Question

18．不同濃度的硫酸與鋅反應(yīng)時(shí)，硫酸可以被還原為SO₂，也可被還原為氫氣．為了驗(yàn)證這一事實(shí)，某同學(xué)擬用下圖裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)（實(shí)驗(yàn)時(shí)壓強(qiáng)為10lkPa，溫度為0℃）．

（1）若在燒瓶中放入1.30g鋅粒，與c mol/L H₂SO₄反應(yīng)，為保證實(shí)驗(yàn)結(jié)論的可靠，量氣管的適宜規(guī)格是C．
A．200mL   B．400mL    C．500mL
（2）若1.30g鋅粒完全溶解，氫氧化鈉洗氣瓶增重l.28g，則圓底燒瓶中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為：Zn+2H₂SO₄（濃）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$ZnSO₄+SO₂↑+2H₂O
（3）若燒瓶中投入a g鋅且完全反應(yīng)，氫氧化鈉洗氣瓶增重b g．量氣瓶中收集到VmL氣體，則有：ag/65g•mol^-1=bg/64g•mol^-1+V mL/22400mL•mol^-1，依據(jù)的原理是得失電子守恒．
（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(yīng)后鋅有剩余，測得氫氧化鈉洗氣瓶增重mg，則整個(gè)實(shí)驗(yàn)過程產(chǎn)生的氣體中，n（H₂）/n（SO₂）=$\frac{64cV-2m}{m}$（用含字母的代數(shù)式表示）．若撤走盛有無水氯化鈣的U型管，$\frac{n（{H}_{2}）}{n（S{O}_{2}）}$的數(shù)值將偏�。ㄌ钇�大、偏小或無影響）
（5）反應(yīng)結(jié)束后，為了準(zhǔn)確地測量氣體體積，量氣管在讀數(shù)時(shí)應(yīng)注意：
①待冷卻至室溫才開始讀數(shù)；
②讀數(shù)前使量氣管左右液面相平；
③視線與量氣管中液面的凹液面最低點(diǎn)在同一水平面．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)鋅的質(zhì)量計(jì)算生成氣體的體積，從而確定量氣管的適宜規(guī)格；
（2）根據(jù)氫氧化鈉的性質(zhì)分析增重的原因，并寫出相應(yīng)的化學(xué)反應(yīng)方程式，分析裝置中氣體流向不能全部被吸收分析判斷；
（3）根據(jù)氧化還原反應(yīng)的特點(diǎn)分析，1 mol鋅無論用來產(chǎn)生SO₂ 還是產(chǎn)生氫氣都是1 mol鋅對應(yīng)1 mol氣體；
（4）根據(jù)氫氧化鈉洗氣瓶增重的量求出反應(yīng)的硫酸的物質(zhì)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(zhì)的量；根據(jù)無水氯化鈣的作用分析；
（5）①根據(jù)化學(xué)反應(yīng)與反應(yīng)熱的關(guān)系分析；②根據(jù)溶液的讀數(shù)方法分析；③視線的位置分析．

解答 解：（1）設(shè)生成的氫氣為X
Zn+H₂SO₄=ZnSO₄+H₂↑
1mol         22.4L
$\frac{1.30g}{65g/mol}$      x
x=$\frac{1.30g}{65g/mol}$×22.4L=0.448L=448mL
故選C；
（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(dāng)鋅和硫酸反應(yīng)時(shí)，鋅作還原劑，硫酸作氧化劑，被還原為二氧化硫，反應(yīng)為Zn+2H₂SO₄（濃）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$ZnSO₄+SO₂↑+2H₂O，
故答案為：Zn+2H₂SO₄（濃）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$ZnSO₄+SO₂↑+2H₂O；
（3）根據(jù)氧化還原知識或根據(jù)方程式，1 mol鋅無論用來產(chǎn)生SO₂ 還是產(chǎn)生氫氣都是1 mol鋅對應(yīng)1 mol氣體，根據(jù)氧化還原反應(yīng)中得失電子數(shù)相等列出式子，a g/65g•mol^-1=b g/64g•mol^-1+（V₂-V₁）ml/22400ml•mol^-1，
故答案為：得失電子守恒；
（4）根據(jù)Zn+2H₂SO₄（濃）=ZnSO₄+SO₂↑+2H₂O
        2mol              1mol
        $\frac{m}{32}$mol            $\frac{m}{64}$mol
可知生成二氧化硫需要的硫酸為 $\frac{m}{32}$mol；
根據(jù)Zn+H₂SO₄=ZnSO₄+H₂↑，氫氣的物質(zhì)的量與鋅的相同為（CV-$\frac{m}{32}$）mol，
$\frac{n（{H}_{2}）}{n（S{O}_{2}）}$=$\frac{cV-\frac{m}{32}}{\frac{m}{64}}$=$\frac{64cV-2m}{m}$；
若撤走盛有無水氯化鈣的U型管，混合氣體中的水蒸氣進(jìn)入氫氧化鈉溶液，導(dǎo)致洗氣瓶增重量增大，所以計(jì)算時(shí)二氧化硫的物質(zhì)的量增大，氫氣與二氧化硫的物質(zhì)的量之比偏小，
故答案為：$\frac{64cV-2m}{m}$；偏小；
（5）因?yàn)樵摲磻?yīng)是放熱反應(yīng)，隨著反應(yīng)的進(jìn)行，溶液的溫度逐漸升高，生成的氣體溫度高于標(biāo)況下溫度，溫度對氣體體積有影響，所以要待冷卻至室溫才開始讀數(shù)；在讀數(shù)時(shí)，如果俯視或仰視都會造成誤差，所以讀數(shù)時(shí)眼睛視線與液面最低處相平，
故答案為：①待冷卻至室溫才開始讀數(shù)；②讀數(shù)前使量氣管左右液面相平；③視線與量氣管中液面的凹液面最低點(diǎn)在同一水平面．

點(diǎn)評 本題考查性質(zhì)實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)，涉及排氣量氣裝置，要注意的是鋅和硫酸的反應(yīng)，硫酸濃度不同時(shí)，鋅和硫酸反應(yīng)的生成物不同，表現(xiàn)氧化性的元素也不同，題目難度中等．