Question

【题目】不同浓度的硫酸与锌反应时，硫酸可以被还原为SO2，也可被还原为H2。为了验证这一事实，某同学拟用如图所示装置进行实验（实验时压强为101 kPa，温度为0 ℃）。

（1）若在烧瓶中放入0.65 g锌粒，与c mol·L－1的H2SO4反应，为保证实验结论的可靠，量气管的适宜规格是_________________。

A．200 mL B．300 mL C．400 mL

（2）若0.65g锌粒完全溶解，装置Ⅲ 增重0.64 g，则圆底烧瓶中发生反应的化学方程式为______；

（3）若烧瓶中投入a g锌且完全反应，氢氧化钠洗气瓶增重b g，量气管中收集到V mL气体，则有：a g÷65 g·mol－1×2＝b g÷64 g·mol－1×2+V mL÷22400 mL·mol－1×2，该等式依据的原理是________；

（4）若在烧瓶中投入10g锌，加入一定量的18 mol·L－1浓硫酸10 mL，充分反应后锌有剩余，测得装置Ⅲ 增重3.2 g，则整个实验过程产生的气体中，m(SO2)/m(H2)=_____；若撤走装置Ⅱ中盛有无水氯化钙的U形管，m(SO2) / m(H2)的数值将________（填“偏大”、“偏小”或“无影响”）。

Answer 1

【答案】 B Zn＋2H2SO4(浓)＝ZnSO4＋SO2↑＋2H2O 转移电子守恒 20：1 偏大

【解析】试题分析：（1）根据电子守恒，0.65 g锌粒与H2SO4反应最多生成气体0.01mol，标准状况下体积是224mL。（2）若0.65g锌粒完全溶解，生成气体的总物质的量是0.01mol，装置Ⅲ 氢氧化钠能吸收二氧化硫，装置Ⅲ增重0.64 g，说明反应生成二氧化硫0.64g，则二氧化硫的物质的量= ，说明反应只生成二氧化硫气体。

（3）若烧瓶中投入a g锌且完全反应，氢氧化钠洗气瓶增重b g，量气管中收集到V mL气体，根据转移电子守恒有：a g÷65 g·mol－1×2＝b g÷64 g·mol－1×2+V mL÷22400 mL·mol－1×2。

（4）若在烧瓶中投入10g锌，加入一定量的18 mol·L－1浓硫酸10 mL，充分反应后锌有剩余，测得装置Ⅲ 增重3.2 g，生成二氧化硫的物质的量=，根据Zn＋2H2SO4(浓)＝ZnSO4＋SO2↑＋2H2O，该反应消耗硫酸0.1mol，整个实验过程消耗硫酸18 mol·L－1×0.01L=0.18mol，则发生Zn＋H2SO4＝ZnSO4＋H2↑消耗硫酸为0.08mol，生成氢气0.08mol。若撤走装置Ⅱ中盛有无水氯化钙的U形管，氢氧化钠吸收装置Ⅰ中挥发的水，造成m(SO2)质量偏大；

解析：（1）根据电子守恒，0.65 g锌粒与H2SO4反应最多生成气体0.01mol，标准状况下体积是224mL，为保证实验结论的可靠，量气管的适宜规格是300 mL。

（2）0.65g锌粒完全溶解，生成气体的总物质的量是0.01mol，装置Ⅲ 氢氧化钠能吸收二氧化硫，装置Ⅲ增重0.64 g，说明反应生成二氧化硫0.64g，则二氧化硫的物质的量= ，说明反应只生成二氧化硫气体，反应方程式为Zn＋2H2SO4(浓)＝ZnSO4＋SO2↑＋2H2O。

（3）若烧瓶中投入a g锌且完全反应，氢氧化钠洗气瓶增重b g，量气管中收集到V mL气体，根据转移电子守恒有：a g÷65 g·mol－1×2＝b g÷64 g·mol－1×2+V mL÷22400 mL·mol－1×2，所以该等式依据的原理是转移电子守恒。

（4）若在烧瓶中投入10g锌，加入一定量的18 mol·L－1浓硫酸10 mL，充分反应后锌有剩余，测得装置Ⅲ 增重3.2 g，生成二氧化硫的物质的量=，根据Zn＋2H2SO4(浓)＝ZnSO4＋SO2↑＋2H2O，该反应消耗硫酸0.1mol，整个实验过程消耗硫酸18 mol·L－1×0.01L=0.18mol，则发生Zn＋H2SO4＝ZnSO4＋H2↑消耗硫酸为0.08mol，生成氢气0.08mol，氢气质量是0.16g，m(SO2)/m(H2)=3.2g/0.16g=20：1。若撤走装置Ⅱ中盛有无水氯化钙的U形管，氢氧化钠吸收装置Ⅰ中挥发的水，造成m(SO2)质量偏大, m(SO2) / m(H2)的数值将偏大。