Question

【題目】某同學在用稀硫酸與鋅反應制取氫氣的實驗中，發現加入少量硫酸銅溶液可以加快氫氣的生成速率。請回答下列問題：

（1） 上述實驗中發生反應的化學方程式有：

__________________、_____________________；

（2） 硫酸銅溶液可以加快氫氣生成速率的原因：__________________；

（3） 實驗中現有Na2SO4、MgSO4、 Ag2SO4、 K2SO4四種溶液，可與上述實驗中CuSO4溶液起相似作用的是：________；

（4） 要加快上述實驗中氣體產生的速率，還可以采取的措施有：

_____________________、___________________________（舉兩種）。

（5） 為了進一步研究硫酸銅的量對氫氣生成速率的影響，該同學設計了如下的一系列的實驗。將表中所給的混合溶液分別加到6個盛有過量鋅粒的反應瓶中，收集產生的氣體，記錄獲得相同體積氣體所需要的時間。

①請完成此實驗設計，其中：V1 =____；V6 = ____；V9=____；

②反應一段時間后，實驗E中的金屬呈____色；

③該同學最后得出結論為：當加入少量硫酸銅溶液時，生成氫氣的速率會大大提高，但當加入的硫酸銅溶液超過一定量時，生成氫氣的速率反而下降。請分析氫氣生成速率下降的主要原因：______________________________________；

Answer 1

【答案】 Zn+CuSO4=ZnSO4+Cu Zn+H2SO4=ZnSO4+H2↑ 鋅置換出的銅附著在鋅上，并與稀硫酸構成原電池，使反應加快 Ag2SO4 升高反應溫度，適當提高硫酸的濃度，用鋅粉替代鋅粒（選二作答） 30 10 17.5 暗紅色 等 當硫酸銅溶液超過一定量時，生成的銅沉積在鋅的表面上，降低了鋅與溶液的接觸面積

【解析】（1）鋅為活潑金屬，加入硫酸銅，發生Zn+CuSO4=ZnSO4+Cu，此外金屬鋅會和硫酸之間發生反應Zn+H2SO4=ZnSO4+H2↑，故答案為：Zn+CuSO4=ZnSO4+Cu、Zn+H2SO4=ZnSO4+H2↑；（2）鋅為活潑金屬，加入硫酸銅，發生Zn+CuSO4=ZnSO4+Cu，置換出銅，與鋅形成原電池反應，化學反應速率加快，故答案為：CuSO4 與Zn反應產生的 Cu 與Zn形成銅鋅原電池，加快了氫氣產生的速率；（3）Na2SO4、MgSO4、Ag2SO4、K2SO4等4種溶液中，能與鋅發生置換反應且能形成原電池反應的只有Ag2SO4，故答案為：Ag2SO4；（4）對于溶液中的化學反應，影響反應速率的因素還有濃度、溫度、催化劑以及固體表面積大小等，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、增加鋅粒的表面積等，故答案為：升高反應溫度；適當增加硫酸的濃度、增加鋅粒的表面積等；（5）①要對比試驗效果，那么除了反應的物質的量不一樣以外，要保證其它條件相同，而且是探究硫酸銅量的影響，那么每組硫酸的量要保持相同，六組反應的總體積也應該相同。A組中硫酸為30ml，那么其它組硫酸量也都為30ml，而硫酸銅溶液和水的總量應相同，F組中硫酸銅20ml，水為0，那么總量為20ml，所以V6=10ml，V9=17.5ml，V1=30ml；故答案為：30；10；17.5；②鋅與銅離子反應生成的銅單質附著在鋅粒的表現灰黑，銅為紅色金屬，因此當銅積累到一定量后，鋅粒表面呈紅色，故答案為： 暗紅；③因為鋅會先與硫酸銅反應，直至硫酸銅反應完才與硫酸反應生成氫氣，硫酸銅量較多時，反應時間較長，而且生成的銅會附著在鋅片上，會阻礙鋅片與硫酸繼續反應，氫氣生成速率下降。故答案為：當加入一定量的硫酸銅后，生成的單質銅會沉積在鋅的表面，降低了鋅與溶液的接觸面積。