Question

某同学在用稀硫酸与锌反应制取氢气的实验中，发现加入少量硫酸铜溶液可加快氢气的生成速率。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)实验室中现有Na₂SO₄、MgSO₄、Ag₂SO₄、K₂SO₄等4种溶液，可与上述实验中CuSO₄溶液起相似作用的是________。

(4)要加快上述实验中气体产生的速率，还可采取的措施有________________________________________________________(答两种)。

(5)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。

　

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CuSO₄溶液时，生成氢气的速率会大大提高，但当加入的CuSO₄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

解析　稀硫酸与锌的反应过程中加入少量硫酸铜，是利用锌置换出铜，构成Cu－Zn－H₂SO₄原电池，加快锌的反应速率；Ag₂SO₄也可以达到同样效果。由于是CuSO₄的量对氢气生成速率的影响，所以硫酸的浓度要相同，一是所加硫酸的量相同，二是混合溶液的体积相同，所以V₁～V₅均为30 mL，由F组数据可知，CuSO₄溶液的体积加水的体积为20 mL，故V₆＝20 mL－10 mL＝10 mL，V₉＝20 mL－2.5 mL＝17.5 mL。A组中无铜生成，反应后锌呈灰黑色，E组中生成较多的铜，呈暗红色。有较多的铜生成时，其覆盖在锌表面，降低了锌与溶液的接触面积。

答案　(1)Zn＋CuSO₄===ZnSO₄＋Cu　Zn＋H₂SO₄===ZnSO₄＋H₂↑

(2)CuSO₄与Zn反应产生的Cu与Zn形成Cu/Zn微电池，加快了氢气产生的速率

(3)Ag₂SO₄

(4)升高反应温度、适当增加硫酸的浓度、增加锌粒的表面积等(任写两种即可)

(5)①30　10　17.5　②灰黑　暗红　③当加入一定量的CuSO₄后，生成的单质Cu会沉积在Zn的表面，降低了Zn与溶液的接触面积