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)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); 

(3)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粒的反应容器中,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　　　　　ABCDEF

4 mol·L-1 H2SO4溶液/mL30V1V2V3V4V5

饱和CuSO4溶液/mL00.52.55V620

H2O/mLV7V8V9V10100

 

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

(1)Zn+CuSO4ZnSO4+Cu

Zn+H2SO4ZnSO4+H2↑

(2)升高反应温度、适当增加硫酸的浓度、增加锌粒的比表面积等

(3)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

【解析】(1)分析实验中涉及的物质:Zn、CuSO4、H2SO4,其中能发生的化学反应有2个:Zn+CuSO4ZnSO4+Cu,Zn+H2SO4ZnSO4+H2↑。

(2)根据影响化学反应速率的外界因素,则加快反应速率的方法还有:增大反应物浓度,升高温度,使用催化剂,增大锌粒的比表面积等。注意H2SO4浓度不能过大,浓硫酸与Zn反应不生成H2。

(3)若研究CuSO4的量对H2生成速率的影响,则实验中除CuSO4的量不同之外,其他物质的量均相同,则V1=V2=V3=V4=V5=30 mL,最终溶液总体积相同,由实验F可知,溶液的总体积均为50 mL,则V6=10 mL,V9=17.5 mL。随着CuSO4的量增大,则附着在Zn片表面的Cu会越来越多,当Cu完全附盖Zn片时,Zn不能与H2SO4接触,则H2生成速率会减慢,且Zn片表面的Cu为暗红色。