Question

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H₂．為了驗證這一事實，某同學擬用如圖所示裝置進行實驗（實驗時壓強為101kPa，溫度為0℃）．
（1）若在燒瓶中放入0.65g鋅粒，與c mol?L^-1的H₂SO₄反應，為保證實驗結論的可靠，量氣管的適宜規(guī)格是

 

．
A．200mL　B．300mL　　 C．400mL
（2）若0.65g鋅粒完全溶解，裝置Ⅲ增重0.64g，則圓底燒瓶中發(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，量氣管中收集到V mL氣體，則有：a g÷65g?mol^-1×2=b g÷64g?mol^-1×2+V mL÷22400mL?mol^-1×2，該等式依據(jù)的原理是

 

；
（4）若在燒瓶中投入10g鋅，加入一定量的18mol?L^-1濃硫酸10mL，充分反應后鋅有剩余，測得裝置Ⅲ增重3.2g，則整個實驗過程產生的氣體中，m（SO₂）/m（H₂）=

 

；若撤走裝置Ⅱ中盛有無水氯化鈣的U形管，m（SO₂）/m（H₂）的數(shù)值將

 

（填“偏大”、“偏小”或“無影響”）．

Answer 1

考點：性質實驗方案的設計

專題：實驗設計題

分析：（1）根據(jù)鋅的質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；若撤走裝置Ⅱ中盛有無水氯化鈣的U形管，則III中氫氧化鈉增加的質量偏大．

解答： 解：（1）為保證實驗結論的可靠，
Zn+H₂SO₄=ZnSO₄+H₂↑
1mol              22.4L

0.65g

65g/mol

        0.224L
0.224L=224mL，故選300mL的量氣管，
故答案為：B；
（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，0.65g鋅和硫酸反應若只生成二氧化硫，共生成0.01mol，質量為0.01mol×64g/mol=0.64g，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10 g鋅，加入一定量的18 mol/L 濃硫酸10mL，充分反應后鋅有剩余，測得氫氧化鈉洗氣瓶增重3.2g，則SO₂的物質的量為

3.2g

64g/mol

=0.05mol，
Zn+2H₂SO₄（濃）=ZnSO₄+SO₂↑+2H₂O
    2mol               1mol 
   0.1mol             0.05mol
生成二氧化硫需要的硫酸為0.1mol；
Zn+H₂SO₄ =ZnSO₄ +H₂↑
    1mol                   1mol
（18mol/L×0.01L-0.1mol    nmol
則n=0.08mol，所以

m(SO2)

m(H2)

=

0.05×64

0.08×2

=

20

1

；
若撤走裝置Ⅱ中盛有無水氯化鈣的U形管，則III中氫氧化鈉增加的質量偏大，即二氧化硫的質量偏大，所以

m(SO2)

m(H2)

偏大，
故答案為：

20

1

；偏大．

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．