Question

不同濃度的硫酸與鋅反應時，硫酸可以被還原為SO₂，也可被還原為氫氣．為了驗證這一事實，某同學擬用如圖裝置進行實驗（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，為保證實驗結論的可靠，量氣管的適宜規(guī)格是

 

．
A．200mL    B．400mL           C．500mL
（2）某同學認為：若1.30g鋅粒完全溶解，只要測得氫氧化鈉溶液洗氣瓶增重l.28g，就可確定圓底燒瓶中發(fā)生反應的化學方程式為：

 

，結合所學化學實驗知識及以上裝置，你認為該同學的想法合理嗎？請說明理由

 

（3）若向燒瓶中加入a g鋅，同時向燒瓶中加入了V₁ ml濃硫酸，且鋅完全反應，氫氧化鈉洗氣瓶增重b g．量氣管中收集到V₂ml氣體，則有：a g/65g?mol^-1=b g/64g?mol^-1+（V₂-V₁）ml/22400ml?mol^-1，依據的原理是

 

．
（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，充分反應后鋅有剩余，測得氫氧化鈉洗氣瓶增重m g，則整個實驗過程產生的氣體中，n（H₂）/n（SO₂）=

 

（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，n（H₂）/n（SO₂）的數(shù)值將

 

（填偏大．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

 

；②

 

；③

 

．

Answer 1

分析：（1）根據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，分析裝置中氣體流向不能全部被吸收分析判斷；
（3）根據氧化還原反應的特點分析，1 mol鋅無論用來產生SO₂ 還是產生氫氣都是1 mol鋅對應1 mol氣體；
（4）根據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；根據無水氯化鈣的作用分析；
（5）①根據化學反應與反應熱的關系分析；②根據溶液的讀數(shù)方法分析；③視線的位置分析．

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

     

1.30g

65g/mol

       0.448L
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，
Zn+2H₂SO₄（濃）

△   .

ZnSO₄+SO₂↑+2H₂O，該同學想法不合理，因為反應產生的SO₂將有一部分留在燒瓶和導氣管中，不能被NaOH 溶液所吸收的，因此NaOH 溶液增重一定會小于1.28 g，
故答案為：Zn+2H₂SO₄（濃）

△   .

ZnSO₄+SO₂↑+2H₂O．因為反應產生的SO₂將有一部分留在燒瓶和導氣管中，不能被NaOH 溶液所吸收的，因此NaOH 溶液增重一定會小于1.28 g；
（3）根據氧化還原知識或根據方程式，1 mol鋅無論用來產生SO₂ 還是產生氫氣都是1 mol鋅對應1 mol氣體，根據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：根據氧化還原知識或根據方程式1 mol鋅無論用來產生SO₂ 還是產生氫氣都是1 mol鋅對應1 mol氣體；
（4）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

；
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的量增大，氫氣與二氧化硫的物質的量之比偏小，
故答案為：

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：本題考查了排氣量氣裝置，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．