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1.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Zn+CuSO4=ZnSO4+Cu、Zn+H2SO4=ZnSO4+H2↑;
(2)硫酸铜溶液可以加快氢气生成速率的原因是通过一系列反应构成Cu/Zn原电池,该原电池的电极反应式,负极:Zn-2e-=Zn2+
正极:2H++2e-=H2↑.
(3)要加快上述实验中气体产生的速率,还可采取的措施有升高反应温度、适当增加硫酸的浓度、增加锌粒的比表面积等(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,该同学设计了如表一系列实验.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
4mol•L-1 H2SO4/mL-130V1V2V3V4V5
饱和CuSO4溶液/mL-100.52.55V620
H2O/mL-1V7V8V9V10100
①.请完成此实验设计,其中:V1=30mL,V6=10mL,V9=17.5mL;
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当加入的CuSO4溶液超过一定量时,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.

分析 (1)锌为活泼金属,加入硫酸铜发生Zn+CuSO4=ZnSO4+Cu,置换出铜;
(2)Cu、Zn、硫酸形成原电池反应,锌失电子作负极,氢离子在正极得电子;
(3)对于溶液中的化学反应,影响反应速率的因素还有浓度、温度、催化剂以及固体表面积大小等;
(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;
②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.

解答 解:(1)锌为活泼金属,加入硫酸铜,发生Zn+CuSO4=ZnSO4+Cu,此外金属锌会和硫酸之间发生反应Zn+H2SO4=ZnSO4+H2↑,
故答案为:Zn+CuSO4=ZnSO4+Cu、Zn+H2SO4=ZnSO4+H2↑;
(2)锌为活泼金属,加入硫酸铜,发生Zn+CuSO4=ZnSO4+Cu,置换出铜,与锌形成原电池反应,化学反应速率加快,原电池的负极反应为:Zn-2e-=Zn2+,正极反应为:2H++2e-=H2↑,
故答案为:Zn-2e-=Zn2+;2H++2e-=H2↑;
(3)对于溶液中的化学反应,影响反应速率的因素还有浓度、温度、催化剂以及固体表面积大小等,要加快上述实验中气体产生的速率,还可采取的措施有升高反应温度、适当增加硫酸的浓度、增加锌粒的表面积等,
故答案为: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;
(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V6=10ml,V9=17.5ml,V1=30ml,
故答案为:30;10;17.5;
②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:当加入的CuSO4溶液超过一定量时,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.

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(4)小题,首先V1、V6、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.

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