Question

鋅與不同濃度的硫酸反應時，硫酸可以被還原為SO₂，也可被還原為氫氣．為了驗證這一事實，某同學擬用如圖裝置進行實驗（實驗時壓強為101kPa，溫度為0℃）：
（1）若在燒瓶放入1.30g鋅粒，與c mol/L H₂SO₄反應，為保證實驗結論的可靠，在洗氣瓶中加入1 mol/L NaOH溶液的體積V≥

 

mL，量氣管的適宜規(guī)格是

 

 （選填“200mL”、“400mL”或“500mL”）
（2）若1.30g鋅粒完全溶解，氫氧化鈉洗氣瓶增重1.28g，則發(fā)生反應的化學方程式為：

 

．
（3）若燒瓶中投入a g鋅且完全反應，氫氧化鈉洗氣瓶增重b g，量氣瓶中收集到V mL氣體，則有：

a

65

mol=

b

64+V

mol+

V

22400

mol，依據(jù)的原理是

 

．
（4）若在燒瓶中投入d g鋅，加入一定量的c mol/L濃硫酸V L，充分反應后鋅有剩余，測得氫氧化鈉洗氣瓶增重m g，則整個實驗過程產(chǎn)生的氣體中，

n(H2)

n(SO2)

=

 

（用含字母的代數(shù)式表示）．

Answer 1

考點：濃硫酸的性質實驗

專題：實驗題

分析：（1）根據(jù)鋅的質量計算生成氣體的體積，從而確定氫氧化鈉的體積和量氣管的適宜規(guī)格；
（2）根據(jù)氫氧化鈉的性質分析增重的原因，并寫出相應的化學反應方程式；
（3）根據(jù)氧化還原反應的特點分析；
（4）根據(jù)氫氧化鈉洗氣瓶增重的量求出反應的硫酸的物質的量，硫酸總量減去生成二氧化硫需要的硫酸的量即為生成氫氣的硫酸的量，繼而求出生成氣體的物質的量．

解答： 解：（1）為保證實驗結論的可靠，在洗氣瓶中加入1mol/L NaOH溶液除去二氧化硫，
         Zn+2H₂SO₄（濃）=ZnSO₄+SO₂↑+2H₂O
         1                     1
      

1.30g

65g/mol

                 0.02mol
    SO₂ +NaOH=NaHSO₃；
  0.02mol 0.02mol 
需要1mol/L NaOH溶液的體積最少為

0.02mol

1mol/L

=0.02L，即V≥20ml；
          Zn+H₂SO₄=ZnSO₄+H₂↑
        1mol            22.4L      
        

1.30g

65g/mol

       0.448L
0.448L=448mL，故選500mL的量筒，
故答案為：20；500mL；
（2）氫氧化鈉是堿，能吸收酸性氣體，氫氧化鈉洗氣瓶增重說明有酸性氣體生成，當鋅和硫酸反應時，鋅作還原劑，硫酸作氧化劑，被還原為二氧化硫，由（1）計算可知，1.30g鋅和硫酸反應若只生成二氧化硫，共生成0.02mol，質量為0.02mol×64g/mol=1.28g，和氫氧化鈉增重吻合，故發(fā)生反應的化學方程式為：
Zn+2H₂SO₄（濃）

△   .

ZnSO₄+SO₂↑+2H₂O，
故答案為：Zn+2H₂SO₄（濃）

△   .

ZnSO₄+SO₂↑+2H₂O；
（3）根據(jù)氧化還原反應中得失電子數(shù)相等列出式子．若燒瓶中投入a g鋅且完全反應，氫氧化鈉洗氣瓶增重b g，量氣瓶中收集到Vml氣體，
則依據(jù)化學反應方程式：Zn+2H₂SO₄（濃）=ZnSO₄+SO₂↑+2H₂O、Zn+H₂SO₄=ZnSO₄+H₂↑，
由電子守恒列式計算有：ag/65g?mol^-1×2=

bg

64g/mol

×2+

VmL

22400mL/mol

×2，
得到

a

65

=

b

64

+

V

22400

，故答案為：得失電子守恒；
（4）若在燒瓶中投入d g鋅，加入一定量的c mol/L 濃硫酸V L，充分反應后鋅有剩余，測得氫氧化鈉洗氣瓶增重mg，
Zn+2H₂SO₄（濃）=ZnSO₄+SO₂↑+2H₂O
    2mol             1mol   
    

m

32

mol          

m

64

mol    
 生成二氧化硫需要的硫酸為

m

32

mol；
  Zn+H₂SO₄=ZnSO₄+H₂↑
     1mol       1mol   
   （cV-

m

32

）mol （cV-

m

32

）mol

n(H2)

n(SO2)

=

cV- m 32

m 64

=

64cV-2m

m

，
故答案為：

64cV-2m

m

．

點評：本題考查了濃硫酸的性質和排氣量氣裝置，要注意的是鋅和硫酸的反應，硫酸濃度不同時，鋅和硫酸反應的生成物不同，表現(xiàn)氧化性的元素也不同，題目難度中等，計算較多，注意注意把握實驗原理和守恒原理的應用．