题目内容
【题目】I．现用下图装置来测定某原电池工作时在某段时间内通过导线的电子的物质的量。量筒的规格为1000 mL，供选择的电极材料有纯铜片和纯锌片。请回答下列问题：
（1）b电极材料为__________，其电极反应式为_________________________。
（2）当量筒中收集到672 mL(标准状况下)气体时，通过导线的电子的物质的量为__________，此时a电极质量减少__________g。
II．某同学在用稀硫酸与锌制取氢气的实验中，发现加入少量硫酸铜溶液可加快氢气的生成速率。请回答下列问题：
（1）上述实验中发生反应的离子方程式有：________________________________；
（2）硫酸铜溶液可以加快氢气生成速率的原因是____________________________________；
（3）要加快上述实验中气体产生的速率，还可采取的措施有___________________（答两种）；
（4）为了进一步研究硫酸铜的用量对氢气生成速率的影响，该同学设计了如下一系列实验。将表中所给的混合溶液分别加入到6个盛有过量Zn粒的反应瓶中，收集产生的气体，记录获得相同体积的气体所需时间。（假设混合溶液总体积等于混合前各溶液的体积之和）
实验 混合溶液 | A | B | C | D | E | F |
4 mol/L H2SO4 /mL | 30 | V1 | V2 | V3 | V4 | V5 |
饱和CuSO4溶液 /mL | 0 | 0.5 | 2.5 | 5 | V6 | 20 |
H2O /mL | V7 | V8 | V9 | V10 | 10 | 0 |
①请完成此实验设计，其中：V3=____________， V8=______________；
②该同学最后得出的结论为：当加入少量CuSO4溶液时，生成氢气的速率会大大提高。但当加入的CuSO4溶液超过一定量时，生成氢气的速率反而会下降。请分析氢气生成速率下降的主要原因_____________________。
③实验A测得：收集到产生H2体积为112mL（标准状况下）时所需的时间为10分钟，求化学反应速率ν(H2SO4)=________________________（忽略反应前后溶液体积变化）。
p>【答案】 纯铜片 2H＋＋2e－===H2↑ 0.06 mol 1.95 Zn + 2H+ ==Zn2+ + H2↑ Zn + Cu2+ == Zn2+ + Cu CuSO4与Zn反应产生的Cu与Zn以及硫酸溶液形成Cu/Zn原电池，加快了氢气产生的速率 升高反应温度、适当增加硫酸的浓度、增大锌粒的比表面积等（答两种即可） 30 19.5 当加入一定量的CuSO4后，生成的Cu会沉积在Zn的表面，降低了Zn与溶液的接触面积，使得生成氢气的速率下降 0.01mol/(L·min)
【解析】I．(1)纯铜片和纯锌片、稀硫酸组成原电池，由图可知b电极处有氢气生成，则b为铜，为正极；a为锌，为负极；b上氢离子得电子生成氢气，其电极反应式为：2H++2e-═H2↑；
(2)如果将a、b两电极的电极材料对调，则右边为锌失电子作负极，左边为铜为正极，氢离子得电子生成氢气，则左边上有氢气生成，所以U形管中左端溶夜下降，右端溶夜上升；故答案为：左端溶夜下降，右端溶夜上升；
(3)当量筒中收集到672mL(标准状况下)气体，则n(H2)= 
=
=0.03mol，已知b上的电极反应式为：2H++2e-═H2↑，则通过导线的电子的物质的量为0.06mol，a电极上的反应为：Zn-2e-═Zn2+，则溶解的Zn的物质的量为0.03mol，则减小的Zn的质量为65g/mol×0.03mol=1.95g；
II．：(1)因为Cu2+的氧化性比H+的强，所以加入硫酸铜，Zn先跟硫酸铜反应，反应完后再与酸反应，反应的有关离子方程式为：Zn+2H+═Zn2++H2↑、Zn+Cu2+═Zn2++Cu；
(2)锌为活泼金属，加入硫酸铜，发生Zn+CuSO4=ZnSO4+Cu，置换出铜，与锌形成原电池反应，化学反应速率加快；
(3)对于溶液中的化学反应，影响反应速率的因素还有浓度、温度、催化剂以及固体表面积大小等，要加快上述实验中气体产生的速率，还可采取的措施有升高反应温度、适当增加硫酸的浓度、增加锌粒的表面积等；
(4)①要对比试验效果，除了反应的物质的量不一样以外，要保证其它条件相同，而且是探究硫酸铜量的影响，每组硫酸的量要保持相同，六组反应的总体积也应该相同，A组中硫酸为30mL，那么其它组硫酸量也都为30mL，而硫酸铜溶液和水的总量应相同，F组中硫酸铜20mL，水为0，那么总量为20mL，则V8=20mL-0.5mL=19.5mL，V3=30mL；
②因为锌会先与硫酸铜反应，直至硫酸铜反应完才与硫酸反应生成氢气，硫酸铜量较多时，反应时间较长，而且生成的铜会附着在锌片上，会阻碍锌片与硫酸继续反应，氢气生成速率下降；
③收集到产生H2体积为112mL(标准状况下)时所需的时间为10分钟，
H2SO4 ～～～～H2，
1mol22.4L
n(H2SO4)0.112L
解得：n(H2SO4)=0.005mol，v=
=
=0.01mol/(Lmin)。
