Question

（14分）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化学方程式有           ；

（2）硫酸铜溶液可以加快氢气生成速率的原因是           ；

（3）实验室中现有Na₂SO₃、MgSO₄、Ag₂SO₄、K₂SO₄等4种溶液，可与实验中CuSO₄溶液起相似作用的是             ；

（4）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）；

（5）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。

实验 混合溶液	A	B	C	D	E	F
4mol/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：V₁=       ，V₆=       ，V₉=       ；

②反应一段时间后，实验A中的金属呈      色，实验E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

【答案】

(1)Zn+CuSO₄==ZnSO₄+Cu    Zn+H₂SO₄==ZnSO₄+H₂­↑

(2)CuSO₄与Zn反应产生的铜与Zn形成微电池，加快了氢气产生的速度   2分

(3)Ag₂SO₄

(4)升高反应温度，适当增加硫酸的浓度，增加锌粒的表面积(答两个)

(5)①V₁=30   V₆=10   V₉=17.5

②灰黑色，暗红色

 ③当加入一定量的CuSO₄后，生成的单质铜会沉积在Zn的表面降低了Zn与溶液接触的表面  2分

【解析】（1）加入少量硫酸铜溶液后，锌可置换出铜，从而构成铜锌原电池，加快反应

速率。方程式为Zn+CuSO₄==ZnSO₄+Cu    Zn+H₂SO₄==ZnSO₄+H₂­↑。

（3）K、Na和Mg均比锌活泼，属于活泼性很强的金属，所以只有Ag₂SO₄可以。

（4）影响化学反应速率的因素，例如温度、浓度和固体的表面积等等。

（5）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实验A中没有原电池反应，是锌直接和硫酸的反应，所以金属会变暗。而实验E中生成铜单质，构成了原电池反应，所以呈暗红色。③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。