Question

5．为探究足量锌与18.4mol•L^-1浓硫酸的反应，某研究小组进行如下实验．
[实验I]反应生成物成分的定性探究
取65.0g锌粒与98%的浓H₂SO₄（ρ=1.84g•mL^-1）110m充分反应，锌全部溶解，对于制得的气体，有同学认为可能混有杂质．
（1）研究小组所制得的气体中混有的主要杂质气体可能是：H₂（填分子式）．产生这种结果的主要原因是：随着反应的进行，硫酸浓度降低，致使锌与稀硫酸反应生成H₂：Zn+H₂SO₄═ZnSO₄+H₂↑（用化学方程式加以说明）
（2）为证实相关分析，该化学小组的同学设计实验，组装了如图1装置，对所制了的气体进行探究．

①装置C中加入的试剂是：NaOH溶液；装置D中加入的试剂是：浓硫酸．
②装置F中加入的试剂是：无水硫酸铜；U型管G的作用为：防止空气中H₂O进入干燥管而影响杂质气体的检验．
③有同学认为A、B间应增加图1中的甲装置，该装置的作用为：防止倒吸．
[实验II]硫酸浓度与生成气体成分的定量探究
为了定量测定浓硫酸具有强氧化性的最低浓度，设计的实验方案为：取18.4mol•L^-1浓硫酸aml与足量的锌于图2中A中反应，将生成的气体通入某溶液并测定生成沉淀的质量．
（1）A中产生的气体应通入图2中的丙（填“乙”或“丙”）装置．
（2）有同学认为要减小实验误差，需要增加一个将反应生成的SO₂全部排出的操作．但也有同学认为没有必要，其理由是：后产生的氢气会将其二氧化硫全部排入丙中．

Answer 1

分析 实验Ⅰ、取65.0g锌粒与98%的浓H₂SO₄（ρ=1.84g•mL^-1）110m充分反应，锌全部溶解，对于制得的气体可能生成二氧化硫和氢气；
（1）足量锌与18.4mol•L^-1浓硫酸的反应，随反应进行浓硫酸变稀后，锌和稀硫酸反应生成氢气；
（2）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；A、B间应增加图中的甲装置是安全装置防止倒吸的作用；
实验Ⅱ、（1）A产生的气体为二氧化硫和氢气，通入某溶液并测 定生成沉淀的质量，需要和二氧化碳反应生成沉淀，乙不与二氧化硫反应，丙和二氧化硫反应生成亚硫酸钡沉淀；
（2）锌过量，随反应进行，浓硫酸浓度减小变为稀硫酸后和锌反应生成的气体为氢气，可以利用氢气把二氧化硫全部排出；

解答 解：实验I、（1）随着硫酸浓度降低，锌与稀硫酸反应生成氢气，所以化学小组所制得的气体中混有的主要杂质气体可能是氢气，
故答案为：H₂；随着反应的进行，硫酸浓度降低，致使锌与稀硫酸反应生成H₂：Zn+H₂SO₄═ZnSO₄+H₂↑；
（2）①C装置是除去二氧化硫，可以用氢氧化钠（或KMnO₄）等碱液吸收；D装置是浓硫酸，吸水干燥作用，
故答案为：NaOH溶液；浓硫酸；
②F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，
故答案为：无水硫酸铜，防止空气中H₂O进入干燥管而影响杂质气体的检验；
③A、B间应增加图中的甲装置是安全装置防止倒吸的作用，故答案为：防止倒吸；
实验Ⅱ、为了定量测定浓硫酸具有强氧化性的最低浓度，设计的实验方案为：取18.4mol•L^-1浓硫酸aml与足量的锌于A中反应，将生成的气体通入某溶液并测定生成沉淀的质量，
（1）A产生的气体为二氧化硫和氢气，通入某溶液并测 定生成沉淀的质量，需要和二氧化碳反应生成沉淀，乙不与二氧化硫反应，丙和二氧化硫反应生成亚硫酸钡沉淀，
故答案为：丙；
（2）锌过量，随反应进行，浓硫酸浓度减小变为稀硫酸后和锌反应生成的气体为氢气，可以利用氢气把二氧化硫全部排出，不需要增加装置将反应生成的SO₂全部排出的操作，
故答案为：后产生的氢气会将其二氧化硫全部排入丙中．

点评 本题考查了浓硫酸的性质分析和实验验证方法，过量锌和浓硫酸反应生成的气体是二氧化硫和氢气是分析关键，题目难度中等．