Question

请你利用下列装置来证明浓硫酸与足量锌反应时可得到SO₂、H₂两种气体，所需要试剂自选
（1）在下面的方框中，画出实现上述实验目的装置示意图（仪器选自于图I，夹持装置、连接胶管、橡皮塞及尾气处理装置不必画出，也不必标出装置内试剂，需要加热的仪器下方用△标出，），按气流流向在每件仪器下方标出字母A、B、C…；其他可选用的仪器（数量不限）简易表示如下

（2）根据方框中的装置图，填写下表

仪器符号	仪器中所加物质	作用
最后一种装置（作图时请对其编号）	浓硫酸	防止空气中水蒸气进入E中干扰实验

（3）若已知浓硫酸的浓度为18mol/L，体积为50mL，实验结束时（忽略溶液体积的变化），锌片有剩余，为测量反应中，生成SO₂硫酸的最低浓度c（H₂SO₄），需要重新设计相应的装置，有人设想用图II中装置（试剂是足量的）代替（1）中方框内装置，你认为要达到目的，则至少还需要测量的数据是

 

，用你所测量出的数据求出的表示出（若不能，此两空可不答）

 

．

Answer 1

考点：浓硫酸的性质,浓硫酸的性质实验

专题：实验题,元素及其化合物

分析：（1）依据实验目的要验证二氧化硫和氢气的存在，先通过盛有品红溶液的试管，然后通过盛有酸性高锰酸钾的试管吸收过量的二氧化硫，用浓硫酸干燥剩余气体，再通过灼热的氧化铜，无水硫酸铜检验水的存在，同时还要考虑防止空气中的水蒸气产生的干扰；
（2）依据各个仪器所盛试剂的性质及装置的作用判断解答；
（3）图Ⅱ中无水氯化钙的作用为吸收水蒸气，氢氧化钠的作用吸收二氧化硫，量气管的作用测量氢气的体积，可通过测量洗气瓶在实验前后的质量来确定生成的SO₂质量（m），也可以通过测量H₂体积（设标准状况下体积为VL），然后利用Zn+2H₂SO₄（浓）

△   .

ZnSO₄+SO₂↑+2H₂O求消耗掉的硫酸量，再用总量减去消耗量就是剩余量；也可以利用Zn+H₂SO₄=ZnSO₄+H₂↑来剩余的硫酸浓度，求出的浓度即为能生成SO₂时硫酸的最低浓度．

解答： 解：（1）要验证二氧化硫和氢气的存在，先通过盛有品红溶液的试管，然后通过盛有氢氧化钠的试管吸收过量的二氧化硫，用浓硫酸干燥剩余气体，再通过灼热的氧化铜，无水硫酸铜检验水的存在，同时还要考虑防止空气中的水蒸气产生的干扰，故共需要六种装置才能实验上述目标，如图为，
故答案为：；
（2）检验SO₂的试剂是品红溶液，检验H₂的方法是先用氧化铜或氧化铁在加热条件下将其转化为H₂O，再用无水硫酸铜检验水，为防止干扰需要将SO₂除去并干燥H₂，同时还要考虑防止空气中的水蒸气产生的干扰；
故答案为：

仪器符号	仪器中所加物质	作用
A B C D E	品红溶液 酸性KMnO4溶液 浓硫酸 氧化铜 无水硫酸铜	检验SO2 除去SO2 除去水蒸气 将H2氧化为H2O 检验H2O，证明有H2生成

（3）用图II中装置（试剂是足量的）代替（1）中方框内装置，可以通过测量洗气瓶在实验前后的质量来确定生成的SO₂质量（m），也可以通过测量H₂体积（设标准状况下体积为VL），然后利用Zn+2H₂SO₄（浓）

△   .

ZnSO₄+SO₂↑+2H₂O求消耗掉的硫酸量，再用总量减去消耗量就是剩余量；也可以利用Zn+H₂SO₄=ZnSO₄+H₂↑来剩余的硫酸浓度，求出的浓度即为能生成SO₂时硫酸的最低浓度，
测出洗气瓶在实验前后的质量差（m），依据Zn+2H₂SO₄（浓）

△   .

ZnSO₄+SO₂↑+2H₂O，可知生成mg二氧化硫，消耗硫酸的物质的量为：

m

32

，所剩硫酸的浓度为：（18mol/L×0.05L-

m

32

）÷0.05L=（18-

5m

8

）mol/L；
或者测出氢气的体积（设标准状况下体积为VL），
依据Zn+H₂SO₄=ZnSO₄+H₂↑
        1        1
        n         V/22.4L/mol
所剩硫酸的浓度为：

V 22.4

0.05

=

V

11.2

（mol/L）；
故答案为：测出洗气瓶在实验前后的质量差（m）或氢气的体积（设标准状况下体积为VL）；（18-

5m

8

）mol/L；

V

11.2

（mol/L）．

点评：本题为实验题考查了浓硫酸与锌反应的产物，侧重考查学生综合分析问题的能力，熟悉浓硫酸、二氧化硫的性质是解题关键，注意各个仪器的用途．