Question

【題目】某同學(xué)在用稀硫酸與鋅制取氫氣的實(shí)驗(yàn)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(qǐng)回答下列問題：

（1）上述實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)室中現(xiàn)有Na2SO4、MgSO4、Ag2SO4、K2SO4等4種溶液，可與上述實(shí)驗(yàn)中CuSO4溶液起相似作用的是________；

（4）要加快上述實(shí)驗(yàn)中氣體產(chǎn)生的速率，還可采取的措施有______________(答兩種)；

（5）為了進(jìn)一步研究硫酸銅的量對(duì)氫氣生成速率的影響，該同學(xué)設(shè)計(jì)了如下一系列的實(shí)驗(yàn)。將表中所給的混合溶液分別加入到6個(gè)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的時(shí)間。

	A	B	C	D	E	F
4 mol·L－1H2SO4/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(qǐng)完成此實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，其中：V1=________，V6=________，V9=________。

②反應(yīng)一段時(shí)間后，實(shí)驗(yàn)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(shí)，生成氫氣的速率會(huì)大大提高，但當(dāng)加入的CuSO4溶液超過一定量時(shí)，生成氫氣的速率反而會(huì)下降。請(qǐng)分析氫氣生成速率下降的主要原因________________________________________________________。

Answer 1

【答案】（1）CuSO4＋ZnZnSO4＋Cu，Zn＋H2SO4===ZnSO4＋H2↑（2分）

（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（2分）

（3）Ag2SO4（1分）

（4）升高反應(yīng)溫度、適當(dāng)增加硫酸的濃度、增加鋅粒的比表面積等(答兩種即可)（2分）

（5）①30（1分） 10（1分） 17.5（1分） ②暗紅（1分）

③當(dāng)加入一定量的CuSO4后，生成的單質(zhì)Cu會(huì)沉積在Zn的表面，降低了Zn與溶液的接觸面積（2分）

【解析】（1）在稀硫酸中加入硫酸銅后發(fā)生了兩個(gè)反應(yīng)：CuSO4＋Zn===ZnSO4＋Cu、Zn＋H2SO4===ZnSO4＋H2↑。（2）由于Zn與反應(yīng)生成的Cu及硫酸銅溶液組成了Cu－Zn微電池，大大加快了生成氫氣的反應(yīng)速率。（3）只要是比鋅的金屬性差的金屬都可以與鋅組成原電池，都可以加快生成氫氣的反應(yīng)速率，故在所給的物質(zhì)中只有Ag2SO4符合題意。（4）要加快生成氫氣的反應(yīng)速率，還可以采取如下措施：升高溫度、適當(dāng)增大硫酸的濃度、增加鋅粒的比表面積等。（5）因?yàn)橐�研究硫酸銅的量對(duì)反應(yīng)速率的影響，故應(yīng)保持硫酸的濃度在各組實(shí)驗(yàn)中相同，則硫酸溶液的體積均取30 mL，根據(jù)F中增加的水與硫酸銅溶液的體積之和為20 mL，可以求得各組實(shí)驗(yàn)中加入水的體積分別為V7=20 mL，V8=19.5 mL，V9=17.5 mL，V10=15 mL。E中析出較多的銅，則顯示出了銅晶體的顏色：暗紅色。由于析出的銅的量較多，會(huì)覆蓋在鋅的表面，使得鋅與稀硫酸的接觸面積大大減小，故反應(yīng)速率反而會(huì)減慢了。