Question

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Na₂SO₄、MgSO₄、Ag₂SO₄、K₂SO₄等4种溶液，可与上述实验中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
4 mol·L－1H2SO4/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

解析：第(5)问，本题A～F为对比实验，目的是为了探究CuSO₄的量对H₂生成速率的影响，为达到此目的，c(H^＋)应相同，这样，H₂SO₄溶液的体积A～F应均为30mL，且溶液总体积相同，根据表中数据，总体积应为50 mL。

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

(2)CuSO₄与Zn反应产生的Cu与Zn形成Cu/Zn微电池，加快了氢气产生的速率

(3)Ag₂SO₄

(4)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(答两种)

(5)①30　10　17.5

②灰黑　暗红

③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