Question

I．锌与稀硫酸的反应既是氧化还原反应，又是      反应（填“放热”或“吸热”，实验室可将该反应设计成原电池，应采用      作为负极材料，正极的电极反应式为                 ，若有1mol电子流过导线，理论上正极产生的气体在标准状况下的体积是              L。

II．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、Ag₂SO₄、K₂SO₄等4种溶液，可与实验中CuSO₄溶液起相似作用的是             ；

（3）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）；

（4）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。

①请完成此实验设计，其中：V₁=       ，V₆=       ，V₉=       ；

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

I．放热，Zn，2H++2e-==H2↑，11.2

II．（1）CuSO4与Zn反应产生的Cu与Zn形成Cu/Zn原电池，加快了氢气产生的速率

（2）Ag2SO4 （3）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

（4）①30，1017.5 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：I．锌与稀硫酸的反应既是氧化还原反应，又是放热反应。实验室可将该反应设计成原电池，由于锌失去电子，因此应采用锌作为负极材料，正极是氢离子放电，则正极的电极反应式为2H++2e-==H2↑；若有1mol电子流过导线，理论上正极产生0.5mol氢气，在标准状况下的体积是11.2L。

II．（1）CuSO4与Zn反应产生的Cu与Zn形成Cu/Zn原电池，从而加快了氢气产生的速率；

（2）由于锌不能置换出钠、Mg及K，且Na和K均是活泼的金属，锌能与硫酸银发生置换反应产生Ag，锌的金属性弱于银，可以构成Zn/Ag原电池，因此可与实验中CuSO4溶液起相似作用的是Ag2SO4；

（3）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、增加锌粒的比表面积等；

（4）①AB属于对照实验，所以V1=30ml。根据所加的饱和CuSO4溶液的体积变化趋势来分析，后者的体积总是前面的2倍，所以V6=10ml。要保证实验中硫酸的浓度相等，根据实验F中水的体积和饱和CuSO4溶液体积分析V9=20ml－2.5ml＝17.5ml。

②当加入的CuSO4溶液超过一定量时，会析出大量的金属铜覆盖在锌表面，阻止锌和硫酸的反应，因此氢气生成速率下降。

考点：考查反应热、原电池原理以及外界条件对反应速率影响的实验方案设计