Question

（14分）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)的化學(xué)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Na₂SO₃、MgSO₄、Ag₂SO₄、K₂SO₄等4種溶液，可與實驗中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
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(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(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

(1)Zn+CuSO₄==ZnSO₄+Cu   Zn+H₂SO₄==ZnSO₄+H₂­↑

(2)CuSO₄與Zn反應(yīng)產(chǎn)生的銅與Zn形成微電池，加快了氫氣產(chǎn)生的速度   2分

(3)Ag₂SO₄

(4)升高反應(yīng)溫度，適當增加硫酸的濃度，增加鋅粒的表面積(答兩個)

(5)①V₁=30   V₆=10  V₉=17.5

②灰黑色，暗紅色

 ③當加入一定量的CuSO₄后，生成的單質(zhì)銅會沉積在Zn的表面降低了Zn與溶液接觸的表面 2分

解析:（1）加入少量硫酸銅溶液后，鋅可置換出銅，從而構(gòu)成銅鋅原電池，加快反應(yīng)

速率。方程式為Zn+CuSO₄==ZnSO₄+Cu   Zn+H₂SO₄==ZnSO₄+H₂­↑。

（3）K、Na和Mg均比鋅活潑，屬于活潑性很強的金屬，所以只有Ag₂SO₄可以。

（4）影響化學(xué)反應(yīng)速率的因素，例如溫度、濃度和固體的表面積等等。

（5）①AB屬于對照實驗，所以V₁=30ml。根據(jù)所加的飽和CuSO₄溶液的體積變化趨勢來分析，后者的體積總是前面的2倍，所以V₆=10ml。要保證實驗中硫酸的濃度相等，根據(jù)實驗F中水的體積和飽和CuSO₄溶液體積分析V₉=20ml－2.5ml＝17.5ml。②實驗A中沒有原電池反應(yīng)，是鋅直接和硫酸的反應(yīng)，所以金屬會變暗。而實驗E中生成銅單質(zhì)，構(gòu)成了原電池反應(yīng)，所以呈暗紅色。③當加入的CuSO₄溶液超過一定量時，會析出大量的金屬銅覆蓋在鋅表面，阻止鋅和硫酸的反應(yīng)。