Question

某同學在用稀硫酸與鋅制取氫氣的實驗中,發(fā)現(xiàn)加入少量硫酸銅溶液可加快氫氣的生成速率。請回答下列問題:

(1)上述實驗中發(fā)生反應的化學方程式有 　________________________________; 

(2)要加快上述實驗中氣體產(chǎn)生的速率,還可采取的措施有　　　　　　　　　　　　(答兩種); 

(3)為了進一步研究硫酸銅的量對氫氣生成速率的影響,該同學設(shè)計了如下一系列實驗。將表中所給的混合溶液分別加入到6個盛有過量Zn粒的反應容器中,收集產(chǎn)生的氣體,記錄獲得相同體積的氣體所需時間。

　　　　　　實驗

混合溶液　　　　　ABCDEF

4 mol·L-1 H2SO4溶液/mL30V1V2V3V4V5

飽和CuSO4溶液/mL00.52.55V620

H2O/mLV7V8V9V10100

 

①請完成此實驗設(shè)計,其中:V1=　　　　,V6=　　　　,V9=　　　　; 

②反應一段時間后,實驗A中的金屬呈　　　　色,實驗E中的金屬呈　　　　色; 

③該同學最后得出的結(jié)論為:當加入少量CuSO4溶液時,生成氫氣的速率會大大提高。但當加入的CuSO4溶液超過一定量時,生成氫氣的速率反而會下降。請分析氫氣生成速率下降的主要原因　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 

 

Answer 1

(1)Zn+CuSO4ZnSO4+Cu

Zn+H2SO4ZnSO4+H2↑

(2)升高反應溫度、適當增加硫酸的濃度、增加鋅粒的比表面積等

(3)①30　10　17.5

②灰黑　暗紅

③當加入一定量的CuSO4后,生成的單質(zhì)Cu會沉積在Zn的表面,降低了Zn與溶液的接觸面積

【解析】(1)分析實驗中涉及的物質(zhì):Zn、CuSO4、H2SO4,其中能發(fā)生的化學反應有2個:Zn+CuSO4ZnSO4+Cu,Zn+H2SO4ZnSO4+H2↑。

(2)根據(jù)影響化學反應速率的外界因素,則加快反應速率的方法還有:增大反應物濃度,升高溫度,使用催化劑,增大鋅粒的比表面積等。注意H2SO4濃度不能過大,濃硫酸與Zn反應不生成H2。

(3)若研究CuSO4的量對H2生成速率的影響,則實驗中除CuSO4的量不同之外,其他物質(zhì)的量均相同,則V1=V2=V3=V4=V5=30 mL,最終溶液總體積相同,由實驗F可知,溶液的總體積均為50 mL,則V6=10 mL,V9=17.5 mL。隨著CuSO4的量增大,則附著在Zn片表面的Cu會越來越多,當Cu完全附蓋Zn片時,Zn不能與H2SO4接觸,則H2生成速率會減慢,且Zn片表面的Cu為暗紅色。