Question

【题目】足量锌与浓H2SO4充分在加热下反应生成会SO2和H2的混合气体；锌和稀硫酸反应只有H2生成。现有甲乙两研究小组分别实验探究：

甲研究小组按下图实验验证锌与浓硫酸反应生成物中SO2和H2，取少量的Zn置于b中，向a中加入100mL 18.5mol·L－1的浓硫酸，经过一段时间反应，Zn完全溶解

（1）填写仪器名称：a_______________。

（2）写出装置A中生成能使品红溶液褪色的化学反应方程式：_________________。

（3）装置D中加入的试剂是__________。

（4）U型管G的作用为______________。

（5）有同学认为A、B间应增加图中的甲装置，该装置的作用为__________。

（6）证明反应生成SO2和H2的实验现象是_________________。

（7）若A中生成标准状况下的气体33.6L，将A反应后的溶液稀释到1L，测得溶液中H＋的浓度为0.1 mol·L-1，则稀释液中SO42－的物质的量浓度是_________ mol·L-1

Answer 1

【答案】分液漏斗Zn+2H2SO4(浓)ZnSO4+2H2O+SO2↑浓硫酸防止空气中的水蒸气进入干燥管，干扰实验防止倒吸B中品红褪色，E中有红色物质生成且F中的无水硫酸铜变蓝1.55 mol·L－1

【解析】

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。

(1)结合仪器图形和作用得到名称；

(2)装置A中生成能使品红溶液褪色的气体为二氧化硫，是锌和浓硫酸反应得到硫酸锌、二氧化硫和水；

（3）③是对气体进行干燥的试剂为浓硫酸；

（4）G是防止空气中H2O进入干燥管而影响杂质气体的检验；

(5)A、B间应增加图中的甲装置是安全瓶；

(6)B装置是检验二氧化硫，B中品红褪色，证明反应生成SO2；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；

(7)反应后的溶液稀释到1L，测得氢离子浓度为0.1mol·L－1，稀释后硫酸的浓度为0.05mol·L－1，反应剩余的硫酸为0.05mol×1L=0.05mol，则反应后溶液中硫酸的物质的量浓度为0.05mol×1L/0.1L=0.5mol·L－1，为稀硫酸，故发生反应：Zn+2H2SO4(浓)ZnSO4+SO2↑+H2O、Zn+H2SO4=ZnSO4+H2↑，生成的气体为SO2、H2混合气体，令混合气体中SO2、H2的物质的量分别为xmol、ymol，根据二者体积与消耗硫酸的物质的量列方程计算；

（1）①装置图中仪器a为分液漏斗；

（2）装置A中生成能使品红溶液褪色的气体为二氧化硫，是锌和浓硫酸反应得到硫酸锌、二氧化硫和水；

（3）D装置是浓硫酸，吸水干燥作用，

（4）G装置中的碱石灰是防止空气中H2O进入干燥管而影响杂质气体的检验，干扰实验，

（5）A、B间应增加图中的甲装置，是为了防止B装置中的液体倒吸

（6）B装置是检验二氧化硫，B中品红褪色，证明反应生成SO2；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，只要黑色变红色，无水硫酸铜变蓝色，证明反应生成氢气；

（7）反应后的溶液稀释到1L，氢离子浓度为0.1mol·L－1，稀释后硫酸的浓度为0.05mol·L－1，则反应后溶液中硫酸的物质的量浓度为0.05mol×1L/0.1L=0.5mol·L－1，为稀硫酸，故发生反应：Zn+2H2SO4(浓)ZnSO4+SO2↑+H2O、Zn+H2SO4=ZnSO4+H2↑，生成的气体为SO2、H2混合气体，物质的量为=33.6L/22.4L·mol－1=1.5mol，参加反应的n（H2SO4）=0.1L×18.5mol·L－1-0.05mol×1L=1.8mol，令混合气体中SO2、H2的物质的量分别为xmol、ymol，则：

Zn+2H2SO4（(浓)ZnSO4+SO2↑+H2O

x 2x x

Zn+H2SO4（稀）=ZnSO4+H2↑

y y y

x+y=1.5

2x+y=1.8

解之得 x=0.3，y=1.2

根据原子守恒反应后溶液中SO42－ 为n(浓硫酸)-n（SO2）=0.1L×18.5mol·L－1-0.3mol=1.55mol.