Question

【題目】某同學(xué)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(yīng)的離子方程式有_______________________________；

(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(chǎn)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(xué)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
4 mol·L－1 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(shè)計，其中：V1＝_______，V6＝________，V7＝________，V9＝________；

②該同學(xué)最后得出的結(jié)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】 Zn＋2H+===Zn2+＋H2↑、Zn＋Cu2+===Zn2+＋Cu CuSO4與Zn反應(yīng)產(chǎn)生的Cu與Zn形成Cu/Zn原電池，加快了氫氣產(chǎn)生的速率 Ag2SO4 升高反應(yīng)溫度、適當增加硫酸的濃度、增加鋅粒的比表面積等(任寫兩種即可) 30 10 20 17.5 當加入一定量的CuSO4后，生成的單質(zhì)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(yīng)，反應(yīng)完后再與酸反應(yīng)，反應(yīng)的有關(guān)離子方程式為Zn+Cu2+=Zn2++Cu、Zn+2H+=Zn2++H2↑，故答案為：Zn+Cu2+=Zn2++Cu、Zn+2H+=Zn2++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：置換出的銅與鋅在硫酸中構(gòu)成原電池，加快反應(yīng)速率；

(3)Na2SO4、MgSO4、Ag2SO4、K2SO4等4種溶液中，能與鋅發(fā)生置換反應(yīng)且能形成原電池反應(yīng)的只有Ag2SO4，故答案為：Ag2SO4；

(4)對于溶液中的化學(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，要加快上述實驗中氣體產(chǎn)生的速率，還可采取的措施有升高反應(yīng)溫度、適當增加硫酸的濃度、增加鋅粒的表面積等，故答案為：升溫，適當增加H2SO4濃度等；

(5)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組中硫酸溶液的體積為30ml，那么其它組硫酸溶液的體積也都為30ml，則V1＝30ml，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E組實驗中水為10ml，則V6=10ml；A組實驗中硫酸銅為0ml，則V7=20ml；C組實驗中硫酸銅為2.5ml，則V9=17.5ml，故答案為：30；10；20；17.5；

②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。