Question

【题目】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)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。

	A	B	C	D	E	F
4mol·L-1H2SO4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

【答案】Zn+CuSO4=ZnSO4+Cu、Zn+H2SO4=ZnSO4+H2↑ 30 10 17.5 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】

锌和硫酸铜发生置换反应置换出铜单质，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。从反应生成铜的角度分析。

(1)锌为活泼金属，加入硫酸铜，锌与硫酸铜反应生成硫酸锌和铜，发生反应：Zn+CuSO4=ZnSO4+Cu，加入稀硫酸反应生成硫酸锌和氢气，反应的化学方程式为：Zn+H2SO4=ZnSO4+H2↑；

(2)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V1=30ml ，V6=10ml，V9=17.5ml；

(3)锌与稀硫酸反应过程中加入硫酸铜会形成原电池反应，加快反应速率，铜离子的氧化性强于氢离子，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。