Question

(12分)某同學為了探究鋅與硫酸反應過程中的速率變化，他在100mL稀硫酸中加入足量的鋅粉，標況下用排水集氣法收集反應放出的氫氣，實驗記錄如下(累計值)：

時間(min)	1	2	3	4	5
氫氣體積(mL)(標準狀況)	50	120	232	290	310

(1)哪一時間段(指0～1、1～2、2～3、3～4、4～5min)反應速率最大______________，原因是______________________________________________。
(2)哪一時間段的反應速率最小________________，原因是___________________。
(3)求2～3分鐘時間段以硫酸的濃度變化來表示的該反應速率(設溶液體積不變，要寫出計算過程)______________________________________________________。
(4)該同學在用稀硫酸與鋅制取氫氣的實驗中，發現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上述實驗中涉及到的離子反應方程式有                                            
                                      ；
②硫酸銅溶液可以加快氫氣生成速率的原因是                               ；
③實驗室中現有Na₂SO₄、MgSO₄、Ag₂SO₄、K₂SO₄等4種溶液，可與實驗中CuSO₄  溶液起相似作用的是                 ；
④該同學通過實驗進一步研究了硫酸銅的量對氫氣生成速率的影響。該同學最后得出的結論為：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) 2～3min（1分），溫度對反應速率影響占主導作用（1分）。
(2) 4～5min（1分），濃度對反應速率影響占主導作用（1分）。
(3) 2～3min產生的V(H₂)=" 232" mL -120mL="112" mL=0.112L
n(H₂)=  =0.005mol
H₂SO₄    ~       H₂↑
1               1  
n(H₂SO₄)            0.005mol
所以n(H₂SO₄) =0.005mol
因此硫酸的反應速率為="0.05" mol/（L?min）（2分）
(4)①Zn+Cu²⁺=Zn²⁺+Cu（1分）；Zn+2H⁺=Zn²⁺+H2↑（1分）
②  CuSO₄與Zn反應產生的Cu與Zn形成原電池加快了氫氣產生的速率。（1分）；
③  Ag₂SO₄（1分）；
④加入一定量的 CuSO4后，生成的單質Cu會沉積在Zn的表面，降低了Zn與溶液的接觸面積（2分）。

（1）根據表中數據可知，在0～1、1～2、2～3、3～4、4～5min內收集到的氫氣分別是（ml）50、70、112、58、20。所以2～3min內反應速率最大，這是由于反應是放熱反應，溫度對反應速率的影響超過了濃度對反應速率的影響。
（2）4～5min內收集到的氣體最少，所以反應速率最小。這是由于隨著反應的進行，反應物
的濃度減小，此時濃度對反應速率的影響超過了溫度對反應速率的影響。
（3）略
（4）加入硫酸銅后，新可以置換出銅，從而構成銅鋅原電池，鋅作負極，加快反應速率。有
關離子方程式為Zn+Cu²⁺=Zn²⁺+Cu（、Zn+2H⁺=Zn²⁺+H2↑。由于銀的金屬性也弱于鋅的，所
以也能和鋅構成原電池，因此與硫酸銅相似的是硫酸銀。如果硫酸銅太多，則生成的單質Cu
會沉積在Zn的表面，降低了Zn與溶液的接觸面積，從而降低反應速率。