Question

(8分)使一定量Zn与100 ml 18.5 mol/L浓H₂SO₄充分反应，Zn完全溶解，同时生成标准状况下气体33.6L。将反应后溶液稀释至1L，测得其c(H⁺) = 0.1mol/L。求：
(1)生成气体的成分为：                              ；
（2）Zn的质量为          g；
（3）开始生成H₂时H₂SO₄的浓度为                 mol/L。（假设溶液体积无变化）

Answer 1

(1) SO₂，H₂（2分    (2) 97.5（3分）     (3) 12.5（3分）

考查根据化学反应方程式进行的有关计算。浓硫酸属于氧化性酸，和锌反应生成SO₂。但随着反应的进行，硫酸的浓度会逐渐降低，当浓度降低到一定程度后，就变成稀硫酸。稀硫酸和锌反应生成的是氢气，即33.6L气体是SO₂和氢气的混合气。反应前硫酸的物质的量是0.1L×18.5mol/L＝1.85mol，反应后硫酸的物质的量是，所以参加反应的硫酸是1.85mol－0.05mol＝1.8mol。33.6L气体的物质的量是1.5mol，设混合气中SO₂和氢气的物质的量分别是x和y，则根据反应式可知
Zn＋2H₂SO₄(浓)ZnSO₄＋2H₂O＋SO₂↑      、           Zn＋H₂SO₄=ZnSO₄＋H₂↑
1mol  2mol                      1mol                   1mol  1mol        1mol
X     2x                       x                       y      y           y
所以有x＋y＝1.5mol和2x＋y＝1.8mol
解得x＝0.3mol  y＝1.2mol
所以锌的质量是（x＋y）×65g/mol＝97.5g
当开始生成氢气时溶液中的硫酸是1.85mol－2x＝1.25mol
所以浓度是12.5mol/L