Question

【题目】足量锌与浓H2SO4充分在加热下反应生成会SO2和H2的混合气体；锌和稀硫酸反应只有H2生成。现有甲乙两研究小组分别实验探究：

（1）甲研究小组按下图实验验证锌与浓硫酸反应生成物中SO2和H2，取少量的Zn置于b中，向a中加入100mL18.5mol·L－1的浓硫酸，经过一段时间反应，Zn完全溶解

①填写仪器名称：a_____________、b_________。

②写出装置A中生成能使品红溶液褪色的化学反应方程式：_________________。

③装置D中加入的试剂是__________。

④U型管G的作用为______________。

⑤有同学认为A、B间应增加图中的甲装置，该装置的作用为__________。

⑥证明反应生成SO2和H2的实验现象是_________________。

⑦若A中生成标准状况下的气体33.6L，将A反应后的溶液稀释到1L，测得溶液中H＋的浓度为0.1 mol·L-1，则稀释液中SO42－的物质的量浓度是_________ mol·L-1。

（2）乙研究小组为了探究锌与稀硫酸反应过程中的速率及能量的变化，进行以下实验，分析影响反应速率的因素。

实验时，从断开K开始，每间隔1分钟，交替断开或闭合K，并连续计数每1 分钟内从a管流出的水滴数，得到的水滴数如下表所示：

1分钟水滴数（断开K）	34	59	86	117	…	102
1分钟水滴数（闭合K）	58	81	112	139	…	78

分析反应过程中的水滴数，请回答：

① 由水滴数58>34、81>59，说明在反应初期，闭合K时比断开K时的反应速率快，主要原因是形成原电池反应速度快。

② 由水滴数102>78，说明在反应后期，断开K时的反应速率快于闭合K时的反应速率，主要原因是_____________________________________。

③ 从能量转换形式不同的角度，分析水滴数86>81、117>112的主要原因是：_______。

Answer 1

【答案】 分液漏斗 圆底烧瓶 Zn+2H2SO4(浓) ZnSO4+2H2O+SO2↑ 浓硫酸 防止空气中的水蒸气进入干燥管，干扰实验 防止倒吸 B中品红褪色，E中有红色物质生成且F中的无水硫酸铜变蓝 1.55 mol·L－1 断开K时，溶液中的c(H+)大于闭合K时溶液中的c(H+), c(H+)的影响是主要因素 断开K时，反应的化学能主要转化成热能；闭合K时，反应的化学能主要转化成电能。

前者使溶液的温度升得更高是主要影响因素，故反应速率更快

【解析】装置A是用来 制备SO2的反应装置，

二氧化硫可使品红溶液褪色，B中品红褪色，可检验二氧化硫的存在。SO2还具有还原性，高锰酸钾氧化二氧化硫可除去二氧化硫，C中酸性高锰酸钾不再褪色后，说明二氧化硫已经除尽。锌和稀硫酸反应生成氢气和硫酸锌，装置D是干燥装置，用来除去气体通过溶液时带出的水汽，氢气通过热的氧化铜生成铜和水， E中有红色物质生成，说明有铜生成，F中无水硫酸铜变蓝，说明有水生成，即证明有氢气产生，U型管G的作用防止空气中的水蒸气进入干燥管，干扰实验。

（1）①装置A是用来 制备SO2的反应装置，a、b分别为分液漏斗，圆底烧瓶。②装置A是用来 制备SO2的反应装置，反应方程式为：Zn+2H2SO4(浓) ZnSO4+2H2O+SO2↑ 。

③装置D是干燥反应中产生的H2装置，使用的是浓硫酸作干燥剂。

④U型管G的作用为防止空气中的水蒸气进入干燥管，干扰实验。

⑤A、B间会发生倒吸的现象，在A、B间甲装置，主要是防倒吸。

⑥二氧化硫可使品红溶液褪色，可用于检验二氧化硫的存在，，若有H2产生，氢气通过热的氧化铜生成铜和水， E中有红色物质生成，说明有铜生成，F中无水硫酸铜变蓝，说明有水生成，即证明有氢气产生。

⑦反应后测得溶液c（H+）为0.1mol/L，则n剩余（H2SO4）=0.1mol/L×1L×1/2

=0.05mol，假定气体A全部为二氧化硫，根据硫原子守恒可知，生成二氧化硫的物质的量=18.5mol/L×0.1L-0.05mol=1.8mol，实际气体A的物质的量=

33.6L

22.4L/mol

=1.5mol，小于1.8mol，故生成气体为SO2、H2，令SO2、H2的物质的量分别为xmol、ymol，则：

Zn+2H2SO4=ZnSO4+SO2↑+H2O，

2xmol xmol

Zn+H2SO4=ZnSO4+H2↑，

ymolymol

故：x+y=1.5，2x+y=1.8，联立方程，解得：x=0.3，y=1.2故答案为：SO2=0.3mol，H2=1.2mol；

（2）根据硫原子根守恒n（H2SO4）-n（SO2）=18.5mol/L×0.1L-0.3mol=1.55mol，故1L溶液c(SO42－)= 1.55 mol·L－1

（2）①反应刚开始时，因闭合K时形成了原电池，故比断开K时，反应产生氢气的速率快；②到反应后期，先前断开K时，溶液中的c(H+)较大，随反应进行，溶液中c(H+)降低，故此时闭合K时反应速率较小；③ 在该阶段，断开K时，反应的化学能主要转化成热能；使溶液的温度升高，反应速率加快；而闭合K时，反应的化学能主要转化成电能，产生氢气速率就较慢。