Question

8．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）硫酸銅溶液可以加快氫氣生成速率的原因是CuSO₄與Zn反應(yīng)產(chǎn)生的Cu與Zn形成Cu-Zn原電池，加快了氫氣生成的速率．
（2）實(shí)驗(yàn)室中現(xiàn)有Na₂SO₄、MgSO₄、Ag₂SO₄、K₂SO₄等4種溶液，可與上述實(shí)驗(yàn)中CuSO₄溶液起相似作用的是Ag₂SO₄．
（3）要加快上述實(shí)驗(yàn)中氣體產(chǎn)生的速率，還可采取的措施有增加鋅的表面積；升高溫度或適當(dāng)增大硫酸的濃度等（答兩種）．
（4）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)瓶中，收集產(chǎn)生的氣體．記錄獲得相同體積的氣體所需時間．

實(shí)驗(yàn) 混合溶液	A	B	C	D	E	F
4mol•L-1 H2SO4/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=30，V₆=10，V₉=17.5；
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：當(dāng)加入一定量的硫酸銅后，生成的單質(zhì)銅會沉積在鋅的表面，降低了鋅與溶液的接觸面積．

Answer 1

分析 （1）Zn和硫酸的反應(yīng)中加入少量的CuSO₄溶液，能置換出一定量Cu，在溶液中形成Cu/Zn原電池，原電池反應(yīng)比化學(xué)反應(yīng)速率快；
（2）所給四種溶液中只Zn只能置換出Ag；
（3）從影響反應(yīng)速率的因素分析；
（4）①為保證實(shí)驗(yàn)有對比性，只能逐漸改變一個變量分析，CuSO₄溶液體積逐漸增多，故H₂SO₄的量應(yīng)相等均為30mL，水的量減小，但每組實(shí)驗(yàn)中CuSO₄與水的體積之和應(yīng)相等；
②生成的單質(zhì)Cu會沉積在Zn的表面，影響了反應(yīng)速率．

解答 解：（1）Zn和硫酸的反應(yīng)中加入少量的CuSO₄溶液，能置換出一定量Cu，在溶液中形成Cu/Zn原電池，而加快化學(xué)反應(yīng)速率，
故答案為：CuSO₄與Zn反應(yīng)產(chǎn)生的Cu與Zn形成Cu-Zn原電池，加快了氫氣生成的速率；
（2）所給四種溶液中只Zn只能置換出Ag，即Ag₂SO₄與CuSO₄溶液具有相似的作用，故答案為：Ag₂SO₄；
（3）為加快Zn和硫酸的反應(yīng)速率可從升溫、適當(dāng)增大硫酸的濃度、增大鋅的比表面積等角度考慮，故答案為：增加鋅的表面積；升高溫度或適當(dāng)增大硫酸的濃度等；
（4）①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(xiàn)組中硫酸銅20ml，水為0，那么總量為20ml，所以V₆=10ml，V₉=17.5ml，V₁=30ml．
故答案為：30；10；17.5．
②因?yàn)殇\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，
故答案為：當(dāng)加入一定量的硫酸銅后，生成的單質(zhì)銅會沉積在鋅的表面，降低了鋅與溶液的接觸面積．

點(diǎn)評 本題主要考查影響化學(xué)反應(yīng)速率的因素，并結(jié)合數(shù)據(jù)分析CuSO₄溶液對化學(xué)反應(yīng)速率的影響等．側(cè)重考查考生運(yùn)用所學(xué)知識靈活作答，根據(jù)實(shí)驗(yàn)分析問題的思維能力，題目難度不大．