Question

某同学在用稀硫酸与锌制取氢气的实验中，发现加入少量的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)硫酸铜溶液可以加快氢气生成速率的原因是___________；

(3)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__________；

(4)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)；

(5)为了进一步研究硫酸铜的量对氢气生成速率的影响，该同学设计了如下一系列的实验。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。

	A	B	C	D	E	F
4mol/L 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

CuSO4＋Zn=ZnSO4＋Cu Zn＋H2SO4=ZnSO4＋H2↑ CuSO4与Zn反应产生的Cu与Zn形成Cu－Zn原电池，加快了氢气生成的速率 Ag2SO4 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(答两种即可) 30 10 17.5 灰黑 暗红 当加入过量的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）因为Cu2＋的氧化性比H＋的强，所以加入硫酸铜，Zn先跟硫酸铜反应，反应完后再与酸反应，反应的有关方程式为Zn+CuSO4=ZnSO4+Cu、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CuZn微电池，加快了氢气产生的速率；

（3）因为Ag＋的氧化性比H＋的强，所以加入Ag2SO4，Zn先跟Ag2SO4反应，反应完后再与酸反应，Ag与Zn形成AgZn微电池，加快了氢气产生的速率，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、增加锌粒的比表面积等(答两种即可) ；

（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反应一段时间后，实验A中的金属锌表面被腐蚀，呈灰黑色，E中Zn能够置换出Cu附着在Zn表面，金属变为暗红色，故答案为：灰黑； 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。