Question

【題目】某研究小組同學(xué)為探究鋅與硫酸反應(yīng)生成SO2、H2的臨界濃度(濃硫酸能與鋅反應(yīng)生成SO2的最低濃度)設(shè)計了如下實驗。在大試管A中加入100mLl 8mol/L硫酸，向連接在塑料棒上的多孔塑料球內(nèi)加入足量的鋅粒(塑料棒可以上下移動)，在試劑瓶D中加入足量的濃NaOH溶液(加熱和夾持裝置已省略)。

已知：鋅與濃硫酸接觸，開始時反應(yīng)緩慢，可以適當(dāng)加熱以加速其反應(yīng)，當(dāng)有大量氣泡生成時，該反應(yīng)速率會明顯加快并伴有大量的熱放出。

(1)請寫出鋅與硫酸反應(yīng)產(chǎn)生SO2的化學(xué)方程式______________。

(2)在組裝儀器之后，加入試劑之前必須進(jìn)行的操作是__________。

(3)長導(dǎo)管B的作用是______，如果沒有這個設(shè)計，最終測定的臨界濃度會_________。(填“偏高”、“偏低"或“無影響”)

(4)裝置中干燥管C的作用是_______，請簡述如何判斷硫酸已達(dá)臨界濃度________。

(5)反應(yīng)結(jié)束后向D裝置中加入足量的H2O2溶液和足量的BaCl2溶液，充分反應(yīng)后將所得沉淀過濾、洗滌、干燥、稱量得到固體質(zhì)量為a克，則濃硫酸與鋅反應(yīng)的臨界濃度為：_________mol/L。(用含a的計算式表示，忽略體積變化)

(6)某同學(xué)通過聯(lián)系氧化還原反應(yīng)的相關(guān)知識，認(rèn)為也可以利用硫酸酸化的高錳酸鉀溶液對D中的SO32-進(jìn)行滴定，通過滴定出的SO32-的物質(zhì)的量計算臨界濃度，你認(rèn)為他的這一想法是否可行?________(填“可行”或“不可行”)，原因是__________。

Answer 1

【答案】Zn+2H2SO4(濃)=ZnSO4+SO2↑+2H2O 檢驗裝置氣密性 導(dǎo)氣、冷凝回流 偏低 防倒吸 在F處收集氣體并驗純，如果確定收集到了氫氣則證明硫酸濃度已經(jīng)降到臨界點(diǎn)以下 不可行 實驗過程中不能保證得到的Na2SO3溶液是否會被空氣中的氧氣氧化變質(zhì)，造成滴定結(jié)果不準(zhǔn)確

【解析】

設(shè)計實驗探究鋅與硫酸反應(yīng)生成SO2、H2的臨界濃度，因為該裝置是一個氣體發(fā)生裝置，在組裝儀器之后，組裝好儀器之后檢查裝置氣密性；檢驗硫酸與鋅反應(yīng)生成二氧化硫的最低濃度，即臨界濃度，測定從二氧化硫的物質(zhì)的量，根據(jù)Zn+2H2SO4(濃)=ZnSO4+SO2↑+2H2O的方程式，計算出生成一定量的二氧化硫需要消耗的硫酸，總硫酸的物質(zhì)的量減去生成一定量二氧化硫消耗的硫酸的物質(zhì)的量，計算出剩余硫酸的物質(zhì)的量，依據(jù)c=，計算出最終測定硫酸的臨界濃度。

（1）剛開始硫酸的濃度比較大，與鋅反應(yīng)生成二氧化硫，其反應(yīng)方程式為Zn+2H2SO4(濃)=ZnSO4+SO2↑+2H2O；

（2）該裝置是一個氣體發(fā)生裝置，在組裝儀器之后，檢查裝置的氣密性，若氣密性良好，再加入藥品；

（3）該反應(yīng)是個放熱反應(yīng)，長導(dǎo)管B的作用是導(dǎo)氣、冷凝的作用，使水蒸氣冷凝回流，起到了確保硫酸溶液的體積不變的作用；如果沒有這個設(shè)計，最終測定的臨界濃度會偏低；

（4）二氧化硫是污染氣體不能排放到空氣中，需要用氫氧化鈉溶液吸收，利用干燥管C防止液體發(fā)生倒吸；判斷硫酸已達(dá)臨界濃度:根據(jù)反應(yīng)一段時間，濃硫酸變?yōu)橄×蛩�，稀硫酸與鋅反應(yīng)不能生成二氧化硫，而是生成氫氣，故在F處收集氣體并驗純，如果確定收集到了氫氣則證明硫酸濃度已經(jīng)降到臨界點(diǎn)以下；

（5）加入足量的H2O2溶液把亞硫酸鈉氧化為硫酸鈉，加入足量的BaCl2溶液生成硫酸鋇沉淀，充分反應(yīng)后將所得沉淀過濾、洗滌、干燥、稱量得到固體質(zhì)量為a克，n(BaSO4)=，n(SO2)=，消耗硫酸的物質(zhì)的量為：n(H2SO4) =n(SO2)=2×，Zn+2H2SO4(濃)=ZnSO4+SO2↑+2H2O，濃硫酸與鋅反應(yīng)的臨界濃度為： =

mol/L；

（6）不能用硫酸酸化的高錳酸鉀溶液對D中的SO32-進(jìn)行滴定，因為在滴定的過程中溶液中的亞硫酸根離子會被空氣中的氧氣氧化為硫酸根離子，造成滴定結(jié)果不準(zhǔn)確。