Question

某同學(xué)在用稀硫酸與鋅反應(yīng)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。

　

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(dāng)加入少量CuSO₄溶液時，生成氫氣的速率會大大提高，但當(dāng)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

解析　稀硫酸與鋅的反應(yīng)過程中加入少量硫酸銅，是利用鋅置換出銅，構(gòu)成Cu－Zn－H₂SO₄原電池，加快鋅的反應(yīng)速率；Ag₂SO₄也可以達到同樣效果。由于是CuSO₄的量對氫氣生成速率的影響，所以硫酸的濃度要相同，一是所加硫酸的量相同，二是混合溶液的體積相同，所以V₁～V₅均為30 mL，由F組數(shù)據(jù)可知，CuSO₄溶液的體積加水的體積為20 mL，故V₆＝20 mL－10 mL＝10 mL，V₉＝20 mL－2.5 mL＝17.5 mL。A組中無銅生成，反應(yīng)后鋅呈灰黑色，E組中生成較多的銅，呈暗紅色。有較多的銅生成時，其覆蓋在鋅表面，降低了鋅與溶液的接觸面積。

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

(2)CuSO₄與Zn反應(yīng)產(chǎn)生的Cu與Zn形成Cu/Zn微電池，加快了氫氣產(chǎn)生的速率

(3)Ag₂SO₄

(4)升高反應(yīng)溫度、適當(dāng)增加硫酸的濃度、增加鋅粒的表面積等(任寫兩種即可)

(5)①30　10　17.5　②灰黑　暗紅�、郛�(dāng)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