Question

某同學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．請回答下列問題：
（1）上述實驗中發(fā)生反應(yīng)的化學方程式有

 

；
（2）硫酸銅溶液可以加快氫氣生成速率的原因是

 

；
（3）要加快上述實驗中氣體產(chǎn)生的速率，還可采取的措旌有

 

（答兩種）；
（4）為了進一步研究硫酸銅的量對氫氣生成速率的影響，該同學設(shè)計了如下一系列實驗．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時間．

實驗 混合溶液	A	B	C	D	E	F
4mol?L-1 H2SO4溶液/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該同學最后得出的結(jié)論為：當加入少量溶液時，生成氫氣的速率會大大提高．但當加入的溶液超過一定量時，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

考點：濃度、溫度、催化劑對化學反應(yīng)速率的影響,化學反應(yīng)速率的影響因素

專題：

分析：（1）Zn為活潑金屬，可置換出Zn和氫氣；
（2）Zn和硫酸的反應(yīng)中加入少量的CuSO₄溶液，能置換出一定量Cu，在溶液中形成Cu/Zn原電池，原電池反應(yīng)比化學反應(yīng)速率快；
（3）從影響反應(yīng)速率的因素分析．
（4）①要對比試驗效果，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，據(jù)此解答．
②銅為紅色，鋅粉為灰黑色；
③考慮生成的銅粉對鋅的覆蓋造成的影響．

解答： 解：（1）Zn比Cu活潑，可置換出Cu，反應(yīng)的方程式為CuSO₄+Zn=ZnSO₄+Cu，Zn為活潑金屬，可置換出氫氣，反應(yīng)的方程式為Zn+H₂SO₄=ZnSO₄+H₂↑，
故答案為：CuSO₄+Zn=ZnSO₄+Cu、Zn+H₂SO₄=ZnSO₄+H₂↑；　
（2）Zn和硫酸的反應(yīng)中加入少量的CuSO₄溶液，能置換出一定量Cu，在溶液中形成Cu/Zn原電池，而加快化學反應(yīng)速率，
故答案為：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；
（3）為加快Zn和硫酸的反應(yīng)速率可從升溫、適當增大硫酸的濃度、增大鋅的比表面積等角度考慮，
故答案為：增加鋅的表面積、升高溫度或適當增大硫酸的濃度等；
（4）①要對比試驗效果，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．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V₉=17.5ml，V₆=10mL，V₁=30ml．故答案為：30；10；17.5；
②鋅與銅離子反應(yīng)生成的銅單質(zhì)附著在鋅粒的表現(xiàn)，銅為紅色金屬，因此鋅粒表面呈紅色，故答案為：灰黑； 暗紅；
③因為鋅會先與硫酸銅反應(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，反應(yīng)時間較長，而且生成的銅會附著在鋅片上，會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：當加入一定量的硫酸銅后，生成的單質(zhì)銅會沉積在鋅的表面，降低了鋅與溶液的接觸面積．

點評：本題考查了影響化學反應(yīng)速率的因素，并且融合了化學實驗，形式新穎靈活，本題的易錯點在于第（5）小題，首先V₁、V₉的求得要注意分析表中數(shù)據(jù)；最后一問應(yīng)該能夠想到“覆蓋”的問題，題目難度中等．