题目内容
【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_______________________________________。
【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。