Question

鋅與不同濃度的硫酸反應(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)擬用如圖裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)（實(shí)驗(yàn)時(shí)壓強(qiáng)為101kPa，溫度為0℃）：
（1）若在燒瓶放入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，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(yīng)的化學(xué)方程式為：

 

．
（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(yīng)后鋅有剩余，測(cè)得氫氧化鈉洗氣瓶增重m g，則整個(gè)實(shí)驗(yàn)過(guò)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(diǎn)：濃硫酸的性質(zhì)實(shí)驗(yàn)

專題：實(shí)驗(yàn)題

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(zhì)分析增重的原因，并寫出相應(yīng)的化學(xué)反應(yīng)方程式；
（3）根據(jù)氧化還原反應(yīng)的特點(diǎn)分析；
（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．

解答： 解：（1）為保證實(shí)驗(yàn)結(jié)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(shuō)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，由（1）計(jì)算可知，1.30g鋅和硫酸反應(yīng)若只生成二氧化硫，共生成0.02mol，質(zhì)量為0.02mol×64g/mol=1.28g，和氫氧化鈉增重吻合，故發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)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(yīng)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(yīng)，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(xué)反應(yīng)方程式：Zn+2H₂SO₄（濃）=ZnSO₄+SO₂↑+2H₂O、Zn+H₂SO₄=ZnSO₄+H₂↑，
由電子守恒列式計(jì)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(yīng)后鋅有剩余，測(cè)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(diǎn)評(píng)：本題考查了濃硫酸的性質(zhì)和排氣量氣裝置，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，計(jì)算較多，注意注意把握實(shí)驗(yàn)原理和守恒原理的應(yīng)用．