可设计成原电池的化学反应具备的条件为：                。

某同学在用如图装置做电化学实验时$\rm ($供选择的电极材料有纯铜片和纯锌片。$\rm )$，发现加入一定量$\rm CuSO_{4}$过后可以增加$\rm H_{2}$反应速率

自发进行的氧化还原反应

原电池是将化学能转化为电能的装置，要将反应设计为原电池，相应的化学反应具备的条件为自发进行的氧化还原反应；

硫酸铜溶液可以加快氢气生成速率的原因是                。

$\\rm CuSO_{4}$与$\\rm Zn$反应产生的$\\rm Cu$与$\\rm Zn$以及硫酸溶液形成$\\rm Cu/Zn$原电池，加快了氢气产生的速率

向$\rm H_{2}SO_{4}$溶液中适当加入一定量$\rm CuSO_{4}$溶液后，$\rm Zn$与$\rm CuSO_{4}$溶液发生置换反应：$\rm Zn+CuSO_{4}=ZnSO_{4}+Cu$，$\rm CuSO_{4}$与$\rm Zn$反应产生的$\rm Cu$与$\rm Zn$以及硫酸溶液形成$\rm Cu/Zn$原电池，从而加快了氢气产生的速率；

当量筒中收集到$\rm 336\;\rm mL($标准状况下$\rm )$气体时，通过导线的电子的物质的量为                ，此时                $\rm ($选填“$\rm a$”或“$\rm b$”$\rm )$电极质量减少                $\rm g$。

$\\rm 0.03\\;\\rm mol$；$\\rm a$；$\\rm 0.975$

在正极$\rm Cu$上发生反应：$\rm 2H^{+}+2e^{-}=H_{2}↑$，${ n\rm(e^{-})}=2n\rm(H_{2})=2\times \dfrac{{0}{.336\;\rm L}}{{22}{.4\;\rm L/mol}}\rm =0.03\;\rm mol$；

根据图示可知：在$\rm b$电极上$\rm H^{+}$得到电子变为$\rm H_{2}$逸出，用排水方法进行收集，因此$\rm b$电极为正极，由于电极活动性：$\rm Zn\gt Cu$，所以$\rm b$电极是$\rm Cu$电极，$\rm a$电极为$\rm Zn$电极，$\rm Zn$为负极，发生反应：$\rm Zn-2e^{-}=Zn^{2+}$，故$\rm a$电极质量会不断减少；根据同一闭合回路中电子转移数目相等，则$ { n\rm(Zn)}= n\rm(H_{2})=\dfrac{{0}{.336\;\rm L}}{{22}{.4\;\rm L/mol}}\rm =0.015\;\rm mol$，$ m\rm(Zn)=0.015\;\rm mol\times 65\;\rm g/mol=0.975\;\rm g$；

为了进一步研究硫酸铜的用量对氢气生成速率的影响，该同学设计了如表一系列实验。将表中所给的混合溶液分别加到$\rm 6$个盛有过量$\rm Zn$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。$\rm ($假设混合溶液总体积等于混合前各溶液的体积之和$\rm )$

请完成此实验设计，其中：$V_{3}=$                ，$V_{8}=$                。

$\\rm 30$；$\\rm 19$

要研究硫酸铜的用量对氢气生成速率的影响，则$\rm H_{2}SO_{4}$溶液的浓度应该相同，所以$ V_{1}=V_{2}=V_{3}=V_{4}=V_{5}=30\;\rm mL$，混合溶液总体积应该相同，根据实验$\rm F$可知，$ V_总 =30\;\rm mL+20\;\rm mL+0\;\rm mL=50\;\rm mL$，所以对于实验$\rm B$，$ V_{8}=50\;\rm mL-30\;\rm mL-1\;\rm mL=19\;\rm mL$；

该同学最后得出的结论为：当加入少量$\rm CuSO_{4}$溶液时，生成氢气的速率会大大提高。但当加入的$\rm CuSO_{4}$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：                。

当加入一定量的$\\rm CuSO_{4}$后，生成的$\\rm Cu$会沉积在$\\rm Zn$的表面，降低了$\\rm Zn$与溶液的接触面积，使得生成氢气的速率下降

该同学最后得出的结论为：当加入少量$\rm CuSO_{4}$溶液时，生成氢气的速率会大大提高。但当加入的$\rm CuSO_{4}$溶液超过一定量时，生成氢气的速率反而会下降。这是由于当加入大量$\rm CuSO_{4}$溶液时，生成的$\rm Cu$会沉积在$\rm Zn$的表面，降低了$\rm Zn$与溶液的接触面积，使得生成氢气的速率下降；

若实验$\rm A$测得收集到产生$\rm H_{2}$体积为$\rm 448\;\rm mL($标准状况下$\rm )$时所需的时间为$5$分钟，则化学反应速率$ v\rm(H_{2}SO_{4})=$                $\rm ($忽略反应前后溶液体积变化$\rm )$。

$\\rm 0.08\\;\\rm mol·L^{-1}·min^{-1}$

对于实验$\rm A$，$n\rm (H_{2})=\dfrac{{0}{.448\;\rm L}}{{22}{.4\;\rm L/mol}}\rm =0.02\;\rm mol$，根据反应方程式：$\rm Zn+H_{2}SO_{4}=ZnSO_{4}+H_{2}↑$，可知${ n\rm (H_{2}SO_{4})}=n\rm (H_{2})=0.02\;\rm mol$，溶液总体积是$\rm 50\;\rm mL$，反应时间是$\rm 5\;\rm min$，则$ v\rm (H_{2}SO_{4})=\dfrac{{0}{.02\;\rm mol}}{{0}{.05\;\rm L}\times {5\;\rm min}}\rm =0.08\;\rm mol·L^{-1}·min^{-1}$；

依据工业上离子交换膜法制烧碱的原理，用如图所示装置电解$\rm K_{2}SO_{4}$溶液。

该电解槽中，通过阴离子交换膜的离子数                $\rm ($选填“$\rm \gt $”、“$\rm \lt $”或“$\rm =$”$\rm )$通过阳离子交换膜的离子数；图中$\rm a$、$\rm b$、$\rm c$、$\rm d$分别表示有关溶液的$\rm pH$，则$\rm a$、$\rm b$、$\rm c$、$\rm d$由大到小的顺序为                。

$\\rm \\lt $；$\\rm d\\gt c\\gt a\\gt b$

在电解池工作时，在阳极上，溶液中水电离产生$\rm OH^{-}$失去电子变为$\rm O_{2}$逸出，发生反应：$\rm 2H_{2}O-4e^{-}=4H^{+}+O_{2}↑$，$\rm OH^{-}$放电，导致阳极室$\rm H^{+}$浓度增大，$\rm K_{2}SO_{4}$溶液中$\rm {SO}_{4}^{{2-}}$通过阴离子交换膜进入到阳极室，使$\rm H_{2}SO_{4}$浓度增大，溶液酸性增强，溶液酸性越强，溶液$\rm pH$就越小，所以$\rm H_{2}SO_{4}$溶液$\rm pH$：$\rm a\gt b$；在阴极室的阴极上，水电离产生的$\rm H^{+}$放电产生$\rm H_{2}$，发生反应：$\rm 2H_{2}O+2e^{-}=H_{2}↑+2OH^{-}$，$\rm H^{+}$放电，导致阴极室$\rm OH^{-}$浓度增大，为维持电中性，$\rm K_{2}SO_{4}$溶液中$\rm K^{+}$会通过阳离子交换膜进入到阴极室，使$\rm KOH$溶液浓度增大，溶液的碱性增强。溶液碱性越强，溶液的$\rm pH$就越大，所以溶液$\rm pH$：$\rm d\gt c$。在室温下，碱性溶液的$\rm pH$大于$\rm 7$，酸性溶液$\rm pH$小于$\rm 7$，因此$\rm a$、$\rm b$、$\rm c$、$\rm d$由大到小的顺序为：$\rm d\gt c\gt a\gt b$；

由于同一闭合回路中电子转移数目相等，$\rm 1$个$\rm {SO}_{4}^{ {2-}}$带$\rm 2$个单位负电荷，而$\rm 1$个$\rm K^{+}$带有$\rm 1$个单位正电荷，要维持溶液呈电中性，因此 电解池工作时通过阴离子交换膜的$\rm {SO}_{4}^{ {2-}}$离子数小于通过阳离子交换膜的$\rm K^{+}$离子数。