Question

某化学兴趣小组为了探究锌与浓硫酸反应生成气体的成分做了如图实验：
将50g锌粉与50mL浓H₂SO₄在加热条件下充分反应，锌粉有剩余，收集到一定体积的气体，将该气体体积折算成标准状况为11.2L．

（1）化学兴趣小组所制得的气体X中混有的主要杂质气体可能是

H₂

（填分子式）．产生这种结果的主要原因是（ 用离子方程式表示）

Zn+2H⁺=Zn²⁺+H₂↑

．
（2）实验验证：为了检验主要杂质气体的成分，化学兴趣小组的同学设计了如下实验，对气体X取样进行探究．
①A中加入的试剂可能是

NaOH溶液

，作用是

吸收SO₂气体

．B中加入的试剂可能是

浓H₂SO₄

．
②证实气体X中混有杂质气体，D中应选择的试剂是

无水CuSO₄

，同时应观察到C中的实验现象是

黑色固体变红

．
（3）理论分析：
①该小组有同学提出只需要再测出一个数据，便能准确的确定该气体的组成，你认为他可以是测下列

BC

．
A、反应后剩余锌的质量为17.5g
B、收集到气体的质量为25.8g
C、浓硫酸的物质的量浓度为18.0mol/L
②根据你在①中所选数据，通过计算确定气体X中各成分物质的量分别为：

SO₂为0.4mol，H₂为0.1mol

．

Answer 1

分析：（1）锌将50g粉与50mL浓H₂SO₄在加热条件下充分反应，锌粉有剩余，收集到一定体积的气体，将该气体体积折算成标准状况为11.2L，浓硫酸随反应进行浓度变小后，稀硫酸和锌反应生成氢气，所以气体含有氢气；
（2）①证明气体中含有氢气，需啊哟利用A中氢氧化钠溶液吸收生成的二氧化硫气体，利用高锰酸钾溶液检验二氧化硫是否除净，装置B用浓硫酸干燥氢气，得到干燥的氢气通过灼热的氧化铜反应；
②证明气体中含有氢气，干燥的氢气通过灼热的氧化铜反应生成水蒸气和红色铜，利用D装置验证水的生成；
（3）①气体是二氧化硫和氢气，体积知道即物质的量已知，需要再测出一个数据测定，可以是气体质量，也可以是浓硫酸的浓度；
②依据选择分别进行计算生成气体物质的量；

解答：解：（1）锌将50g粉与50mL浓H₂SO₄在加热条件下充分反应，锌粉有剩余，收集到一定体积的气体，将该气体体积折算成标准状况为11.2L，浓硫酸随反应进行浓度变小后，稀硫酸和锌反应生成氢气，所以气体含有氢气，反应的离子方程式为：Zn+2H⁺=Zn²⁺+H₂↑；
故答案为：H₂，Zn+2H⁺=Zn²⁺+H₂↑；
（2）①证明气体中含有氢气，需啊哟利用A中氢氧化钠溶液吸收生成的二氧化硫气体，利用高锰酸钾溶液检验二氧化硫是否除净，装置B用浓硫酸干燥氢气，得到干燥的氢气通过灼热的氧化铜反应；
故答案为：NaOH溶液，吸收SO₂气体，浓H₂SO₄；
②证明气体中含有氢气，干燥的氢气通过灼热的氧化铜反应生成水蒸气和红色铜，利用D装置验证水的生成，D装置中无水硫酸铜变蓝色证明生成水，黑色氧化铜变化为红色铜；
故答案为：无水CuSO₄，黑色固体变红；
（3）①锌粉有剩余，收集到一定体积的气体，将该气体体积折算成标准状况为11.2L，气体是二氧化硫和氢气，标准状况下气体总物质的量为0.5mol，需要再测出一个数据测定计算气体物质的量，依据选项可知，若是气体质量可以依据气体物质的量和质量列方程计算得到；或已知浓硫酸的浓度可以计算得到溶质物质的量，和锌反应生成气体总物质的量已知，结合锌和浓硫酸反应生成二氧化硫，锌和稀硫酸反应生成氢气的化学方程式列出方程组进行计算得到二氧化硫和氢气物质的量；A选项剩余锌的质量，不知和浓硫酸、稀硫酸反应的物质的量之比不能计算气体物质的量；
故答案为：BC；
②选择收集到气体的质量为25.8g，设氢气物质的量为x，二氧化硫物质的量为y，得到2x+64y=25.8，x+y=0.5mol；
计算得到x=0.1mol，y=0.4mol；
故答案为：SO₂为0.4mol，H₂为0.1mol；

点评：本题考查了浓硫酸性质验证和实验验证产物的设计和方法，定量计算的数据选择，物质性质是解题关键，题目难度中等．