Question

6．使一定质量的Zn与100mL18.5mol/L浓H₂SO₄充分反应，Zn完全溶解，同时生成标准状况下的气体共35.84L，将反应后的溶液稀释至1L，测得该溶液的pH=1．求所得气体的成分及其体积比．

Answer 1

分析 随着反应的进行，浓硫酸变为稀硫酸，稀硫酸和锌反应生成氢气，反应方程式为Zn+2H₂SO₄（浓）=ZnSO₄+SO₂↑+H₂O、Zn+H₂SO₄=ZnSO₄+H₂↑，生成的气体为SO₂、H₂混合气体，气体的物质的量=$\frac{35.84L}{22.4L/mol}$=1.6mol，反应后硫酸的物质的量=0.05mol/L×0.1L=0.05mol，则参加反应的硫酸的物质的量=18.5mol/L×0.1L-0.05mol=1.8mol，根据参加反应的硫酸、生成气体的量列方程式计算．

解答 解：随着反应的进行，浓硫酸变为稀硫酸，稀硫酸和锌反应生成氢气，反应方程式为Zn+2H₂SO₄（浓）=ZnSO₄+SO₂↑+H₂O、Zn+H₂SO₄=ZnSO₄+H₂↑，生成的气体为SO₂、H₂混合气体，气体的物质的量=$\frac{35.84L}{22.4L/mol}$=1.6mol，
反应后硫酸的物质的量=0.05mol/L×0.1L=0.05mol，则参加反应的硫酸的物质的量=18.5mol/L×0.1L-0.05mol=1.8mol，
设二氧化硫、氢气的物质的量分别是x、y
Zn+2H₂SO₄（浓）=ZnSO₄+SO₂↑+H₂O
   2                 1
   2x                x
Zn+H₂SO₄=ZnSO₄+H₂↑
   1          1
  y           y
根据硫酸、气体列方程组为$\left\{\begin{array}{l}{x+y=1.6}\\{2x+y=1.8}\end{array}\right.$，解得$\left\{\begin{array}{l}{x=0.2}\\{y=1.4}\end{array}\right.$
相同条件下，气体的物质的量之比等于其体积之比，所以二氧化硫与氢气的体积之比=0.2mol：1.4mol=1：7，
答：所得气体为二氧化硫和氢气，二氧化硫和氢气体积之比为1：7．

点评 本题考查了根据方程式的计算，明确物质之间发生的反应是解本题关键，再结合原子守恒进行计算，题目难度中等．