Question

某同学在用稀硫酸与锌制取氢气的实验中，发现加入少量硫酸铜溶液可加快氢气的生成速．请回答下列问题：
（1）上述实验中发生反应的化学方程式有

 

；
（2）硫酸铜溶液可以加快氢气生成速率的原因是

 

；
（3）要加快上述实验中气体产生的速率，还可采取的措旌有

 

（答两种）；
（4）为了进一步研究硫酸铜的量对氢气生成速率的影响，该同学设计了如下一系列实验．将表中所给的混合溶液分别加入到6个盛有过量Zn粒的反应瓶中，收集产生的气体，记录获得相同体积的气体所需时间．

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

①请完成此实验设计，其中：V₁=

 

，V₆=

 

，V₉=

 

；
②反应一段时间后，实验A中的金属呈

 

色，实验 E中的金属呈

 

色；
③该同学最后得出的结论为：当加入少量溶液时，生成氢气的速率会大大提高．但当加入的溶液超过一定量时，生成氢气的速率反而会下降．请分析氢气生成速率下降的主要原因

 

．

Answer 1

考点：浓度、温度、催化剂对化学反应速率的影响,化学反应速率的影响因素

专题：

分析：（1）Zn为活泼金属，可置换出Zn和氢气；
（2）Zn和硫酸的反应中加入少量的CuSO₄溶液，能置换出一定量Cu，在溶液中形成Cu/Zn原电池，原电池反应比化学反应速率快；
（3）从影响反应速率的因素分析．
（4）①要对比试验效果，那么除了反应的物质的量不一样以外，要保证其它条件相同，而且是探究硫酸铜量的影响，那么每组硫酸的量要保持相同，六组反应的总体积也应该相同，据此解答．
②铜为红色，锌粉为灰黑色；
③考虑生成的铜粉对锌的覆盖造成的影响．

解答： 解：（1）Zn比Cu活泼，可置换出Cu，反应的方程式为CuSO₄+Zn=ZnSO₄+Cu，Zn为活泼金属，可置换出氢气，反应的方程式为Zn+H₂SO₄=ZnSO₄+H₂↑，
故答案为：CuSO₄+Zn=ZnSO₄+Cu、Zn+H₂SO₄=ZnSO₄+H₂↑；　
（2）Zn和硫酸的反应中加入少量的CuSO₄溶液，能置换出一定量Cu，在溶液中形成Cu/Zn原电池，而加快化学反应速率，
故答案为：CuSO₄与Zn反应产生的Cu与Zn形成Cu-Zn原电池，加快了氢气生成的速率；
（3）为加快Zn和硫酸的反应速率可从升温、适当增大硫酸的浓度、增大锌的比表面积等角度考虑，
故答案为：增加锌的表面积、升高温度或适当增大硫酸的浓度等；
（4）①要对比试验效果，那么除了反应的物质的量不一样以外，要保证其它条件相同，而且是探究硫酸铜量的影响，那么每组硫酸的量要保持相同，六组反应的总体积也应该相同．A组中硫酸为30ml，那么其它组硫酸量也都为30ml．而硫酸铜溶液和水的总量应相同，F组中硫酸铜20ml，水为0，那么总量为20ml．所以V₉=17.5ml，V₆=10mL，V₁=30ml．故答案为：30；10；17.5；
②锌与铜离子反应生成的铜单质附着在锌粒的表现，铜为红色金属，因此锌粒表面呈红色，故答案为：灰黑； 暗红；
③因为锌会先与硫酸铜反应，直至硫酸铜反应完才与硫酸反应生成氢气，硫酸铜量较多时，反应时间较长，而且生成的铜会附着在锌片上，会阻碍锌片与硫酸继续反应，氢气生成速率下降，故答案为：当加入一定量的硫酸铜后，生成的单质铜会沉积在锌的表面，降低了锌与溶液的接触面积．

点评：本题考查了影响化学反应速率的因素，并且融合了化学实验，形式新颖灵活，本题的易错点在于第（5）小题，首先V₁、V₉的求得要注意分析表中数据；最后一问应该能够想到“覆盖”的问题，题目难度中等．