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）上述实验中发生反应的化学方程式有_________________________________；

（2）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)；

（3）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
4 mol·L^-1 H2SO4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反应一段时间后，实验A中的金属呈____色，实验E中的金属呈____色； 

③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

Zn+CuSO4ZnSO4+Cu，Zn+H2SO4ZnSO4+H2↑ 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 30 10 17.5 灰黑 暗红 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】

（1）锌较活泼，可与硫酸铜、硫酸等发生置换反应；

（2）根据影响化学反应速率的外界因素分析；

（3）①为保证实验有对比性，只能逐渐改变一个变量分析，CuSO4溶液体积逐渐增多，故H2SO4的量应相等均为30mL，水的量减小，但每组实验中CuSO4与水的体积之和应相等；

②随着CuSO4的量增大，则附着在Zn片表面的Cu会越来越多。反应一段时间后，实验A中的金属呈灰黑色，实验E中的金属呈暗红色；

③生成的单质Cu会沉积在Zn的表面，影响了反应速率；

（1）分析实验中涉及的物质：Zn、CuSO4、H2SO4，其中能发生的化学反应有2个：Zn+CuSO4ZnSO4+Cu，Zn+H2SO4ZnSO4+H2↑。

（2）根据影响化学反应速率的外界因素，则加快反应速率的方法还有：增大反应物浓度，升高温度，使用催化剂，增大锌粒的比表面积等。注意H2SO4浓度不能过大，浓硫酸与Zn反应不生成H2。

（3）若研究CuSO4的量对H2生成速率的影响，则实验中除CuSO4的量不同之外，其他物质的量均相同，则V1=V2=V3=V4=V5=30，最终溶液总体积相同，由实验F可知，溶液的总体积均为50 mL，则V6=10，V9=17.5。随着CuSO4的量增大，则附着在Zn片表面的Cu会越来越多，当Cu完全附盖Zn片时，Zn不能与H2SO4接触，则H2生成速率会减慢，且Zn片表面的Cu为暗红色。