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）硫酸铜溶液可以加快氢气生成速率的原因是_______________________。

（2）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____________。

（3）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)。

（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。

实验 混合溶液	A	B	C	D	E	F
4 mol·L^－^1 H2SO4/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）CuSO4与Zn反应产生的Cu与Zn形成Cu—Zn原电池，加快了氢气产生的速率

（2）Ag2SO4 （3）升高反应温度、适当增加硫酸的浓度、增加锌粒的表面积等

（4）①30 10 17.5②加入的CuSO4较多时，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

【解析】

试题分析：（1）锌为活泼金属，加入硫酸铜，发生Zn+CuSO4=ZnSO4+Cu，置换出铜，CuSO4与Zn反应产生的Cu与Zn形成Cu—Zn原电池，加快了氢气产生的速率。

（2）Na2SO4、MgSO4、Ag2SO4、K2SO4等4种溶液中，能与锌发生置换反应且能形成原电池反应的只有Ag2SO4。

（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。

（4）①要研究硫酸铜的量对氢气生成速率的影响，必须做对比实验，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。

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，则加入的CuSO4较多时，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，导致氢气的生成速率下降。

【考点定位】考查影响化学反应速率的因素。

【名师点睛】本题考查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，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。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，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。