Question

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)計了如下一系列的實驗。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
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

答案　(1)CuSO4＋Zn===ZnSO4＋Cu，Zn＋H2SO4===ZnSO4＋H2↑　(2)CuSO4與Zn反應(yīng)產(chǎn)生的Cu與Zn可形成Cu­Zn原電池，加快了氫氣產(chǎn)生的速率

(3)Ag2SO4　(4)升高反應(yīng)溫度、適當(dāng)增大硫酸的濃度、增加鋅的比表面積等(答兩種即可)　(5)①30　10　17.5�、诨液凇“导t　③當(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H2SO4溶液的接觸面積而使反應(yīng)速率下降

解析　(1)在稀硫酸中加入硫酸銅后發(fā)生了兩個反應(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Cu­Zn原電池，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弱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)因為要研究硫酸銅的量對反應(yīng)速率的影響，故應(yīng)保持硫酸的濃度在各組實驗中相同，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V6＝10 mL，V7＝20 mL，V8＝19.5 mL，V9＝17.5 mL，V10＝15 mL。當(dāng)溶液中沒有銅析出時，故顯示的是鋅的顏色：灰黑色，E中析出較多的銅，則顯示了銅晶體的顏色：暗紅色。由于析出的銅的量較多，會覆蓋在鋅的表面，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。