Question

10．使一定质量的锌与100mL 18.5mol•L^-1浓硫酸充分反应．
（1）若锌完全溶解，同时只生成SO₂气体3.36L（标准状况下），求所得溶液中硫酸锌的物质的量浓度（假设反应前后溶液体积保持不变）．
（2）若锌完全溶解，同时生成标准状况下混合气体为33.6L，并将反应后的溶液稀释至1L，测得溶液中c（H⁺）为1.0mol•L^-1，求混合气体中各组分的体积比．

Answer 1

分析 （1）根据反应Zn+2H₂SO₄（浓）=ZnSO₄+SO₂↑+H₂O，结合相关数据进行计算；
（2）根据反应后溶液中氢离子浓度计算剩余硫酸的物质的量，假定气体A全部为二氧化硫，根据硫原子守恒计算二氧化硫的物质的量，与实际气体的物质的量比较判断气体的成分，据此解答．

解答 解：（1）标准状况下SO₂气体3.36L，n（SO₂）=$\frac{V}{{V}_{m}}$=$\frac{3.36L}{22.4L/mol}$=0.15mol，
Zn+2H₂SO₄（浓）=ZnSO₄+SO₂↑+H₂O，
                1mol  1mol
              0.15mol  0.15mol
则 n（ZnSO₄）=0.150mol，c（ZnSO₄）=$\frac{n}{V}$=$\frac{0.15mol}{0.1L}$=1.50mol•L^-1
答：所得溶液中硫酸锌的物质的量浓度为1.50mol•L^-1；
（2）反应后测得溶液c（H⁺）为1mol/L，则n_剩余（H₂SO₄）=1mol/L×1L×$\frac{1}{2}$=0.5mol，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-0.5mol=1.8mol，实际气体A的物质的量=$\frac{33.6L}{22.4L/mol}$=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（浓）=ZnSO₄+SO₂↑+H₂O，
   2xmol             xmol
Zn+H₂SO₄=ZnSO₄+H₂↑，
   ymol       ymol
故：x+y=1.5，2x+y=1.8，联立方程，解得：x=0.3，y=1.2
则：V（SO₂）：V（H₂）=0.300mol：1.20mol=1：4   
答：混合气体中V（SO₂）：V（H₂）=0.300mol：1.20mol=1：4．

点评 本题考查根据方程式的有关计算，题目难度中等，（2）中判断气体的成分是解题关键．注意物质的量公式灵活运用．