Question

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(qǐng)回答下列問題:

(1)上述實(shí)驗(yàn)中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式有 　________________________________; 

(2)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　　　　　　　　　　　　(答兩種); 

(3)為了進(jìn)一步研究硫酸銅的量對(duì)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(gè)盛有過(guò)量Zn粒的反應(yīng)容器中,收集產(chǎn)生的氣體,記錄獲得相同體積的氣體所需時(shí)間。

　　　　　　實(shí)驗(yàn)

混合溶液　　　　　ABCDEF

4 mol·L-1 H2SO4溶液/mL30V1V2V3V4V5

飽和CuSO4溶液/mL00.52.55V620

H2O/mLV7V8V9V10100

 

①請(qǐng)完成此實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì),其中:V1=　　　　,V6=　　　　,V9=　　　　; 

②反應(yīng)一段時(shí)間后,實(shí)驗(yàn)A中的金屬呈　　　　色,實(shí)驗(yàn)E中的金屬呈　　　　色; 

③該同學(xué)最后得出的結(jié)論為:當(dāng)加入少量CuSO4溶液時(shí),生成氫氣的速率會(huì)大大提高。但當(dāng)加入的CuSO4溶液超過(guò)一定量時(shí),生成氫氣的速率反而會(huì)下降。請(qǐng)分析氫氣生成速率下降的主要原因　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 

 

Answer 1

(1)Zn+CuSO4ZnSO4+Cu

Zn+H2SO4ZnSO4+H2↑

(2)升高反應(yīng)溫度、適當(dāng)增加硫酸的濃度、增加鋅粒的比表面積等

(3)①30　10　17.5

②灰黑　暗紅

③當(dāng)加入一定量的CuSO4后,生成的單質(zhì)Cu會(huì)沉積在Zn的表面,降低了Zn與溶液的接觸面積

【解析】(1)分析實(shí)驗(yàn)中涉及的物質(zhì):Zn、CuSO4、H2SO4,其中能發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)有2個(gè):Zn+CuSO4ZnSO4+Cu,Zn+H2SO4ZnSO4+H2↑。

(2)根據(jù)影響化學(xué)反應(yīng)速率的外界因素,則加快反應(yīng)速率的方法還有:增大反應(yīng)物濃度,升高溫度,使用催化劑,增大鋅粒的比表面積等。注意H2SO4濃度不能過(guò)大,濃硫酸與Zn反應(yīng)不生成H2。

(3)若研究CuSO4的量對(duì)H2生成速率的影響,則實(shí)驗(yàn)中除CuSO4的量不同之外,其他物質(zhì)的量均相同,則V1=V2=V3=V4=V5=30 mL,最終溶液總體積相同,由實(shí)驗(yàn)F可知,溶液的總體積均為50 mL,則V6=10 mL,V9=17.5 mL。隨著CuSO4的量增大,則附著在Zn片表面的Cu會(huì)越來(lái)越多,當(dāng)Cu完全附蓋Zn片時(shí),Zn不能與H2SO4接觸,則H2生成速率會(huì)減慢,且Zn片表面的Cu為暗紅色。