Question

2．不同濃度的硫酸與鋅反應時，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，某同學擬用下圖裝置進行實驗（實驗時壓強為10l kPa，溫度為0℃）．

（1）若在燒瓶中放入1.30g鋅粒，與c mol/L H₂SO₄反應，為保證實驗結(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，測得盛氫氧化鈉溶液的洗氣瓶增重l.28g，則圓底燒瓶中發(fā)生反應的化學方程式為：Zn+2H₂SO₄（濃）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$ZnSO₄+SO₂↑+2H₂O．
（3）若燒瓶中投入a g鋅且完全反應，氫氧化鈉洗氣瓶增重b g量氣管中收集到VmL氣體，其依據(jù)得失電子守恒的原理，可得出a、b、V之間的關(guān)系為：是$\frac{ag}{65g/mol}$=$\frac{bg}{64g/mol}$+$\frac{（{V}_{2}-{V}_{1}）mL}{22400mL/mol}$．
（4）若在燒瓶中投入d g鋅，再加入VL c mol/L 濃硫酸，充分反應后鋅有剩余，測得盛氫氧化鈉溶液的洗氣瓶增重m g，則整個實驗過程產(chǎn)生的混和氣體中H₂和SO₂物質(zhì)的量之比$\frac{n（{H}_{2}）}{n（S{O}_{2}）}$=$\frac{64cV-2m}{m}$（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，$\frac{n（{H}_{2}）}{n（S{O}_{2}）}$的比值將偏�。ㄌ钇�大、偏小或無影響）

Answer 1

分析 （1）根據(jù)鋅的質(zhì)量計算生成氣體的體積，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，并寫出相應的化學反應方程式；
（3）根據(jù)氧化還原反應的特點分析，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1 mol氣體；
（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(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．

解答 解：（1）Zn+H₂SO₄=ZnSO₄+H₂↑
         1mol         22.4L 

   $\frac{1.30g}{65g/mol}$=0.02mol   0.448L
0.448L=448mL，則量氣管的規(guī)格應該選500mL，
故答案為：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(zhì)量為0.02mol×64g/mol=1.28g，與氫氧化鈉增重的質(zhì)量一致，故發(fā)生反應的化學方程式為：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1mol鋅對應1 mol氣體，根據(jù)氧化還原反應中得失電子數(shù)相等可得：$\frac{ag}{65g/mol}$=$\frac{bg}{64g/mol}$+$\frac{（{V}_{2}-{V}_{1}）mL}{22400mL/mol}$，
故答案為：$\frac{ag}{65g/mol}$=$\frac{bg}{64g/mol}$+$\frac{（{V}_{2}-{V}_{1}）mL}{22400mL/mol}$；

（4）Zn+2H₂SO₄（濃）=ZnSO₄+SO₂↑+2H₂O
         2mol           1mol 
         $\frac{m}{32}$mol         $\frac{m}{64}$mol 
則生成二氧化硫需要的硫酸為$\frac{m}{32}$mol；
    Zn+H₂SO₄=ZnSO₄+H₂↑
       1mol       1mol 
（ cV-$\frac{m}{32}$）mol  （cV-$\frac{m}{32}$）mol
則：$\frac{n（{H}_{2}）}{n（S{O}_{2}）}$=$\frac{（cV-\frac{m}{32}）mol}{\frac{m}{64}mol}$=$\frac{64cV-2m}{m}$；
若撤走盛有無水氯化鈣的U型管，混合氣體中的水蒸氣進入氫氧化鈉溶液，導致洗氣瓶增重量增大，所以計算時二氧化硫的物質(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．

點評 本題考查了濃硫酸的性質(zhì)，題目難度中等，明確發(fā)生反應原理為解答關(guān)鍵，注意掌握電子守恒在化學計算中的應用，試題側(cè)重考查學生的分析、理解能力及化學實驗能力．