Question

已知，相同温度下，在溶液中进行的化学实反应的快慢（化学反应速率）既与单位体积内参加反应的溶质质量（微粒数目）有关，也与参加反应的固体跟溶液的接触面积有关．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以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化学方程式有①

 

；②

 

；
（2）为了进一步研究硫酸铜的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（混合前后溶液的体积变化忽略不计）分别加入到6个盛有过量等量锌粒（锌粒与溶液的接触面积相同）的反应瓶中，收集产生的气体，记录获得同样多的气体所需的时间．

实验 混合溶液	A	B	C	D	E	F
28%稀硫酸/m/L	30	V1	V2	V3	V4	V5
饱和CuSO4溶液m/L	0	0.5	2.5	5	V6	20
H2O/mL	V7	V8	V9	V10	8	0

①请完成此实验设计，其中：V₁=

 

；V₆=

 

；V₉=

 

；
②反应一段时间后，实验A中的金属呈

 

色；
③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

 

．

Answer 1

考点：影响化学反应速率的因素探究,金属的化学性质,书写化学方程式、文字表达式、电离方程式

专题：科学探究

分析：（1）根据硫酸和锌反应生成硫酸锌和氢气，锌和硫酸铜溶液反应生成铜和硫酸锌进行解答；
（2）根据要对比试验效果，那么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，那么每组硫酸的量要保持相同，六组反应的总体积也应该相同．

解答：解：（1）锌为活泼金属，加入硫酸铜，发生Zn+CuSO₄=ZnSO₄+Cu，此外金属锌会和硫酸之间发生反应Zn+H₂SO₄=ZnSO₄+H₂↑，
故答案为：Zn+CuSO₄=ZnSO₄+Cu、Zn+H₂SO₄=ZnSO₄+H₂↑；
（2）①要对比试验效果，那么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，那么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，所以V₁=30mL，V₆=12mL，V₇=20mL，V₉=17.5mL；
故答案为：30；12；17.5；
②实验A中没有硫酸铜溶液，是反应后的锌，所以实验A中的金属呈暗灰色；故填：暗灰；
③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．故填：当加入的CuSO₄溶液超过一定量时，生成的单质Cu会沉积在Zn的表面，降低了Zn与溶液的接触面积．

点评：本题考查了影响化学反应速率的因素，并且融合了化学实验，形式新颖灵活，本题的易错点在于第（4）小题，首先V₁、V₆、V₇的求得要注意分析表中数据；最后一问应该能够想到“覆盖”的问题，题目难度中等．