Question

6．不同濃度的硫酸與鋅反應時，硫酸可以被還原為SO₂，也可被還原為氫氣．為了驗證這一事實，某同學擬用如圖裝置進行實驗（實驗時壓強為10lkPa，溫度為0℃）．

（1）若在燒瓶中放入1.30g鋅粒，與c mol/L H₂SO₄反應，為保證實驗結論的可靠，量氣管的適宜規(guī)   格是C（以序號作答）．
A．200mL       B．400mL      C．500mL
（2）若1.30g鋅粒完全溶解，氫氧化鈉洗氣瓶增重l．28g，則圓底燒瓶中發(fā)生反應的化學方程式為：Zn+2H₂SO₄（濃）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$ZnSO₄+SO₂↑+2H₂O．
（3）若燒瓶中投入a g鋅且完全反應，氫氧化鈉洗氣瓶增重b g．量氣瓶中收集到VmL氣體，請寫出a、b、v的代數關系式：$\frac{ag}{65g/mol}$=$\frac{bg}{64g/mol}$+$\frac{VL}{22.4mL/mol}$：
（4）若在燒瓶中投入d g鋅，加入一定量的c mol/L 濃硫酸V L，充分反 應后鋅有剩余，測得氫氧化鈉洗氣瓶增重mg，則整個實驗過程產生的氣體中，$\frac{n（{H}_{2}）}{n（S{O}_{2}）}$=$\frac{64cV-2m}{m}$（用含字母的代數式表示）．若撤走盛有無水氯化鈣的U型管，$\frac{n（{H}_{2}）}{n（S{O}_{2}）}$的數值將偏小（填偏大、偏小或無影響）．
（5）反應結束后，為了準確地測量氣體體積，量氣管在讀數時應注意：
①待冷卻至室溫才開始讀數②讀數前使量氣管左右液面相平③視線與量氣管中液面的凹液面最低點在同一水平面．

Answer 1

分析 （1）根據鋅的質量計算生成氣體的體積，從而確定量氣管的適宜規(guī)格；
（2）氫氧化鈉溶液質量增重，說明生成酸性氣體，說明反應生成二氧化硫；
（3）1 mol鋅無論用來產生SO₂ 還是產生氫氣都是1 mol鋅對應1 mol氣體；
（4）氫氧化鈉洗氣瓶增重的量求出反應的硫酸的物質的量，硫酸總量減去生成二氧化硫需要的硫酸的量即為生成氫氣的硫酸的量，繼而求出生成氣體的物質的量；無水氯化鈣起到吸水的作用；
（5）讀數時應避免實驗誤差，且避免溫度的影響，在常溫下，且液面、實現水平相切．

解答 解：（1）設生成的氫氣體積為xL，
         Zn+H₂SO₄=ZnSO₄+H₂↑
         1mol         22.4L 

   $\frac{1.30g}{65g/mol}$=0.02mol   x
則x=0.448L=448mL，則量氣管的規(guī)格應該選500mL，
故答案為：C； 
（2）氫氧化鈉是堿，能吸收酸性氣體，氫氧化鈉洗氣瓶增重說明有酸性氣體生成，當鋅和硫酸反應時，鋅作還原劑，硫酸作氧化劑，被還原為二氧化硫，由（1）計算可知，1.30g鋅和硫酸反應若只生成二氧化硫，共生成0.02mol，質量為0.02mol×64g/mol=1.28g，與氫氧化鈉增重的質量一致，故發(fā)生反應的化學方程式為：Zn+2H₂SO₄（濃）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$ZnSO₄+SO₂↑+2H₂O，
故答案為：Zn+2H₂SO₄（濃）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$ZnSO₄+SO₂↑+2H₂O；
（3）根據氧化還原知識或根據方程式，1 mol鋅無論用來產生SO₂ 還是產生氫氣，都是1mol鋅對應1 mol氣體，根據氧化還原反應中得失電子數相等可得：$\frac{ag}{65g/mol}$=$\frac{bg}{64g/mol}$+$\frac{VL}{22.4mL/mol}$，
故答案為：$\frac{ag}{65g/mol}$=$\frac{bg}{64g/mol}$+$\frac{VL}{22.4mL/mol}$；
（4）Zn+2H₂SO₄（濃）=ZnSO₄+SO₂↑+2H₂O
         2mol           1mol 
         $\frac{m}{32}$mol         $\frac{m}{64}$mol 
則生成二氧化硫需要的硫酸為$\frac{m}{32}$mol；
    Zn+H₂SO₄=ZnSO₄+H₂↑
       1mol       1mol 
（ cV-$\frac{m}{32}$）mol  （cV-$\frac{m}{32}$）mol 
則：$\frac{n（H{\;}_{2}）}{n（SO{\;}_{2}）}$=$\frac{（cV-\frac{m}{32}）mol}{\frac{m}{64}mol}$=$\frac{64cV-2m}{m}$；
若撤走盛有無水氯化鈣的U型管，混合氣體中的水蒸氣進入氫氧化鈉溶液，導致洗氣瓶增重量增大，所以計算時二氧化硫的物質的量增大，氫氣與二氧化硫的物質的量之比偏小，
故答案為：$\frac{64cV-2m}{m}$；偏�。�
（5）因為該反應是放熱反應，隨著反應的進行，溶液的溫度逐漸升高，生成的氣體溫度高于標況下溫度，溫度對氣體體積有影響，所以要待冷卻至室溫才開始讀數；在讀數時，如果俯視或仰視都會造成誤差，所以讀數時眼睛視線與液面最低處相平，
故答案為：①待冷卻至室溫才開始讀數；②讀數前使量氣管左右液面相平；③視線與量氣管中液面的凹液面最低點在同一水平面．

點評 本題考查了濃硫酸的性質，題目難度中等，明確發(fā)生反應原理為解答關鍵，注意掌握電子守恒在化學計算中的應用，試題側重考查學生的分析、理解能力及化學實驗能力．