Question

18．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10lkPa，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，氫氧化鈉洗氣瓶增重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．量氣瓶中收集到VmL氣體，則有：ag/65g•mol^-1=bg/64g•mol^-1+V mL/22400mL•mol^-1，依據(jù)的原理是得失電子守恒．
（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 應后鋅有剩余，測得氫氧化鈉洗氣瓶增重mg，則整個實驗過程產(chǎn)生的氣體中，n（H₂）/n（SO₂）=$\frac{64cV-2m}{m}$（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，$\frac{n（{H}_{2}）}{n（S{O}_{2}）}$的數(shù)值將偏�。ㄌ钇�大、偏小或無影響）
（5）反應結束后，為了準確地測量氣體體積，量氣管在讀數(shù)時應注意：
①待冷卻至室溫才開始讀數(shù)；
②讀數(shù)前使量氣管左右液面相平；
③視線與量氣管中液面的凹液面最低點在同一水平面．

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，分析裝置中氣體流向不能全部被吸收分析判斷；
（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；
（5）①根據(jù)化學反應與反應熱的關系分析；②根據(jù)溶液的讀數(shù)方法分析；③視線的位置分析．

解答 解：（1）設生成的氫氣為X
Zn+H₂SO₄=ZnSO₄+H₂↑
1mol         22.4L
$\frac{1.30g}{65g/mol}$      x
x=$\frac{1.30g}{65g/mol}$×22.4L=0.448L=448mL
故選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，反應為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1 mol鋅對應1 mol氣體，根據(jù)氧化還原反應中得失電子數(shù)相等列出式子，a g/65g•mol^-1=b g/64g•mol^-1+（V₂-V₁）ml/22400ml•mol^-1，
故答案為：得失電子守恒；
（4）根據(jù)Zn+2H₂SO₄（濃）=ZnSO₄+SO₂↑+2H₂O
        2mol              1mol
        $\frac{m}{32}$mol            $\frac{m}{64}$mol
可知生成二氧化硫需要的硫酸為 $\frac{m}{32}$mol；
根據(jù)Zn+H₂SO₄=ZnSO₄+H₂↑，氫氣的物質(zhì)的量與鋅的相同為（CV-$\frac{m}{32}$）mol，
$\frac{n（{H}_{2}）}{n（S{O}_{2}）}$=$\frac{cV-\frac{m}{32}}{\frac{m}{64}}$=$\frac{64cV-2m}{m}$；
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��；
（5）因為該反應是放熱反應，隨著反應的進行，溶液的溫度逐漸升高，生成的氣體溫度高于標況下溫度，溫度對氣體體積有影響，所以要待冷卻至室溫才開始讀數(shù)；在讀數(shù)時，如果俯視或仰視都會造成誤差，所以讀數(shù)時眼睛視線與液面最低處相平，
故答案為：①待冷卻至室溫才開始讀數(shù)；②讀數(shù)前使量氣管左右液面相平；③視線與量氣管中液面的凹液面最低點在同一水平面．

點評 本題考查性質(zhì)實驗方案的設計，涉及排氣量氣裝置，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．