Question

某同学在用稀硫酸与锌反应制取氢气的实验中，发现加入少量硫酸铜溶液可以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） 硫酸铜溶液可以加快氢气生成速率的原因：__________________；

（3） 实验中现有Na₂SO₄、MgSO₄、 Ag₂SO₄、 K₂SO₄四种溶液，可与上述实验中CuSO₄溶液起相似作用的是：________；

（4） 要加快上述实验中气体产生的速率，还可以采取的措施有：

_____________________、___________________________（举两种）。

（5） 为了进一步研究硫酸铜的量对氢气生成速率的影响，该同学设计了如下的一系列的实验。将表中所给的混合溶液分别加到6个盛有过量锌粒的反应瓶中，收集产生的气体，记录获得相同体积气体所需要的时间。

①请完成此实验设计，其中：V₁ =____；   V₆ = ____；   V₉=____；

②反应一段时间后，实验E中的金属呈____色；

③该同学最后得出结论为：当加入少量硫酸铜溶液时，生成氢气的速率会大大提高，但当加入的硫酸铜溶液超过一定量时，生成氢气的速率反而下降。请分析氢气生成速率下降的主要原因：______________________________________；

Answer

Zn+CuSO4=ZnSO4+Cu Zn+H2SO4=ZnSO4+H2↑ 锌置换出的铜附着在锌上，并与稀硫酸构成原电池，使反应加快 Ag2SO4 升高反应温度，适当提高硫酸的浓度，用锌粉替代锌粒（选二作答） 30 10 17.5 暗红色 等 当硫酸铜溶液超过一定量时，生成的铜沉积在锌的表面上，降低了锌与溶液的接触面积

【解析】（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，故答案为：CuSO4 与Zn反应产生的 Cu 与Zn形成铜锌原电池，加快了氢气产生的速率；（3）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，故答案为：Ag2SO4；（4）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、增加锌粒的表面积等；（5）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锌与铜离子反应生成的铜单质附着在锌粒的表现灰黑，铜为红色金属，因此当铜积累到一定量后，锌粒表面呈红色，故答案为： 暗红；③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：当加入一定量的硫酸铜后，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。

点睛：本题主要考查影响化学反应速率的因素，并结合数据分析CuSO4溶液对化学反应速率的影响等，侧重考查考生运用所学知识灵活作答，根据实验分析问题的思维能力，题目难度不大。解题关键：Zn和硫酸的反应中加入少量的CuSO4溶液，能置换出一定量Cu，在溶液中形成Cu/Zn原电池，原电池反应比化学反应速率快。