Question

【題目】足量鋅與濃H2SO4充分在加熱下反應生成會SO2和H2的混合氣體；鋅和稀硫酸反應只有H2生成。現有甲乙兩研究小組分別實驗探究：

甲研究小組按下圖實驗驗證鋅與濃硫酸反應生成物中SO2和H2，取少量的Zn置于b中，向a中加入100mL 18.5mol·L－1的濃硫酸，經過一段時間反應，Zn完全溶解

（1）填寫儀器名稱：a_______________。

（2）寫出裝置A中生成能使品紅溶液褪色的化學反應方程式：_________________。

（3）裝置D中加入的試劑是__________。

（4）U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）證明反應生成SO2和H2的實驗現象是_________________。

（7）若A中生成標準狀況下的氣體33.6L，將A反應后的溶液稀釋到1L，測得溶液中H＋的濃度為0.1 mol·L-1，則稀釋液中SO42－的物質的量濃度是_________ mol·L-1

Answer 1

【答案】分液漏斗Zn+2H2SO4(濃)ZnSO4+2H2O+SO2↑濃硫酸防止空氣中的水蒸氣進入干燥管，干擾實驗防止倒吸B中品紅褪色，E中有紅色物質生成且F中的無水硫酸銅變藍1.55 mol·L－1

【解析】

A是制取氣體的裝置，制備的氣體中有二氧化硫、氫氣、水蒸汽，B裝置是除去二氧化硫，可以用氫氧化鈉等堿液吸收；C裝置是檢驗二氧化硫是否除盡，D裝置是濃硫酸，吸水干燥作用；E裝置是用還原性氣體還原氧化銅，F裝置無水硫酸銅，檢驗是否有水生成；G是防止空氣中H2O進入干燥管而影響雜質氣體的檢驗。

(1)結合儀器圖形和作用得到名稱；

(2)裝置A中生成能使品紅溶液褪色的氣體為二氧化硫，是鋅和濃硫酸反應得到硫酸鋅、二氧化硫和水；

（3）③是對氣體進行干燥的試劑為濃硫酸；

（4）G是防止空氣中H2O進入干燥管而影響雜質氣體的檢驗；

(5)A、B間應增加圖中的甲裝置是安全瓶；

(6)B裝置是檢驗二氧化硫，B中品紅褪色，證明反應生成SO2；E裝置是用還原性氣體還原氧化銅，F裝置無水硫酸銅，檢驗是否有水生成；

(7)反應后的溶液稀釋到1L，測得氫離子濃度為0.1mol·L－1，稀釋后硫酸的濃度為0.05mol·L－1，反應剩余的硫酸為0.05mol×1L=0.05mol，則反應后溶液中硫酸的物質的量濃度為0.05mol×1L/0.1L=0.5mol·L－1，為稀硫酸，故發生反應：Zn+2H2SO4(濃)ZnSO4+SO2↑+H2O、Zn+H2SO4=ZnSO4+H2↑，生成的氣體為SO2、H2混合氣體，令混合氣體中SO2、H2的物質的量分別為xmol、ymol，根據二者體積與消耗硫酸的物質的量列方程計算；

（1）①裝置圖中儀器a為分液漏斗；

（2）裝置A中生成能使品紅溶液褪色的氣體為二氧化硫，是鋅和濃硫酸反應得到硫酸鋅、二氧化硫和水；

（3）D裝置是濃硫酸，吸水干燥作用，

（4）G裝置中的堿石灰是防止空氣中H2O進入干燥管而影響雜質氣體的檢驗，干擾實驗，

（5）A、B間應增加圖中的甲裝置，是為了防止B裝置中的液體倒吸

（6）B裝置是檢驗二氧化硫，B中品紅褪色，證明反應生成SO2；E裝置是用還原性氣體還原氧化銅，F裝置無水硫酸銅，檢驗是否有水生成，只要黑色變紅色，無水硫酸銅變藍色，證明反應生成氫氣；

（7）反應后的溶液稀釋到1L，氫離子濃度為0.1mol·L－1，稀釋后硫酸的濃度為0.05mol·L－1，則反應后溶液中硫酸的物質的量濃度為0.05mol×1L/0.1L=0.5mol·L－1，為稀硫酸，故發生反應：Zn+2H2SO4(濃)ZnSO4+SO2↑+H2O、Zn+H2SO4=ZnSO4+H2↑，生成的氣體為SO2、H2混合氣體，物質的量為=33.6L/22.4L·mol－1=1.5mol，參加反應的n（H2SO4）=0.1L×18.5mol·L－1-0.05mol×1L=1.8mol，令混合氣體中SO2、H2的物質的量分別為xmol、ymol，則：

Zn+2H2SO4（(濃)ZnSO4+SO2↑+H2O

x 2x x

Zn+H2SO4（稀）=ZnSO4+H2↑

y y y

x+y=1.5

2x+y=1.8

解之得 x=0.3，y=1.2

根據原子守恒反應后溶液中SO42－ 為n(濃硫酸)-n（SO2）=0.1L×18.5mol·L－1-0.3mol=1.55mol.