Question

【題目】某同學(xué)在用稀硫酸與鋅制取氫氣的實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式有_________________________________；

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

（3）為了進(jìn)一步研究硫酸銅的量對氫氣生成速率的影響，該同學(xué)設(shè)計(jì)了如下一系列實(shí)驗(yàn)。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(yīng)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。

	A	B	C	D	E	F
4 mol·L-1 H2SO4溶液/mL	30	V1	V2	V3	V4	V5
飽和CuSO4溶液/mL	0	0.5	2.5	5	V6	20
H2O/mL	V7	V8	V9	V10	10	0

①請完成此實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，其中：V1=____，V6=____，V9=____；

②反應(yīng)一段時間后，實(shí)驗(yàn)A中的金屬呈____色，實(shí)驗(yàn)E中的金屬呈____色；

③該同學(xué)最后得出的結(jié)論為：當(dāng)加入少量CuSO4溶液時，生成氫氣的速率會大大提高。但當(dāng)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

【答案】Zn+CuSO4ZnSO4+Cu，Zn+H2SO4ZnSO4+H2↑ 升高反應(yīng)溫度、適當(dāng)增加硫酸的濃度、增加鋅粒的比表面積等 30 10 17.5 灰黑 暗紅 當(dāng)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）鋅較活潑，可與硫酸銅、硫酸等發(fā)生置換反應(yīng)；

（2）根據(jù)影響化學(xué)反應(yīng)速率的外界因素分析；

（3）①為保證實(shí)驗(yàn)有對比性，只能逐漸改變一個變量分析，CuSO4溶液體積逐漸增多，故H2SO4的量應(yīng)相等均為30mL，水的量減小，但每組實(shí)驗(yàn)中CuSO4與水的體積之和應(yīng)相等；

②隨著CuSO4的量增大，則附著在Zn片表面的Cu會越來越多。反應(yīng)一段時間后，實(shí)驗(yàn)A中的金屬呈灰黑色，實(shí)驗(yàn)E中的金屬呈暗紅色；

③生成的單質(zhì)Cu會沉積在Zn的表面，影響了反應(yīng)速率；

（1）分析實(shí)驗(yàn)中涉及的物質(zhì)：Zn、CuSO4、H2SO4，其中能發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)有2個：Zn+CuSO4ZnSO4+Cu，Zn+H2SO4ZnSO4+H2↑。

（2）根據(jù)影響化學(xué)反應(yīng)速率的外界因素，則加快反應(yīng)速率的方法還有：增大反應(yīng)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(yīng)不生成H2。

（3）若研究CuSO4的量對H2生成速率的影響，則實(shí)驗(yàn)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，最終溶液總體積相同，由實(shí)驗(yàn)F可知，溶液的總體積均為50 mL，則V6=10，V9=17.5。隨著CuSO4的量增大，則附著在Zn片表面的Cu會越來越多，當(dāng)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。