Question

13．某同学取65.0g锌粒与98%的浓硫酸（密度为1.84g/ml）110ml反应，充分反应后，认为气体只有SO₂，有另外的同学却认为所得到的SO₂气体中可能混有杂质气体．
（1）根据以上数据计算，反应后锌有无剩余无（填“有”或“无”）
（2）此同学制得的气体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随着反应的进行，硫酸浓度降低，致使锌与稀硫酸反应生成H₂：Zn+H₂SO₄═ZnSO₄+H₂↑若要制取纯净的SO₂，应用浓硫酸与Cu（填一种单质）或Na₂SO₃（填一种化合物）反应．
（3）为证实以上分析，另一位同学设计了实验，组装了如图装置，对所制取的气体进行探究．

①装置B中加入的试剂NaOH溶液，作用是除去混合气体中的SO₂
②装置D加入的试剂浓硫酸，装置F加入的试剂无水硫酸铜
③可证实一定量的锌粒和一定量的浓硫酸反应后生成的气体中混有某杂质气体的实验现象是装置E中玻璃管中黑色CuO粉末变红色，干燥管F中无水硫酸铜变蓝色
④U形管G的作用为防止空气中H₂O进入干燥管而影响杂质气体的检验．

Answer 1

分析 （1）65.0g锌粒物质的量n（Zn）=$\frac{65.0g}{65g/mol}$=1mol，与98%的浓硫酸（密度为1.84g/ml）110ml反应，溶液中溶质硫酸物质的量n（H₂SO₄）=$\frac{110ml×1.84g/ml×98%}{98g/mol}$=2.024mol，锌和浓硫酸反应Zn+2H₂SO₄=ZnSO₄+SO₂↑+2H₂O，依据定量关系分析，稀硫酸和锌也会发生反应；
（2）随着硫酸浓度降低，锌与稀硫酸反应生成氢气；实验室利用浓硫酸和铜单质加热或亚硫酸钠反应生成二氧化硫气体；
（3）A是制取气体的装置，制备的气体中有二氧化硫、氢气、水蒸汽，B装置是除去二氧化硫，可以用氢氧化钠等碱液吸收；C装置是检验二氧化硫是否除尽，D装置是浓硫酸，吸水干燥作用；E装置是用还原性气体还原氧化铜，F装置无水硫酸铜，检验是否有水生成；G是防止空气中H₂O进入干燥管而影响杂质气体的检验．

解答 解：（1）65.0g锌粒物质的量n（Zn）=$\frac{65.0g}{65g/mol}$=1mol，与98%的浓硫酸（密度为1.84g/ml）110ml反应，溶液中溶质硫酸物质的量n（H₂SO₄）=$\frac{110ml×1.84g/ml×98%}{98g/mol}$=2.024mol，锌和浓硫酸反应Zn+2H₂SO₄=ZnSO₄+SO₂↑+2H₂O，硫酸剩余0.024mol，浓硫酸随反应进行变化为稀硫酸也会和锌反应反应生成硫酸锌和氢气，所以锌无剩余，
故答案为：无；
（2）随着硫酸浓度降低，锌与稀硫酸反应生成氢气，所以化学小组所制得的气体中混有的主要杂质气体可能是氢气，
故答案为：H₂；随着反应的进行，硫酸浓度降低，致使锌与稀硫酸反应生成H₂：Zn+H₂SO₄═ZnSO₄+H₂↑；
（2）①B装置是除去二氧化硫，可以用氢氧化钠等碱液吸收，故答案为：NaOH溶液；除去混合气体中的SO₂；
②D装置是浓硫酸，吸水干燥作用，F装置无水硫酸铜，检验是否有水生成，故答案为：浓硫酸；无水硫酸铜；
③E装置是用还原性气体还原氧化铜，F装置无水硫酸铜，检验是否有水生成，只要黑色变红色，无水硫酸铜变蓝色，就证明是氢气，
故答案为：装置E中玻璃管中黑色CuO粉末变红色，干燥管F中无水硫酸铜变蓝色；
④G是防止空气中H₂O进入干燥管而影响杂质气体的检验，
故答案为：防止空气中H₂O进入干燥管而影响杂质气体的检验．

点评 本题是实验探究题，既有气体的制取又有气体的除杂和气体的吸收，还有气体的检验，综合性比较强，难度中等．