Question

【題目】某同學(xué)在用稀硫酸與鋅制取氫氣的實(shí)驗(yàn)中，發(fā)現(xiàn)加入少量硫酸銅溶液可加快氫氣的生成速率。請回答下列問題：

(1)上述實(shí)驗(yàn)中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式有__。

(2)為了進(jìn)一步研究硫酸銅的量對氫氣生成速率的影響，該同學(xué)設(shè)計(jì)了如下一系列實(shí)驗(yàn)。將表中所給的混合溶液分別加入到6個盛有過量Zn粒的反應(yīng)容器中，收集產(chǎn)生的氣體，記錄獲得相同體積的氣體所需時間。

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

①請完成此實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，其中：V1=__，V6=__，V9=__；

②該同學(xué)最后得出的結(jié)論為：當(dāng)加入少量CuSO4溶液時，生成氫氣的速率會大大提高。但當(dāng)加入的CuSO4溶液超過一定量時，生成氫氣的速率反而會下降。請分析氫氣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 當(dāng)加入一定量的CuSO4后，生成的單質(zhì)Cu會沉積在Zn的表面，降低了Zn與溶液的接觸面積

【解析】

鋅和硫酸銅發(fā)生置換反應(yīng)置換出銅單質(zhì)，要對比試驗(yàn)效果，那么除了反應(yīng)的物質(zhì)的量不一樣以外，要保證其它條件相同，而且是探究硫酸銅量的影響，那么每組硫酸的量要保持相同，六組反應(yīng)的總體積也應(yīng)該相同。從反應(yīng)生成銅的角度分析。

(1)鋅為活潑金屬，加入硫酸銅，鋅與硫酸銅反應(yīng)生成硫酸鋅和銅，發(fā)生反應(yīng)：Zn+CuSO4=ZnSO4+Cu，加入稀硫酸反應(yīng)生成硫酸鋅和氫氣，反應(yīng)的化學(xué)方程式為：Zn+H2SO4=ZnSO4+H2↑；

(2)要對比試驗(yàn)效果，那么除了反應(yīng)的物質(zhì)的量不一樣以外，要保證其它條件相同，而且是探究硫酸銅量的影響，那么每組硫酸的量要保持相同，六組反應(yīng)的總體積也應(yīng)該相同，A組中硫酸為30ml，那么其它組硫酸量也都為30ml，而硫酸銅溶液和水的總量應(yīng)相同，F組中硫酸銅20ml，水為0，那么總量為20ml，所以V1=30ml ，V6=10ml，V9=17.5ml；

(3)鋅與稀硫酸反應(yīng)過程中加入硫酸銅會形成原電池反應(yīng)，加快反應(yīng)速率，銅離子的氧化性強(qiáng)于氫離子，鋅會先與硫酸銅反應(yīng)，直至硫酸銅反應(yīng)完才與硫酸反應(yīng)生成氫氣，硫酸銅量較多時，反應(yīng)時間較長，而且生成的銅會附著在鋅片上，會阻礙鋅片與硫酸繼續(xù)反應(yīng)，氫氣生成速率下降。