题目内容

【题目】I.锌与稀硫酸的反应既是氧化还原反应,又是 反应(填“放热”或“吸热”,实验室可将该反应设计成原电池,应采用 作为负极材料,正极的电极反应式为 ,若有1mol电子流过导线,理论上正极产生的气体在标准状况下的体积是 L。

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)硫酸铜溶液可以加快氢气生成速率的原因是 ;

(2)实验室中现有Na2SO4、MgSO4、Ag2SO4、K2SO4等4种溶液,可与实验中CuSO4溶液起相似作用的是 ;

(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。

①请完成此实验设计,其中:V1= ,V6= ,V9= ;

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 。

【答案】I.放热,Zn,2H++2e-==H2↑,11.2

II.(1)CuSO4与Zn反应产生的Cu与Zn形成Cu/Zn原电池,加快了氢气产生的速率

(2)Ag2SO4 (3)升高反应温度、适当增加硫酸的浓度、增加锌粒的比表面积等

(4)①30,1017.5 ②当加入一定量的CuSO4后,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

【解析】

试题分析:I.锌与稀硫酸的反应既是氧化还原反应,又是放热反应。实验室可将该反应设计成原电池,由于锌失去电子,因此应采用锌作为负极材料,正极是氢离子放电,则正极的电极反应式为2H++2e-==H2↑;若有1mol电子流过导线,理论上正极产生0.5mol氢气,在标准状况下的体积是11.2L。

II.(1)CuSO4与Zn反应产生的Cu与Zn形成Cu/Zn原电池,从而加快了氢气产生的速率;

(2)由于锌不能置换出钠、Mg及K,且Na和K均是活泼的金属,锌能与硫酸银发生置换反应产生Ag,锌的金属性弱于银,可以构成Zn/Ag原电池,因此可与实验中CuSO4溶液起相似作用的是Ag2SO4;

(3)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、增加锌粒的比表面积等;

(4)①AB属于对照实验,所以V1=30ml。根据所加的饱和CuSO4溶液的体积变化趋势来分析,后者的体积总是前面的2倍,所以V6=10ml。要保证实验中硫酸的浓度相等,根据实验F中水的体积和饱和CuSO4溶液体积分析V9=20ml-2.5ml=17.5ml。

②当加入的CuSO4溶液超过一定量时,会析出大量的金属铜覆盖在锌表面,阻止锌和硫酸的反应,因此氢气生成速率下降。

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