Question

【题目】某校化学兴趣小组同学取锌粒与浓H2SO4充分反应制取SO2气体，待锌粒全部溶解后，同学们准备用收集到的气体(X)准备做实验，但是老师说收集到的气体(X)可能含有杂质。

（1）该化学兴趣小组制得的气体(X)中混有的主要杂质气体可能是________(填化学式)，写出此过程所发生的2个化学反应方程式：_______________________； ______________________。

（2）一定质量的Zn与87.5mL 16.0mol/L浓硫酸充分反应，反应后称量剩余锌发现质量减少了78g，产生SO2体积(标准状况下)＝ _____________L。

（3）为证实相关分析，该小组的同学设计了如下图所示的实验装置，对此气体(X)取样进行认真研究(遇有气体吸收过程，可视为全吸收)。

①酸性KMnO4溶液的作用是__________________;B中添加的试剂是_____________。

②装置C中所装药品为________________，可证实气体X中混有较多量某杂质气体的实验现象是_______________________________________。

Answer 1

【答案】H2 Zn+2H2SO4(浓)ZnSO4 +SO2↑+2H2O Zn+2H2SO4=ZnSO4 +H2↑ 4.48L 除去二氧化硫气体 浓硫酸 CuO C中黑色粉末变为红色，D中的白色固体变为蓝色

【解析】

(1)浓硫酸随反应进行浓度变小后，稀硫酸和锌反应生成氢气，所以气体杂质含有氢气；锌和浓硫酸反应生成硫酸锌，二氧化硫和水，锌和稀硫酸反应生成硫酸锌和氢气，据此书写化学方程式；

(2)硫酸完全反应，发生反应：Zn+2H2SO4(浓)=ZnSO4+SO2↑+H2O，Zn+H2SO4=ZnSO4+H2↑，结合方程式计算；

(3)证明气体中含有氢气，酸性高锰酸钾溶液目的吸收生成的二氧化硫气体，则B装置中加浓硫酸吸收气体表面的水分，装置C将残留的气体通过灼热的氧化铜反应，目的是验证该气体具有还原性，装置D无水硫酸铜检验水，若变蓝色则C装置反应生成水，根据元素守恒且该气体具有还原性，则X气体为H2，据此进行分析．

(1)浓硫酸随反应进行浓度变小后，稀硫酸和锌反应生成氢气，所以气体杂质含有氢气；锌和浓硫酸反应生成硫酸锌，二氧化硫和水，故对应的化学方程式为Zn+2H2SO4(浓)ZnSO4 +SO2↑+2H2O，锌和稀硫酸反应生成硫酸锌和氢气，
故对应的化学方程式为Zn+2H2SO4=ZnSO4 +H2↑；

(2)一定质量的Zn与87.5mL 16.0mol/L的H2SO4的浓溶液充分反应，反应后称量剩余锌发现质量减少了78.0g，则参加反应Zn的物质的量为1.2mol，H2SO4的物质的量为0.0875L×16mol/L=1.4mol；由于硫酸都没有剩余，设与浓硫酸反应的Zn为xmol，与稀硫酸反应的Zn为ymol，则：在Zn+2H2SO4(浓)=ZnSO4+SO2↑+H2O中参加反应的H2SO4为2xmol、生成的SO2为xmol，在Zn+H2SO4=ZnSO4+H2↑中参加反应的H2SO4为ymol，生成的H2为ymol；由题意可知：x+y＝1.2、2x+y＝1.4，解得x=0.2，y=1.0；

故产生SO2体积(标准状况下)=0.2mol×22.4L/mol=4.48L；

(3)证明气体中含有氢气，酸性高锰酸钾溶液目的吸收生成的二氧化硫气体，则B装置中加浓硫酸吸收气体表面的水分，装置C将残留的气体通过灼热的氧化铜反应，目的是验证该气体具有还原性，装置D无水硫酸铜检验水，若变蓝色则C装置反应生成水，根据元素守恒且该气体具有还原性，则X气体为H2；

①由以上分析得，酸性KMnO4溶液的作用是除去二氧化硫气体；B中添加的试剂是浓硫酸；

②由以上分析得，装置C中所装药品为CuO；可证实气体X中混有较多量某杂质气体的实验现象是C中黑色粉末变为红色，D中的白色固体变为蓝色。