Question

某同学在用锌与稀硫酸反应制取氢气的实验中，发现加入少量硫酸铜溶液可加快氢气生成的速率．请回答下列问题：
（1）上述实验中，发生的化学反应方程式有

 

（2）硫酸铜溶液加快氢气生成的速率的原因

 

（3）实验室现有Na₂SO₄、MgSO₄、HgSO₄、K₂SO₄等四种溶液，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生成的速率，还可以采取的措施有

 

（5）为了进一步研究硫酸铜的量和硫酸的浓度对氢气生成速率的影响，该同学设计如下一系列实验．将表中混合溶液分别加到6个盛有过量锌粒的反应瓶中，收集产生的气体，记录获得相同体积的气体所需时间．

混合溶液	A	B	C	D	E	F
4mol/L H2SO4/mL	30	V1	30	30	30	30
饱和CuSO4溶液/mL	0	0.5	2.5	5	V2	20
H2O/mL	20	19.5	V3	15	10	0

请完成实验设计，其中：V₁=

 

，V₂=

 

，V₃=

 

．

Answer 1

考点：化学反应速率的影响因素,反应速率的定量表示方法

专题：化学反应速率专题

分析：（1）锌较活泼，可与硫酸铜、硫酸等发生置换反应；
（2）硫酸铜溶液加快氢气生成的速率，原因是形成原电池反应；
（3）如形成原电池反应，所加硫酸盐对应的金属应比锌的活泼性弱；
（4）结合浓度、温度、催化剂等因素对反应速率的影响分析；
（5）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．

解答： 解：（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：置换出的铜与锌在硫酸中构成原电池，加快反应速率；
（3）Na₂SO₄、MgSO₄、HgSO₄、K₂SO₄等4种溶液中，能与锌发生置换反应且能形成原电池反应的只有HgSO₄，
故答案为：HgSO₄；
（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：升温，增加H₂SO₄浓度；
（5）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V₂=10ml，V₃=17.5ml，V₁=30ml．
故答案为：30；10；17.5．

点评：本题考查了影响化学反应速率的因素，并且融合了化学实验，形式新颖灵活，本题的易错点在于第（5）小题，首先V₁、V₂、V₃的求得要注意分析表中数据，题目难度中等．