Question

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）硫酸铜溶液可以加快氢气生成速率的原因是_________；

（2）实验室中现有Na₂SO₄、MgSO₄、HgSO₄、K₂SO₄等4种溶液，可与实验中CuSO₄溶液起相似作用的是__________；

（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粒的反应瓶中，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
4mol·L^-1H2SO4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=______mL，V₉=_____mL；

②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_____________________________。

Answer

（1）CuSO4与Zn反应生成的Cu与Zn形成Cu/Zn原电池，加快反应；

（2）HgSO4；（3）①30，17.5；②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】

试题分析：（1）硫酸铜溶液加快氢气生成的速率的原因置换出的铜与锌在硫酸中构成原电池，Zn作负极，Cu作正极，故使反应速率大大加快；（2） 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；（3） ①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V1=30ml ；V9=20ml-2.5mL=17.5mL；②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，主要原因是当加入一定量的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，使反应速率大大降低。

考点：考查原电池反应原理的应用、影响化学反应速率的因素及化学实验方案的设计及评价的知识。