Question

使一定质量的锌与100mL18.5mol/L浓H₂SO₄充分反应，锌完全溶解．已知反应过程中，先产生一种刺激性气味的气体，然后产生一种无色无味的气体，且生成气体的总体积为 33.6L（标准状况下）．将反应后的溶液稀释至1L，测得溶液中c（H⁺）为0.1mol/L．求：
（1）生成的气体中各成分的物质的量分别是多少？
（2）若往反应后的溶液中加入足量的BaCl₂溶液，则所生成的BaSO₄沉淀的物质的量为多少？

Answer 1

分析：（1）根据浓硫酸和稀硫酸性质的不同判断气体的成分，根据反应的化学方程式计算气体的物质的量；
（2）根据质量守恒计算反应后溶液中SO₄^2-离子的物质的量，进而计算生成的BaSO₄沉淀的物质的量．

解答：解：（1）气体A是 SO₂ 和H₂气体的混合气体；原因：浓H₂SO₄与Zn反应时，随着反应的进行H₂SO₄由浓逐渐变稀、相应生成的气体也不同．气体的总物质的量为

33.6L

22.4L/mol

=1.5mol，
100mL18.5mol/L浓H₂SO₄的物质的量为0.1L×18.5mol/L=1.85mol，
反应后c（H⁺）=0.1mol/L，则c（H₂SO₄）=0.05mol/L，n（H₂SO₄）=0.05mol，
设A混合气体中n（SO₂）为x，n（H₂）为y
Zn+2H₂SO₄（浓）=ZnSO₄+SO₂↑+H₂O
      2x       x      x
Zn+H₂SO₄（稀）=ZnSO₄+H₂↑
    y          y     y
则

x+y=1.5mol 2x+y=1.85mol-0.05mol

解得：x=0.3mol，y=1.2mol，
答：生成的气体中各成分的物质的量分别是n（SO₂）=0.3mol，n（H₂）=1.2mol．
（2）溶液中含有的SO₄^2-的物质的量为0.3mol+1.2mol+0.05mol=1.55mol，
所以n（BaSO₄）=1.55mol，
答：生成的BaSO₄沉淀的物质的量为1.55mol．

点评：本题考查浓硫酸的性质以及有关反应的计算，
[注意]在选择题和一些化学计算题一的条件下，我们要考虑浓硫酸变成稀硫酸．
当给定了浓硫酸的物质的量时，被还原的硫酸的物质的量或者得到标准状况下的 SO₂ 气体都要小于理论数值．
若给出被还原的硫酸的物质的量或者得到标准状况下的 SO₂气体，要求浓硫酸的物质的量时，浓硫酸的物质的量必须大于理论数值．