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)寫出產(chǎn)生氣體的化學(xué)方程式_______；

(2)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_____(答一種)；

(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)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時(shí)間。

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

②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】Zn＋H2SO4=ZnSO4＋H2↑ 升高反應(yīng)溫度、適當(dāng)增大硫酸的濃度、增加鋅的比表面積等 Ag2SO4 30 10 17.5 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，減小了Zn與H2SO4溶液的接觸面積

【解析】

(1)Cu2+的氧化性比H+的強(qiáng)，所以加入硫酸銅，Zn先跟硫酸銅發(fā)生置換反應(yīng)，反應(yīng)完后再與酸反應(yīng)置換生成氫氣，據(jù)此書寫；

(2)與實(shí)驗(yàn)中CuSO4溶液起相似作用應(yīng)滿足Zn能置換出金屬形成原電池加快反應(yīng)速率，根據(jù)金屬活動(dòng)性順序分析可得；

(3)從影響化學(xué)反應(yīng)速率的因素分析；

(4)①要對(duì)比試驗(yàn)效果，那么除了反應(yīng)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(yīng)的總體積也應(yīng)該相同；

②依據(jù)鋅置換銅與氫氣的先后順序以及生成的銅會(huì)附著在鋅表面上回答。

(1)在稀硫酸與鋅反應(yīng)制備氫氣反應(yīng)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↑，產(chǎn)生氣體的反應(yīng)為Zn＋H2SO4=ZnSO4＋H2↑；

(2)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；

(3)原電池可以加快反應(yīng)的速率，根據(jù)題意可知，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)①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，V1＝30ml，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V6＝10 mL，V8＝19.5 mL，V9＝17.5 mL，V10＝15 mL；

②由于析出的銅的量較多，會(huì)覆蓋在鋅的表面，使得鋅與稀硫酸接觸面積大大減小，故反應(yīng)速率反而減慢了。