Question

20．某�；瘜W(xué)興趣小組同學(xué)取鋅粒與濃H₂SO₄充分反應(yīng)制取SO₂氣體，待鋅粒全部溶解后，同學(xué)們準(zhǔn)備用收集到的氣體（X）準(zhǔn)備做實(shí)驗(yàn)，但是老師說收集到的氣體（X）可能含有雜質(zhì)．
（1）該化學(xué)興趣小組制得的氣體（X）中混有的主要雜質(zhì)氣體可能是H₂（填化學(xué)式），寫出此過程所發(fā)生的2個(gè)化學(xué)反應(yīng)方程式：Zn+2H₂SO₄（濃）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$ZnSO₄ +SO₂↑+2H₂O、Zn+2H₂SO₄=ZnSO₄ +H₂↑．
（2）一定質(zhì)量的Zn與87.5mL  16.0mol/L濃硫酸充分反應(yīng)，反應(yīng)后稱量剩余鋅發(fā)現(xiàn)質(zhì)量減少了78g，產(chǎn)生SO₂體積（標(biāo)準(zhǔn)狀況下）=4.48L．
（3）為證實(shí)相關(guān)分析，該小組的同學(xué)設(shè)計(jì)了如圖1所示的實(shí)驗(yàn)裝置，對(duì)此氣體（X）取樣進(jìn)行認(rèn)真研究（遇有氣體吸收過程，可視為全吸收）．

①酸性KMnO₄溶液的作用是除去二氧化硫氣體；B中添加的試劑是濃硫酸．
②裝置C中所裝藥品為CuO，可證實(shí)氣體X中混有較多量某雜質(zhì)氣體的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象是C中黑色粉末變?yōu)榧t色，D中的白色固體變?yōu)樗{(lán)色．
（4）實(shí)驗(yàn)室中某些氣體的制取、收集及尾氣處理裝置如圖2所示（省略夾持和凈化裝置）．僅用此裝置和表中提供的物質(zhì)完成相關(guān)實(shí)驗(yàn)，最合理的選項(xiàng)是D

選項(xiàng)	a物質(zhì)	b物質(zhì)	c收集的氣體	d中的物質(zhì)
A	濃氨水	NaOH	NH3	H2O
B	濃硫酸	Na2SO3	SO2	澄清石灰水
C	稀硝酸	Cu	NO2	H2O
D	濃鹽酸	KMnO4	Cl2	NaOH溶液

Answer 1

分析 （1）濃硫酸隨反應(yīng)進(jìn)行濃度變小后，稀硫酸和鋅反應(yīng)生成氫氣，所以氣體雜質(zhì)含有氫氣；鋅和濃硫酸反應(yīng)生成硫酸鋅，二氧化硫和水，鋅和稀硫酸反應(yīng)生成硫酸鋅和氫氣，據(jù)此書寫化學(xué)方程式；
（2）硫酸完全反應(yīng)，發(fā)生反應(yīng)：Zn+2H₂SO₄（濃）=ZnSO₄+SO₂↑+H₂O，Zn+H₂SO₄=ZnSO₄+H₂↑，結(jié)合方程式計(jì)算；
（3）證明氣體中含有氫氣，酸性高錳酸鉀溶液目的吸收生成的二氧化硫氣體，則B裝置中加濃硫酸吸收氣體表面的水分，裝置C將殘留的氣體通過灼熱的氧化銅反應(yīng)，目的是驗(yàn)證該氣體具有還原性，裝置D無水硫酸銅檢驗(yàn)水，若變藍(lán)色則C裝置反應(yīng)生成水，根據(jù)元素守恒且該氣體具有還原性，則X氣體為H₂，據(jù)此進(jìn)行分析；
（4）A．氨氣密度比空氣�。�
B．澄清石灰水濃度較��；
C．鐵與稀硝酸反應(yīng)產(chǎn)生的氣體為NO，一氧化氮難溶于水；
D．濃鹽酸和高錳酸鉀反應(yīng)生成氯氣．

解答 解：（1）濃硫酸隨反應(yīng)進(jìn)行濃度變小后，稀硫酸和鋅反應(yīng)生成氫氣，所以氣體雜質(zhì)含有氫氣；鋅和濃硫酸反應(yīng)生成硫酸鋅，二氧化硫和水，故對(duì)應(yīng)的化學(xué)方程式為Zn+2H₂SO₄（濃）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$ZnSO₄ +SO₂↑+2H₂O，鋅和稀硫酸反應(yīng)生成硫酸鋅和氫氣，
故對(duì)應(yīng)的化學(xué)方程式為Zn+2H₂SO₄=ZnSO₄ +H₂↑，
故答案為：H₂；Zn+2H₂SO₄（濃）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$ZnSO₄ +SO₂↑+2H₂O、Zn+2H₂SO₄=ZnSO₄ +H₂↑；
（2）一定質(zhì)量的Zn與87.5mL 16.0mol/L的H₂SO₄的濃溶液充分反應(yīng)，反應(yīng)后稱量剩余鋅發(fā)現(xiàn)質(zhì)量減少了78.0g，則參加反應(yīng)Zn的物質(zhì)的量為1.2mol，H₂SO₄的物質(zhì)的量為0.0875L×16mol/L=1.4mol，
由于硫酸都沒有剩余，設(shè)與濃硫酸反應(yīng)的Zn為xmol，與稀硫酸反應(yīng)的Zn為ymol，則：
Zn+2H₂SO₄（濃）=ZnSO₄+SO₂↑+H₂O
x        2x                   x         x
Zn+H₂SO₄=ZnSO₄+H₂↑
y      y           y
由題意可知：
$\left\{\begin{array}{l}{x+y=1.2}\\{2x+y=1.4}\end{array}\right.$，解得x=0.2，y=1.0，
產(chǎn)生SO₂體積（標(biāo)準(zhǔn)狀況下）=0.2mol×22.4L/mol=4.48L，
故答案為：4.48；
（3）證明氣體中含有氫氣，酸性高錳酸鉀溶液目的吸收生成的二氧化硫氣體，則B裝置中加濃硫酸吸收氣體表面的水分，裝置C將殘留的氣體通過灼熱的氧化銅反應(yīng)，目的是驗(yàn)證該氣體具有還原性，裝置D無水硫酸銅檢驗(yàn)水，若變藍(lán)色則C裝置反應(yīng)生成水，根據(jù)元素守恒且該氣體具有還原性，則X氣體為H₂，
①由以上分析得，酸性KMnO₄溶液的作用是除去二氧化硫氣體；B中添加的試劑是濃硫酸，
故答案為：除去二氧化硫氣體；濃硫酸；
②由以上分析得，裝置C中所裝藥品為CuO；可證實(shí)氣體X中混有較多量某雜質(zhì)氣體的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象是C中黑色粉末變?yōu)榧t色，D中的白色固體變?yōu)樗{(lán)色，
故答案為：CuO；C中黑色粉末變?yōu)榧t色，D中的白色固體變?yōu)樗{(lán)色；
（4）A．氨氣密度比空氣小，集氣瓶中導(dǎo)管應(yīng)短進(jìn)長(zhǎng)出，故A錯(cuò)誤；
B．澄清石灰水濃度較小，不能用來處理尾氣，故B錯(cuò)誤；
C．鐵與稀硝酸反應(yīng)產(chǎn)生的氣體為NO，一氧化氮難溶于水，不能用溶液吸收，故C錯(cuò)誤；
D．濃鹽酸和高錳酸鉀反應(yīng)生成氯氣，氯氣可用氫氧化鈉吸收，故D正確；
故答案為：D．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了制備方案設(shè)計(jì)，題目難度中等，側(cè)重于考查學(xué)生的實(shí)驗(yàn)探究能力，注意把握硫酸及其化合物的性質(zhì)，明確實(shí)驗(yàn)?zāi)康暮蛯?shí)驗(yàn)原理是解題的關(guān)鍵．