Question

【題目】某同學在用稀硫酸與鋅制取氫氣的實驗中，發(fā)現(xiàn)加入少量的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)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，該同學設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粒的反應瓶中，收集產生的氣體，記錄獲得相同體積的氣體所需時間。

	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請完成此實驗設計，其中：V1＝________，V6＝________，V9＝________；

②反應一段時間后，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論為當加入少量CuSO4溶液時，生成氫氣的速率會大大提高，但當加入的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】CuSO4＋Zn=ZnSO4＋Cu Zn＋H2SO4=ZnSO4＋H2↑ CuSO4與Zn反應產生的Cu與Zn形成Cu－Zn原電池，加快了氫氣生成的速率 Ag2SO4 升高反應溫度、適當增加硫酸的濃度、增加鋅粒的比表面積等(答兩種即可) 30 10 17.5 灰黑 暗紅 當加入過量的CuSO4后，生成的單質Cu會沉積在Zn的表面，降低了Zn與溶液的接觸面積

【解析】

（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，反應完后再與酸反應，反應的有關方程式為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，化學反應速率加快，故答案為：CuSO4與Zn反應產生的Cu與Zn形成CuZn微電池，加快了氫氣產生的速率；

（3）因為Ag＋的氧化性比H＋的強，所以加入Ag2SO4，Zn先跟Ag2SO4反應，反應完后再與酸反應，Ag與Zn形成AgZn微電池，加快了氫氣產生的速率，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Ag2SO4；故答案為：Ag2SO4；

（4）對于溶液中的化學反應，影響反應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生的速率，還可采取的措施有升高反應溫度、適當增加硫酸的濃度、增加鋅粒的表面積等，

故答案為：升高反應溫度、適當增加硫酸的濃度、增加鋅粒的比表面積等(答兩種即可) ；

（5）①要對比試驗效果，那么除了反應的物質的量不一樣以外，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，六組反應的總體積也應該相同。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反應一段時間后，實驗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因為鋅會先與硫酸銅反應，直至硫酸銅反應完才與硫酸反應生成氫氣，硫酸銅量較多時，反應時間較長，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，氫氣生成速率下降，故答案為：當加入一定量的硫酸銅后，生成的單質銅會沉積在鋅的表面，降低了鋅與溶液的接觸面積。