Question

7．將6.5g鋅投入100ml2mol/L的稀硫酸（已知溶液密度為1.12g/cm³）中充分反應．試計算
（1）產生的氫氣在標準狀況下的體積．
（2）反應后所得溶液的質量．
（3）現有2mol/L的稀鹽酸和稀硫酸各100ml，分別加入等質量的鐵，反應后生成的氣體在標準狀況下的體積比為2：3，求加入鐵的質量．

Answer 1

分析 （1）據Zn+H₂SO₄=ZnSO₄+H₂↑，進行計算；
（2）利用差量法計算，溶液減少的質量即為氫氣的質量；
（3）發(fā)生反應為：Fe+2HCl═FeCl₂+H₂↑①、Fe+H₂SO₄═FeSO₄+H₂↑②，加入鐵粉質量相等，如果對于這兩個反應都是鐵不足，則Fe完全反應，生成氣體體積之比為1：1，若酸都不足，則酸完全反應，根據方程式可知，生成的氣體體積之比為1：2，而實際氣體體積之比為2：3，所以肯定是鐵對一個反應來說是不足，對于另一個反應是過量．通過方程式可以看出來，鐵消耗HCl多，對于①反應來說是鹽酸不足，可以算出來生成H₂為0.1mol，根據體積比可算出來②反應生成H₂為0.15mol，對于②反應是Fe不足，以此計算鐵的質量．

解答 解：（1）n（H₂SO₄）=0.1L×2mol/L=0.2mol，n（Zn）=$\frac{6.5g}{65g/mol}$=0.1mol，注意在計算時以不足的作為計算對象，
Zn+H₂SO₄=ZnSO₄+H₂↑
1                           22.4
0.1                        2.24
答：產生的氫氣在標準狀況下的體積為2.24L．
（2）Zn+H₂SO₄=ZnSO₄+H₂↑～△m=2g
         1                                           2
         0.1                                       0.2
m（溶液）=1.12g/cm³×100ml+6.5g-0.2g=118.3g，
答：反應后所得溶液的質量118.3g．
（3）發(fā)生反應為：Fe+2HCl═FeCl₂+H₂↑①、Fe+H₂SO₄═FeSO₄+H₂↑②，加入鐵粉質量相等，
如果對于這兩個反應都是鐵不足，則Fe完全反應，生成氣體體積之比為1：1，
若酸都不足，則酸完全反應，根據方程式可知，生成的氣體體積之比為1：2，
而實際氣體體積之比為2：3，所以肯定是鐵對一個反應來說是不足，對于另一個反應是過量．通過方程式可以看出來，鐵消耗HCl多，對于①反應來說是鹽酸不足，對于②反應是Fe不足，
反應①生成氣體的物質的量為$\frac{0.1L×2mol/L}{2}$=0.1mol，反應完畢后生成氣體的體積之比為2：3，所以由硫酸生成的氣體為0.1mol×$\frac{3}{2}$=0.15mol，
設鐵的質量為x，則Fe+H₂SO₄═FeSO₄+H₂↑②
                            56g                    1mol
                            x                      0.15mol
所以，56g：x=1mol：0.15mol，解得x=8.4g，
答：加入鐵的質量為8.4g．

點評 本題考查過量計算、根據方程式計算，題目難度不大，本題注意通過反應方程式判斷反應的過量問題是關鍵．