Question

【題目】足量鋅與一定量濃H2SO4充分在加熱下反應生成會SO2和H2的混合氣體。現有甲乙兩研究小組分別實驗探究：

（1）甲研究小組按下圖實驗驗證鋅與濃硫酸反應生成物中含有SO2和H2。取一定量的Zn置于b中，向a中加入100mL 18mol·L－1的濃硫酸，經過一段時間，恰好完全反應。

①填寫儀器名稱：c___________。

②實驗開始前應先檢驗裝置的氣密性，請回答如何檢驗裝置A的氣密性___________。

③用化學方程式表示產生SO2的原因______________。

④U型管G的作用為__________。

⑤有同學認為A、B間應增加圖中的甲裝置，該裝置的作用為__________。

⑥實驗結束后測得裝置F增重18.0g，計算實驗開始時加入的Zn的質量為________g。你認為實際消耗Zn的質量應比計算值____________。（填“大”、“小”或“相同”）

（2）乙研究小組為了探究鋅與稀硫酸反應過程中的速率及能量的變化，進行以下實驗，分析影響反應速率的因素。

實驗時，從斷開K開始，每間隔1分鐘，交替斷開或閉合K，并連續計數每1分鐘內從a管流出的水滴數，得到的水滴數如下表所示：

1分鐘水滴數（斷開K）	34	59	86	117	…	102
1分鐘水滴數（閉合K）	58	81	112	139	…	78

分析反應過程中的水滴數，請回答：

由水滴數58＞34、81＞59，說明在反應初期，閉合K時比斷開K時的反應速率快，主要原因是________。

Answer 1

【答案】球形干燥管 關閉分液漏斗的活塞，將分液漏斗右端導管插入水中，微微加熱分液漏斗，導管口有氣泡產生，停止加熱，導管內形成一段穩定的水柱 Zn+2H2SO4(濃）ZnSO4+SO2↑+2H2O 防止空氣中的水蒸氣進入干燥管，干擾實驗 防止倒吸 91.0 大 形成原電池反應速度快

【解析】

（1）①儀器c名稱為球形冷凝管；

答案為：球形干燥管；

②實驗開始前應先檢驗裝置的氣密性，檢驗裝置A的氣密性方法為關閉分液漏斗的活塞，將分液漏斗右端導管插入水中，微微加熱分液漏斗，導管口有氣泡產生，停止加熱，導管內形成一段穩定的水柱。

答案為：關閉分液漏斗的活塞，將分液漏斗右端導管插入水中，微微加熱分液漏斗，導管口有氣泡產生，停止加熱，導管內形成一段穩定的水柱；

③濃硫酸具有強氧化性，鋅與濃硫酸反應生成二氧化硫、硫酸鋅和水，化學反應方程式為Zn+2H2SO4(濃）ZnSO4+SO2↑+2H2O。

答案為：Zn+2H2SO4(濃）ZnSO4+SO2↑+2H2O；

④裝置F用來收集并測定還原氧化銅反應中產生水的質量，因此U型管的作用為防止空氣中的水蒸氣進入干燥管，干擾實驗。

⑤二氧化硫易溶于水，會使A中壓強減小從而發生倒吸現象，A、B間應增加圖中的甲裝置，該裝置的作用為防止發生倒吸。

答案為：防止倒吸；

⑥實驗結束后測得裝置F增重18.0g，增重的質量為氫氣還原氧化銅產生水的質量，因此水的物質的量為1mol，根據氫原子守恒，n（Zn）~n（H2SO4）~ n（H2）~ n（H2O），因此產生氫氣消耗鋅的物質的量為1mol；參與反應的硫酸總的物質的量=0.1L×18mol·L－1=1.8mol，

與鋅反應生成二氧化硫消耗硫酸的物質的量=1.8mol-1mol=0.8mol；根據反應計量關系n（Zn）~2n（H2SO4）可得，消耗鋅的物質的量= n（H2SO4）=0.4mol；整個反應中消耗鋅的總的物質的量=0.4mol+1mol=1.4mol，故m（Zn）=1.4mol×65g/mol=91g，實驗中實際使用的鋅含有雜質，不是純鋅，故實際質量比理論計算值大。

答案為：91.0；大

（2）當開關斷開時，只發生鋅與硫酸反應產生氫氣，當閉合開關時，不但有鋅與硫酸反應產生氫氣，同時構成銅鋅原電池產生氫氣，使反應速率加快；

答案為：形成原電池反應速度快；