Question

20．將一定量的鋅與100mL 18.5mol/L濃硫酸充分反應后，鋅完全溶解，同時生成氣體A 33.6L（標準狀況）．將反應后的溶液稀釋至1L，測得溶液的pH=1，則
（1）氣體A為V（SO₂）=6.72L、V（H₂）=26.88L；
（2）反應中共轉(zhuǎn)移3mol電子
（3）反應中共消耗Zn97.5 g（有必要的解答過程）．

Answer 1

分析 （1）鋅與濃硫酸發(fā)生：Zn+2H₂SO₄=ZnSO₄+SO₂↑+2H₂O，隨著反應的進行，硫酸濃度降低，可能發(fā)生：Zn+H₂SO₄=ZnSO₄+H₂↑，由方程式可知n（Zn）=n（氣體）=$\frac{33.6L}{22.4L/mol}$=1.5mol，則n（ZnSO₄）=n（Zn）=1.5mol，稀釋后溶液pH=1，則剩余硫酸為1L×0.1mol/L×$\frac{1}{2}$=0.05mol，原硫酸的物質(zhì)的量為0.1L×18.5mol/L=1.85mol，消耗的硫酸為1.85mol-0.05mol=1.8mol，若得到氣體只有SO₂，根據(jù)硫元素守恒則1.5mol+1.5mol=3mol＞1.8mol，故氣體為SO₂、H₂的混合物，設反應生成xmolSO₂，ymolH₂，表示出各反應消耗硫酸物質(zhì)的量，再結(jié)合二者物質(zhì)的量列方程計算解答；
（2）根據(jù)Zn元素化合價變化計算轉(zhuǎn)移電子物質(zhì)的量；
（3）根據(jù)m=nM計算Zn的質(zhì)量．

解答 解：（1）鋅與濃硫酸發(fā)生：Zn+2H₂SO₄=ZnSO₄+SO₂↑+2H₂O，隨著反應的進行，硫酸濃度降低，可能發(fā)生：Zn+H₂SO₄=ZnSO₄+H₂↑，由方程式可知n（Zn）=n（氣體）=$\frac{33.6L}{22.4L/mol}$=1.5mol，則n（ZnSO₄）=n（Zn）=1.5mol，稀釋后溶液pH=1，則剩余硫酸為1L×0.1mol/L×$\frac{1}{2}$=0.05mol，原硫酸的物質(zhì)的量為0.1L×18.5mol/L=1.85mol，消耗的硫酸為1.85mol-0.05mol=1.8mol，若得到氣體只有SO₂，根據(jù)硫元素守恒則1.5mol+1.5mol=3mol＞1.8mol，故氣體為SO₂、H₂的混合物，
設反應生成xmolSO₂，ymolH₂，
Zn+2H₂SO₄（濃）=ZnSO₄+SO₂↑+2H₂O
x    2x              x
Zn+H₂SO₄（�。�=ZnSO₄+H₂↑
y   y                y
由題意可得$\left\{\begin{array}{l}{x+y=1.5}\\{2x+y=1.8}\end{array}\right.$
解得：x=0.3mol y=1.2mol
V（SO₂）=0.3mol×22.4L/mol=6.72L
V（H₂）=1.2mol×22.4L/mol=26.88L，
故答案為：V（SO₂）=6.72L、V（H₂）=26.88L，
（2）參加反應的Zn為1.5mol，反應中轉(zhuǎn)移電子為1.5mol×2=3mol，
故答案為：3；
（3）參加反應的Zn為1.5mol，消耗Zn的質(zhì)量為1.5mol×65g/mol=97.5g，
故答案為：97.5．

點評 本題考查方程式的相關計算、氧化還原反應計算，注意根據(jù)方程式計算確定Zn與氣體的物質(zhì)的量關系，關鍵是確定氣體的組成，難度中等．