题目

题型：不详难度：来源：

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。

实验 混合溶液	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　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 

答案

(1)Zn+CuSO₄ZnSO₄+Cu
Zn+H₂SO₄ZnSO₄+H₂↑
(2)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
(3)①30　10　17.5
②灰黑　暗红
③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)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" mL,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" mL,V₉="17.5" mL。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。