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。

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

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；

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】(1)CuSO4＋Zn===ZnSO4＋Cu，Zn＋H2SO4===ZnSO4＋H2↑（各1分）

(2)CuSO4與Zn反應產生的Cu與Zn形成Cu－Zn微電池，加快了氫氣產生的速率（2分）

(3)Ag2SO4（2分）

(4)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) （2分）

(5)①30 10 17.5 （各1分） ②灰黑 暗紅 （各1分）

③當加入一定量的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（2分）

【解析】

試題分析：（1）鋅為活潑金屬，加入硫酸銅，發(fā)生Zn+CuSO4=ZnSO4+Cu，置換出銅，CuSO4與Zn反應產生的Cu與Zn形成Cu—Zn原電池，加快了氫氣產生的速率，有關反應的方程式為CuSO4＋Zn===ZnSO4＋Cu，Zn＋H2SO4===ZnSO4＋H2↑。

（2）CuSO4與Zn反應產生的Cu與Zn形成Cu－Zn微電池，加快了氫氣產生的速率；

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

（5）①要研究硫酸銅的量對氫氣生成速率的影響，必須做對比實驗，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(xiàn)組中硫酸銅20ml，水為0，那么總量為20ml，所以V1=30mL，V6=10mL，V9=17.5mL。

②反應一段時間后，實驗A中鋅只與稀硫酸反應，則金屬呈灰黑色，實驗E中有銅生成，則金屬呈暗紅色；

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，則加入的CuSO4較多時，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，導致氫氣的生成速率下降。