Question

不同濃度的硫酸與鋅反應(yīng)時(shí)，硫酸可以被還原為SO₂，也可被還原為氫氣．為了驗(yàn)證這一事實(shí)，某同學(xué)擬用如圖裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)（實(shí)驗(yàn)時(shí)壓強(qiáng)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(yīng)，為保證實(shí)驗(yàn)結(jié)論的可靠，量氣管的適宜規(guī)格是

 

．
A．200mL    B．400mL           C．500mL
（2）某同學(xué)認(rèn)為：若1.30g鋅粒完全溶解，只要測(cè)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(yīng)的化學(xué)方程式為：

 

，結(jié)合所學(xué)化學(xué)實(shí)驗(yàn)知識(shí)及以上裝置，你認(rèn)為該同學(xué)的想法合理嗎？請(qǐng)說明理由

 

（3）若向燒瓶中加入a g鋅，同時(shí)向燒瓶中加入了V₁ ml濃硫酸，且鋅完全反應(yīng)，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(jù)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(yīng)后鋅有剩余，測(cè)得氫氧化鈉洗氣瓶增重m g，則整個(gè)實(shí)驗(yàn)過程產(chǎn)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(yīng)結(jié)束后，為了準(zhǔn)確地測(cè)量氣體體積，量氣管在讀數(shù)時(shí)應(yīng)注意：
①

 

；②

 

；③

 

．

Answer 1

分析：（1）根據(jù)鋅的質(zhì)量計(jì)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(yīng)的化學(xué)反應(yīng)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(yīng)的特點(diǎn)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(duì)應(yīng)1 mol氣體；
（4）根據(jù)氫氧化鈉洗氣瓶增重的量求出反應(yīng)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(xué)反應(yīng)與反應(yīng)熱的關(guān)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）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(dāng)鋅和硫酸反應(yīng)時(shí)，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(xué)想法不合理，因?yàn)榉磻?yīng)產(chǎn)生的SO₂將有一部分留在燒瓶和導(dǎo)氣管中，不能被NaOH 溶液所吸收的，因此NaOH 溶液增重一定會(huì)小于1.28 g，
故答案為：Zn+2H₂SO₄（濃）

△   .

ZnSO₄+SO₂↑+2H₂O．因?yàn)榉磻?yīng)產(chǎn)生的SO₂將有一部分留在燒瓶和導(dǎo)氣管中，不能被NaOH 溶液所吸收的，因此NaOH 溶液增重一定會(huì)小于1.28 g；
（3）根據(jù)氧化還原知識(shí)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(duì)應(yīng)1 mol氣體，根據(jù)氧化還原反應(yīng)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(jù)氧化還原知識(shí)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(duì)應(yīng)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(jìn)入氫氧化鈉溶液，導(dǎo)致洗氣瓶增重量增大，所以計(jì)算時(shí)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：

64cV-2m

m

；偏�。�
（5）因?yàn)樵摲磻?yīng)是放熱反應(yīng)，隨著反應(yīng)的進(jìn)行，溶液的溫度逐漸升高，生成的氣體溫度高于標(biāo)況下溫度，溫度對(duì)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(shí)，如果俯視或仰視都會(huì)造成誤差，所以讀數(shù)時(shí)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(diǎn)在同一水平面．

點(diǎn)評(píng)：本題考查了排氣量氣裝置，要注意的是鋅和硫酸的反應(yīng)，硫酸濃度不同時(shí)，鋅和硫酸反應(yīng)的生成物不同，表現(xiàn)氧化性的元素也不同．