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)加入少量的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)硫酸銅溶液可以加快氫氣生成速率的原因是___________；

(3)實(shí)驗(yàn)室中現(xiàn)有Na2SO4、MgSO4、Ag2SO4、K2SO4等4種溶液，可與上述實(shí)驗(yàn)中CuSO4溶液起相似作用的是__________；

(4)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________(答兩種)；

(5)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)了如下一系列的實(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 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＝________，V6＝________，V9＝________；

②反應(yīng)一段時(shí)間后，實(shí)驗(yàn)A中的金屬呈________色，實(shí)驗(yàn)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(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原電池，加快了氫氣生成的速率 Ag2SO4 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) 30 10 17.5 灰黑 暗紅 當(dāng)加入過(guò)量的CuSO4后，生成的單質(zhì)Cu會(huì)沉積在Zn的表面，降低了Zn與溶液的接觸面積

【解析】

（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↑，故答案為：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，故答案為：CuSO4與Zn反應(yīng)產(chǎn)生的Cu與Zn形成CuZn微電池，加快了氫氣產(chǎn)生的速率；

（3）因?yàn)?/span>Ag＋的氧化性比H＋的強(qiáng)，所以加入Ag2SO4，Zn先跟Ag2SO4反應(yīng)，反應(yīng)完后再與酸反應(yīng)，Ag與Zn形成AgZn微電池，加快了氫氣產(chǎn)生的速率，Na2SO4、MgSO4、Ag2SO4、K2SO4等4種溶液，可與上述實(shí)驗(yàn)中CuSO4溶液起相似作用的是Ag2SO4；故答案為：Ag2SO4；

（4）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，

故答案為：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）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；

②反應(yīng)一段時(shí)間后，實(shí)驗(yàn)A中的金屬鋅表面被腐蝕，呈灰黑色，E中Zn能夠置換出Cu附著在Zn表面，金屬變?yōu)榘导t色，故答案為：灰黑； 暗紅；

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。