí)驗(yàn)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(qǐng)回答下列問(wèn)題：

(1)上述實(shí)驗(yàn)中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式有________，____________。

(2)加入少量硫酸銅溶液可以加快氫氣生成速率的原因是___________。

(3)要加快上述實(shí)驗(yàn)中氣體產(chǎn)生速率，還可以采取的措施有___________，___________(答兩種)

(4)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。

實(shí)驗(yàn)混合溶液	A	B	C	D	E	F
4 mol/L H2SO4(mL)	50	V1	V2	V3	V4	V5
飽和CuSO4溶液(mL)	0	5	15	25	V6	50
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=______，V6=______，V7=_______。

②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_____。

Answer 1

【答案】CuSO4+Zn=ZnSO4+Cu Zn+H2SO4=ZnSO4+H2↑ 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 升高反應(yīng)溫度 適當(dāng)增大硫酸的濃度、或增加鋅的比表面積等 50 40 50 當(dāng)加入一定量的CuSO4后，生成的單質(zhì)Cu會(huì)沉積在Zn的表面，降低了Zn與H2SO4溶液的接觸面積

【解析】

鋅較活潑，可與硫酸銅、硫酸等發(fā)生置換反應(yīng)；硫酸銅溶液加快氫氣生成的速率，原因是形成原電池反應(yīng)；結(jié)合濃度、溫度、催化劑等因素對(duì)反應(yīng)速率的影響分析；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50mL，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；生成的單質(zhì)Cu會(huì)沉積在Zn的表面，影響了反應(yīng)速率，據(jù)此分析。

(1)因?yàn)?/span>Cu2+的氧化性比H+的強(qiáng)，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Zn+CuSO4=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，置換出銅，與鋅形成原電池反應(yīng)，化學(xué)反應(yīng)速率加快；

(3)對(duì)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(shí)驗(yàn)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；

(4)①要對(duì)比實(shí)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50ml，那么其它組硫酸量也都為50ml，而硫酸銅溶液和水的總量應(yīng)相同，F組中硫酸銅50ml，水為0，那么總量為50ml，所以V1=50ml、V6=40ml、V7=50ml；

②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。