Question

(8分)使一定量Zn與100 ml 18.5 mol/L濃H₂SO₄充分反應，Zn完全溶解，同時生成標準狀況下氣體33.6L。將反應后溶液稀釋至1L，測得其c(H⁺) = 0.1mol/L。求：
(1)生成氣體的成分為：                              ；
（2）Zn的質量為          g；
（3）開始生成H₂時H₂SO₄的濃度為                 mol/L。（假設溶液體積無變化）

Answer 1

(1) SO₂，H₂（2分    (2) 97.5（3分）     (3) 12.5（3分）

考查根據化學反應方程式進行的有關計算。濃硫酸屬于氧化性酸，和鋅反應生成SO₂。但隨著反應的進行，硫酸的濃度會逐漸降低，當濃度降低到一定程度后，就變成稀硫酸。稀硫酸和鋅反應生成的是氫氣，即33.6L氣體是SO₂和氫氣的混合氣。反應前硫酸的物質的量是0.1L×18.5mol/L＝1.85mol，反應后硫酸的物質的量是，所以參加反應的硫酸是1.85mol－0.05mol＝1.8mol。33.6L氣體的物質的量是1.5mol，設混合氣中SO₂和氫氣的物質的量分別是x和y，則根據反應式可知
Zn＋2H₂SO₄(濃)ZnSO₄＋2H₂O＋SO₂↑      、           Zn＋H₂SO₄=ZnSO₄＋H₂↑
1mol  2mol                      1mol                   1mol  1mol        1mol
X     2x                       x                       y      y           y
所以有x＋y＝1.5mol和2x＋y＝1.8mol
解得x＝0.3mol  y＝1.2mol
所以鋅的質量是（x＋y）×65g/mol＝97.5g
當開始生成氫氣時溶液中的硫酸是1.85mol－2x＝1.25mol
所以濃度是12.5mol/L