Question

17．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)生的反應有Zn+Cu²⁺=Zn²⁺+Cu、Zn+2H⁺=Zn²⁺+H₂↑．（離子方程式）
（2）硫酸銅溶液可以加快氫氣生成速率的原因是通過一系列反應構成了原電池，寫出該原電池的電極反應式，負極：Zn-2e^-=Zn²⁺；正極：2H⁺+2e^-=H₂↑．
（3）要加快上述實驗中氣體產(chǎn)生的速率，還可采取的措施有BC．
A．將稀硫酸換成濃硫酸            B．適當升高溫度
C．用鋅粉代替鋅粒                D．增加上述稀硫酸的用量
（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(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/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=30，V₆=10，V₉=17.5；
②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．

Answer 1

分析 （1）鋅較活潑，可與硫酸銅、硫酸等發(fā)生置換反應；
（2）硫酸銅溶液加快氫氣生成的速率，原因是形成原電池反應；
（3）結合濃度、溫度、催化劑等因素對反應速率的影響分析；
（4）①為保證實驗有對比性，只能逐漸改變一個變量分析，CuSO₄溶液體積逐漸增多，故H₂SO₄的量應相等均為30mL，水的量減小，但每組實驗中CuSO₄與水的體積之和應相等；
②生成的單質(zhì)Cu會沉積在Zn的表面，影響了反應速率．

解答 解：（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，負極：Zn-2e^-=Zn²⁺；正極：2H⁺+2e^-=H₂↑，
故答案為：Zn-2e^-=Zn²⁺；2H⁺+2e^-=H₂↑；
（3）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，
A．將稀硫酸換成濃硫酸不生成氫氣，故錯誤；
B．適當升高溫度，反應速率增大，故正確；
C．用鋅粉代替鋅粒，反應速率增大，故正確；
D．增加上述稀硫酸的用量，氫離子濃度不變，則反應速率不變，故錯誤；
故選：BC；
（4）①要對比試驗效果，那么除了反應的物質(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V₆=10ml，V₉=17.5ml，V₁=30ml．
故答案為：30；10；17.5；
②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(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（4）小題，首先V₁、V₆、V₉的求得要注意分析表中數(shù)據(jù)；最后一問應該能夠想到“覆蓋”的問題，題目難度中等．