Question

【題目】I．鋅與稀硫酸的反應既是氧化還原反應，又是 反應（填“放熱”或“吸熱”，實驗室可將該反應設計成原電池，應采用 作為負極材料，正極的電極反應式為 ，若有1mol電子流過導線，理論上正極產生的氣體在標準狀況下的體積是 L。

II．某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）硫酸銅溶液可以加快氫氣生成速率的原因是 ；

（2）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 ；

（3）要加快上述實驗中氣體產生的速率，還可采取的措施有 （答兩種）；

（4）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粒的反應瓶中，收集產生的氣體，記錄獲得相同體積的氣體所需時間。

①請完成此實驗設計，其中：V1= ，V6= ，V9= ；

②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

【答案】I．放熱，Zn，2H++2e-==H2↑，11.2

II．（1）CuSO4與Zn反應產生的Cu與Zn形成Cu/Zn原電池，加快了氫氣產生的速率

（2）Ag2SO4 （3）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

（4）①30，1017.5 ②當加入一定量的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

【解析】

試題分析：I．鋅與稀硫酸的反應既是氧化還原反應，又是放熱反應。實驗室可將該反應設計成原電池，由于鋅失去電子，因此應采用鋅作為負極材料，正極是氫離子放電，則正極的電極反應式為2H++2e-==H2↑；若有1mol電子流過導線，理論上正極產生0.5mol氫氣，在標準狀況下的體積是11.2L。

II．（1）CuSO4與Zn反應產生的Cu與Zn形成Cu/Zn原電池，從而加快了氫氣產生的速率；

（2）由于鋅不能置換出鈉、Mg及K，且Na和K均是活潑的金屬，鋅能與硫酸銀發生置換反應產生Ag，鋅的金屬性弱于銀，可以構成Zn/Ag原電池，因此可與實驗中CuSO4溶液起相似作用的是Ag2SO4；

（3）要加快上述實驗中氣體產生的速率，還可采取的措施有升高反應溫度、適當增加硫酸的濃度、增加鋅粒的比表面積等；

（4）①AB屬于對照實驗，所以V1=30ml。根據所加的飽和CuSO4溶液的體積變化趨勢來分析，后者的體積總是前面的2倍，所以V6=10ml。要保證實驗中硫酸的濃度相等，根據實驗F中水的體積和飽和CuSO4溶液體積分析V9=20ml－2.5ml＝17.5ml。

②當加入的CuSO4溶液超過一定量時，會析出大量的金屬銅覆蓋在鋅表面，阻止鋅和硫酸的反應，因此氫氣生成速率下降。