Question

請你利用下列裝置來證明濃硫酸與足量鋅反應(yīng)時(shí)可得到SO₂、H₂兩種氣體，所需要試劑自選
（1）在下面的方框中，畫出實(shí)現(xiàn)上述實(shí)驗(yàn)?zāi)康难b置示意圖（儀器選自于圖I，夾持裝置、連接膠管、橡皮塞及尾氣處理裝置不必畫出，也不必標(biāo)出裝置內(nèi)試劑，需要加熱的儀器下方用△標(biāo)出，），按氣流流向在每件儀器下方標(biāo)出字母A、B、C…；其他可選用的儀器（數(shù)量不限）簡易表示如下

（2）根據(jù)方框中的裝置圖，填寫下表

儀器符號	儀器中所加物質(zhì)	作用
最后一種裝置（作圖時(shí)請對其編號）	濃硫酸	防止空氣中水蒸氣進(jìn)入E中干擾實(shí)驗(yàn)

（3）若已知濃硫酸的濃度為18mol/L，體積為50mL，實(shí)驗(yàn)結(jié)束時(shí)（忽略溶液體積的變化），鋅片有剩余，為測量反應(yīng)中，生成SO₂硫酸的最低濃度c（H₂SO₄），需要重新設(shè)計(jì)相應(yīng)的裝置，有人設(shè)想用圖II中裝置（試劑是足量的）代替（1）中方框內(nèi)裝置，你認(rèn)為要達(dá)到目的，則至少還需要測量的數(shù)據(jù)是

 

，用你所測量出的數(shù)據(jù)求出的表示出（若不能，此兩空可不答）

 

．

Answer 1

考點(diǎn)：濃硫酸的性質(zhì),濃硫酸的性質(zhì)實(shí)驗(yàn)

專題：實(shí)驗(yàn)題,元素及其化合物

分析：（1）依據(jù)實(shí)驗(yàn)?zāi)康囊��?yàn)證二氧化硫和氫氣的存在，先通過盛有品紅溶液的試管，然后通過盛有酸性高錳酸鉀的試管吸收過量的二氧化硫，用濃硫酸干燥剩余氣體，再通過灼熱的氧化銅，無水硫酸銅檢驗(yàn)水的存在，同時(shí)還要考慮防止空氣中的水蒸氣產(chǎn)生的干擾；
（2）依據(jù)各個(gè)儀器所盛試劑的性質(zhì)及裝置的作用判斷解答；
（3）圖Ⅱ中無水氯化鈣的作用為吸收水蒸氣，氫氧化鈉的作用吸收二氧化硫，量氣管的作用測量氫氣的體積，可通過測量洗氣瓶在實(shí)驗(yàn)前后的質(zhì)量來確定生成的SO₂質(zhì)量（m），也可以通過測量H₂體積（設(shè)標(biāo)準(zhǔn)狀況下體積為VL），然后利用Zn+2H₂SO₄（濃）

△   .

ZnSO₄+SO₂↑+2H₂O求消耗掉的硫酸量，再用總量減去消耗量就是剩余量；也可以利用Zn+H₂SO₄=ZnSO₄+H₂↑來剩余的硫酸濃度，求出的濃度即為能生成SO₂時(shí)硫酸的最低濃度．

解答： 解：（1）要驗(yàn)證二氧化硫和氫氣的存在，先通過盛有品紅溶液的試管，然后通過盛有氫氧化鈉的試管吸收過量的二氧化硫，用濃硫酸干燥剩余氣體，再通過灼熱的氧化銅，無水硫酸銅檢驗(yàn)水的存在，同時(shí)還要考慮防止空氣中的水蒸氣產(chǎn)生的干擾，故共需要六種裝置才能實(shí)驗(yàn)上述目標(biāo)，如圖為，
故答案為：；
（2）檢驗(yàn)SO₂的試劑是品紅溶液，檢驗(yàn)H₂的方法是先用氧化銅或氧化鐵在加熱條件下將其轉(zhuǎn)化為H₂O，再用無水硫酸銅檢驗(yàn)水，為防止干擾需要將SO₂除去并干燥H₂，同時(shí)還要考慮防止空氣中的水蒸氣產(chǎn)生的干擾；
故答案為：

儀器符號	儀器中所加物質(zhì)	作用
A B C D E	品紅溶液 酸性KMnO4溶液 濃硫酸 氧化銅 無水硫酸銅	檢驗(yàn)SO2 除去SO2 除去水蒸氣 將H2氧化為H2O 檢驗(yàn)H2O，證明有H2生成

（3）用圖II中裝置（試劑是足量的）代替（1）中方框內(nèi)裝置，可以通過測量洗氣瓶在實(shí)驗(yàn)前后的質(zhì)量來確定生成的SO₂質(zhì)量（m），也可以通過測量H₂體積（設(shè)標(biāo)準(zhǔn)狀況下體積為VL），然后利用Zn+2H₂SO₄（濃）

△   .

ZnSO₄+SO₂↑+2H₂O求消耗掉的硫酸量，再用總量減去消耗量就是剩余量；也可以利用Zn+H₂SO₄=ZnSO₄+H₂↑來剩余的硫酸濃度，求出的濃度即為能生成SO₂時(shí)硫酸的最低濃度，
測出洗氣瓶在實(shí)驗(yàn)前后的質(zhì)量差（m），依據(jù)Zn+2H₂SO₄（濃）

△   .

ZnSO₄+SO₂↑+2H₂O，可知生成mg二氧化硫，消耗硫酸的物質(zhì)的量為：

m

32

，所剩硫酸的濃度為：（18mol/L×0.05L-

m

32

）÷0.05L=（18-

5m

8

）mol/L；
或者測出氫氣的體積（設(shè)標(biāo)準(zhǔn)狀況下體積為VL），
依據(jù)Zn+H₂SO₄=ZnSO₄+H₂↑
        1        1
        n         V/22.4L/mol
所剩硫酸的濃度為：

V 22.4

0.05

=

V

11.2

（mol/L）；
故答案為：測出洗氣瓶在實(shí)驗(yàn)前后的質(zhì)量差（m）或氫氣的體積（設(shè)標(biāo)準(zhǔn)狀況下體積為VL）；（18-

5m

8

）mol/L；

V

11.2

（mol/L）．

點(diǎn)評：本題為實(shí)驗(yàn)題考查了濃硫酸與鋅反應(yīng)的產(chǎn)物，側(cè)重考查學(xué)生綜合分析問題的能力，熟悉濃硫酸、二氧化硫的性質(zhì)是解題關(guān)鍵，注意各個(gè)儀器的用途．