Question

2．向铜片中加入115mL某浓度的硫酸，在加热条件下反应，待铜片全部溶解后，将其溶液稀释到500mL，再加入足量锌粉，使之充分反应，收集到2.24L（标准状况）气体．过滤残留固体，干燥后称量，质量减轻了7.5g．
（1）求参加反应的锌粉的物质的量
（2）原硫酸的物质的量浓度．

Answer 1

分析 Cu与硫酸发生反应：Cu+2H₂SO₄（浓）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CuSO₄+SO₂↑+H₂O，反应后的溶液加水稀释，再
（1）加入Zn发生反应：CuSO₄+Zn=ZnSO₄+Cu、Zn+H₂SO₄=ZnSO₄+H₂↑，这两个反应都使得固体质量减轻，
Zn与稀硫酸反应产生0.1mol的氢气，消耗Zn0.1mol，质量减轻6.5g，固体共减轻7.5g，所以Zn与硫酸铜反应置换出铜又减轻1g，再利用差量法计算CuSO₄+Zn=ZnSO₄+Cu中消耗Zn的物质的量；
（2）该过程中硫酸先与Cu反应，剩余硫酸与Zn反应，结合（1）中计算，根据CuSO₄+Zn=ZnSO₄+Cu计算硫酸铜物质的量，再根据Cu+2H₂SO₄（浓）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CuSO₄+SO₂↑+H₂O、Zn+H₂SO₄=ZnSO₄+H₂↑计算硫酸物质的量，进而计算原硫酸溶液的物质的量浓度．

解答 解：（1）n（H₂）=$\frac{2.24L}{22.4L/mol}$=0.1mol，
Zn+H₂SO₄=ZnSO₄+H₂↑
0.1mol  0.1mol 0.1mol
故反应CuSO₄+Zn=ZnSO₄+Cu，固体质量减少为7.5g-0.1mol×65g/mol=1g，
CuSO₄+Zn=ZnSO₄+Cu 固体质量减少△m
    1mol      65g-64g=1g
    x             1g
故x=$\frac{1mol×1g}{1g}$=1mol，
则参加反应的Zn为1mol+0.1mol=1.1mol
答：参加反应的Zn为1.1mol．
（2）该过程中硫酸先与Cu反应，剩余硫酸与Zn反应，
由Zn+H₂SO₄（稀）=ZnSO₄+H₂↑，知产生2.24L（标况下）H₂此时消耗H₂SO₄为0.1mol；
由：Zn+CuSO₄=Cu+ZnSO₄，知产生硫酸铜为1mol，
由：Cu+2H₂SO₄（浓）=CuSO₄+SO₂↑+2H₂O，知其所消耗硫酸为2mol
因此115ml硫酸溶液中共有H₂SO₄为2.1mol，
则c（H₂SO₄）=$\frac{2.1mol}{0.115L}$=18.3mol/L，
答：原硫酸的物质的量浓度为18.3mol/L．

点评 本题考查化学方程式计算、混合物计算，关键是明确发生的反应、理解Zn反应时固体质量减轻，难度中等．