Question

【題目】I．鋅與稀硫酸的反應(yīng)既是氧化還原反應(yīng)，又是 反應(yīng)（填“放熱”或“吸熱”，實(shí)驗(yàn)室可將該反應(yīng)設(shè)計(jì)成原電池，應(yīng)采用 作為負(fù)極材料，正極的電極反應(yīng)式為 ，若有1mol電子流過導(dǎo)線，理論上正極產(chǎn)生的氣體在標(biāo)準(zhǔn)狀況下的體積是 L。

II．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 ；

（2）實(shí)驗(yàn)室中現(xiàn)有Na2SO4、MgSO4、Ag2SO4、K2SO4等4種溶液，可與實(shí)驗(yàn)中CuSO4溶液起相似作用的是 ；

（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 （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(gè)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(shí)間。

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

②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溶液超過一定量時(shí)，生成氫氣的速率反而會(huì)下降。請分析氫氣生成速率下降的主要原因 。

Answer 1

【答案】I．放熱，Zn，2H++2e-==H2↑，11.2

II．（1）CuSO4與Zn反應(yīng)產(chǎn)生的Cu與Zn形成Cu/Zn原電池，加快了氫氣產(chǎn)生的速率

（2）Ag2SO4 （3）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

（4）①30，1017.5 ②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】

試題分析：I．鋅與稀硫酸的反應(yīng)既是氧化還原反應(yīng)，又是放熱反應(yīng)。實(shí)驗(yàn)室可將該反應(yīng)設(shè)計(jì)成原電池，由于鋅失去電子，因此應(yīng)采用鋅作為負(fù)極材料，正極是氫離子放電，則正極的電極反應(yīng)式為2H++2e-==H2↑；若有1mol電子流過導(dǎo)線，理論上正極產(chǎn)生0.5mol氫氣，在標(biāo)準(zhǔn)狀況下的體積是11.2L。

II．（1）CuSO4與Zn反應(yīng)產(chǎn)生的Cu與Zn形成Cu/Zn原電池，從而加快了氫氣產(chǎn)生的速率；

（2）由于鋅不能置換出鈉、Mg及K，且Na和K均是活潑的金屬，鋅能與硫酸銀發(fā)生置換反應(yīng)產(chǎn)生Ag，鋅的金屬性弱于銀，可以構(gòu)成Zn/Ag原電池，因此可與實(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；

（4）①AB屬于對照實(shí)驗(yàn)，所以V1=30ml。根據(jù)所加的飽和CuSO4溶液的體積變化趨勢來分析，后者的體積總是前面的2倍，所以V6=10ml。要保證實(shí)驗(yàn)中硫酸的濃度相等，根據(jù)實(shí)驗(yàn)F中水的體積和飽和CuSO4溶液體積分析V9=20ml－2.5ml＝17.5ml。

②當(dāng)加入的CuSO4溶液超過一定量時(shí)，會(huì)析出大量的金屬銅覆蓋在鋅表面，阻止鋅和硫酸的反應(yīng)，因此氫氣生成速率下降。