Question

9．课堂上老师对探究干电池原理的实验进行如下改进．
图甲：把一块锌片和一根碳棒同时插入盛有稀硫酸的U型管中；
图乙：用导线将锌片和碳棒连接起来插入盛有稀硫酸的U型管中，并在导线中间连接一只灵敏电流计．
请按要求回答问题：
（1）甲主要的能量转化形式是化学能转化为热能．
（2）乙观察到与甲不同的现象是电流计指针偏转、碳棒上有气泡冒出．
（3）配制所需硫酸：现有98%的浓硫酸18g（体积为9.8mL），可将其配成24.5%的硫酸溶液72g，配制的具体操作过程是量取9.8mL浓硫酸慢慢沿烧杯壁倒入盛有54g水的烧杯中，且用玻璃棒不停搅拌．
（4）取（3）所配24.5%的硫酸溶液20g，向其中滴加25%的Ba（OH）₂溶液至恰好完全反应．
①请计算产生沉淀的质量11.65g，写出必要的计算过程．
②沉淀过滤后水的质量是42.55g．

Answer 1

分析 （1）甲主要的能量转化形式是化学能转化为热能．
（2）将稀硫酸溶液中的锌片与碳棒用导线连接，活动性较强的金属锌通过活动性弱的碳失去电子，在金属锌和碳棒铜之间出现电子移动形成电流，则电流计的指针出现偏转；而稀硫酸溶液中的H⁺在碳棒上获得电子而形成H原子，H原子结合成氢气分子，因此，在碳棒出现气泡；
（3）配制浓硫酸注意操作要领为酸入水，勤搅拌；．
（4）根据硫酸质量求算参加反应的氢氧化钡溶液的质量以及生成的硫酸钡的质量，进而求算对应数据；

解答 解：
（1）金属的活动性顺序表中，锌位于氢之前为活泼金属可置换酸中氢；因此把锌片、碳棒放入稀硫酸溶液中时，锌与硫酸反应生成硫酸锌和氢气，可在锌片上看到有气泡冒出；而碳棒与稀硫酸不反应，在碳棒上无明显现象出现；此时是化学能转化为热能．
（2）将稀硫酸溶液中的锌片与碳棒用导线连接，活动性较强的金属锌通过活动性弱的碳失去电子，在金属锌和碳棒之间出现电子移动形成电流，则电流计的指针出现偏转；而稀硫酸溶液中的H⁺在碳棒上获得电子而形成H原子，H原子结合成氢气分子，因此，在碳棒出现气泡；
故答案为：电流计指针偏转，碳棒上有气泡冒出；
 （3）设用98%的浓硫酸18g（体积为9.8mL），可将其配成24.5%的硫酸溶液的质量为x
由于溶液稀释过程中溶质的质量不变
98%×18g=24.5%x
x=72g．
则加入的水的质量为72g-18g=54g
由于浓硫酸具有腐蚀性，密度大于水，且溶解放热，所以配制过程应该是酸入水，勤搅拌，具体操作过程是 量取9.8mL浓硫酸慢慢沿烧杯壁倒入盛有54g水的烧杯中，且用玻璃棒不停搅拌．
（4）设24.5%的硫酸溶液20g完全反应，消耗的25%的Ba（OH）₂溶液的质量为y，生成硫酸钡的质量为z．
H₂SO₄+Ba（OH）₂=BaSO₄↓+2H₂O
98           171              233
20g×24.5%  25%y          z
$\frac{98}{20g×24.5%}$=$\frac{171}{25%y}$=$\frac{233}{z}$
y=34.2g
z=11.65g
沉淀后过滤得水的质量为20g+34.2g-11.65g=42.55g
答：
（1）化学能转化为热能．
（2）电流计指针偏转、碳棒上有气泡冒出．
（3）72；量取9.8mL浓硫酸慢慢沿烧杯壁倒入盛有54g水的烧杯中，且用玻璃棒不停搅拌．
（4）①11.65．
②42.55．

点评 根据化学方程式计算时，第一要正确书写化学方程式，第二要使用正确的数据，第三计算过程要完整．