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)加入少量硫酸銅溶液可以加快氫氣生成速率的原因是___________。

(3)要加快上述實驗中氣體產生速率，還可以采取的措施有___________，___________(答兩種)

(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。

實驗混合溶液	A	B	C	D	E	F
4 mol/L H2SO4(mL)	50	V1	V2	V3	V4	V5
飽和CuSO4溶液(mL)	0	5	15	25	V6	50
H2O(mL)	V7	V8	V9	V10	10	0

①請完成此實驗設計，其中：V1=______，V6=______，V7=_______。

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_____。

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微電池，加快了氫氣產生的速率 升高反應溫度 適當增大硫酸的濃度、或增加鋅的比表面積等 50 40 50 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H2SO4溶液的接觸面積

【解析】

鋅較活潑，可與硫酸銅、硫酸等發(fā)生置換反應；硫酸銅溶液加快氫氣生成的速率，原因是形成原電池反應；結合濃度、溫度、催化劑等因素對反應速率的影響分析；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50mL，水的量減小，但每組實驗中CuSO4與水的體積之和應相等；生成的單質Cu會沉積在Zn的表面，影響了反應速率，據此分析。

(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↑；

(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；

(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，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；

(4)①要對比實驗效果，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50ml，那么其它組硫酸量也都為50ml，而硫酸銅溶液和水的總量應相同，F組中硫酸銅50ml，水為0，那么總量為50ml，所以V1=50ml、V6=40ml、V7=50ml；

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。