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(qǐng)回答下列問(wèn)題：

（1）硫酸銅溶液可以加快氫氣生成速率的原因是_________________________________；

（2）實(shí)驗(yàn)室中現(xiàn)有Na2SO4、MgSO4、Ag2SO4、K2SO4 4種溶液，可與上述實(shí)驗(yàn)中CuSO4溶液起相似作用的是____________；

（3）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)

_______________________________________________；

（4）為了進(jìn)一步研究硫酸銅的量對(duì)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6個(gè)盛有過(guò)量鋅粒的反應(yīng)瓶中，收集產(chǎn)生的氣體，記錄獲得相同體積的氣體所需的時(shí)間。

實(shí)驗(yàn) 混合溶液	A	B	C	D	E	F
4 mol·L－1 H2SO4/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(qǐng)完成此實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，其中：V1=________，V6=________，V9=________。

②該同學(xué)最后得出的結(jié)論為當(dāng)加入少量CuSO4溶液時(shí)，生成氫氣的速率會(huì)大大提高。但當(dāng)加入的CuSO4溶液超過(guò)一定量時(shí)，生成氫氣的速率反而會(huì)下降。請(qǐng)分析氫氣生成速率下降的主要原因：____________________________。

Answer 1

【答案】（1）CuSO4與Zn反應(yīng)產(chǎn)生的Cu與Zn形成原電池，加快了氫氣產(chǎn)生的速率（2分）

（2）Ag2SO4（1分）

（3）升高反應(yīng)溫度、適當(dāng)增大硫酸濃度、增大鋅粒的表面積、加入催化劑(任選兩種即可) （2分）

（4）①30（2分） 10（2分） 17.5（2分）

②當(dāng)加入的CuSO4溶液超過(guò)一定量時(shí)，生成的單質(zhì)Cu會(huì)沉積在Zn的表面，減小了Zn與H2SO4溶液的接觸面積，使反應(yīng)速率下降（2分）

【解析】（1）（2）考查了原電池可以加快氧化還原反應(yīng)的速率這一知識(shí)點(diǎn)，要想與Zn、稀硫酸形成原電池，必須先由Zn置換出活潑性排在Zn之后的金屬，使該金屬成為原電池的正極，從而加快Zn與稀硫酸的反應(yīng)速率。

（3）加快化學(xué)反應(yīng)速率的方法有升高溫度、增大濃度、加入催化劑、增大固體與溶液的接觸面積等。

（4）研究硫酸銅的量對(duì)氫氣生成速率的影響，前提條件是保證硫酸溶液的濃度以及與Zn的接觸面積相同，由已知實(shí)驗(yàn)A中V(H2SO4)=30 mL，推知V1=V2=V3=V4=V5=30，由實(shí)驗(yàn)F知溶液總體積為50 mL，則V7=20，V9=17.5，V6=10。當(dāng)加入少量CuSO4溶液時(shí)，反應(yīng)速率大大提高，當(dāng)加入的CuSO4溶液超過(guò)一定量時(shí)，生成的單質(zhì)Cu會(huì)沉積在Zn的表面，減小了Zn與H2SO4溶液的接觸面積，使反應(yīng)速率下降。