Question

13．把一定量的锌与100mL 18.5mol/L的浓硫酸充分反应后，锌完全溶解，同时生成气体Y 33.6L（在标准状况下．）．将反应后的溶液稀释到1L，测得溶液的pH=1，则下列叙述正确的是（　　）

• A． 气体Y是SO₂和H₂的混合物
• B． 气体Y中SO₂和H₂的体积比为4：1
• C． 反应中共消耗锌87.5g
• D． 反应中共转移电子3 mol

Answer 1

分析 将反应后的溶液稀释到1L，测得溶液的pH=1，则反应后溶液中氢离子浓度为0.1mol/L，n_剩余（H₂SO₄）=1L×0.05mol/L=0.05mol；Zn和浓硫酸发生反应：Zn+2H₂SO₄（浓）=ZnSO₄+SO₂↑+H₂O，随着反应的进行，溶液浓度减小，稀硫酸与Zn发生：Zn+H₂SO₄（稀）=ZnSO₄+H₂↑，由方程式可知，参加反应Zn的物质的量等于气体物质的量，故n（Zn）=n（气体）=$\frac{33.6L}{22.4L/mol}$=1.5mol，溶液中n（SO₄^2-）=n（ZnSO₄）+n_剩余（H₂SO₄）=1.5mol+0.05mol=1.55mol，由S原子守恒可知，生成SO₂为0.1L×18.5mol/L-1.55mol=0.3mol，由于n（SO₂）＜1.5mol，则生成的气体为SO₂和的H₂混合物，而氢气物质的量为1.5mol-0.3mol=1.2mol，据此进行解答．

解答 解：将反应后的溶液稀释到1L，测得溶液的pH=1，则反应后溶液中氢离子浓度为0.1mol/L，n_剩余（H₂SO₄）=1L×0.05mol/L=0.05mol；Zn和浓硫酸发生反应：Zn+2H₂SO₄（浓）=ZnSO₄+SO₂↑+H₂O，随着反应的进行，溶液浓度减小，稀硫酸与Zn发生：Zn+H₂SO₄（稀）=ZnSO₄+H₂↑，由方程式可知，参加反应Zn的物质的量等于气体物质的量，故n（Zn）=n（气体）=$\frac{33.6L}{22.4L/mol}$=1.5mol，溶液中n（SO₄^2-）=n（ZnSO₄）+n_剩余（H₂SO₄）=1.5mol+0.05mol=1.55mol，由S原子守恒可知，生成SO₂为0.1L×18.5mol/L-1.55mol=0.3mol，由于n（SO₂）＜1.5mol，则生成的气体为SO₂和的H₂混合物，而氢气物质的量为1.5mol-0.3mol=1.2mol，
A．根据分析可知，气体Y为SO₂和H₂的混合物，故A正确；
B．气体Y为SO₂和H₂的混合物，相同条件下气体体积之比等于物质的量之比，则V（SO₂）：V（H₂）=0.3mol：1.2mol=1：4，故B错误；
C．反应中共消耗金属Zn的质量为：m（Zn）=1.5mol×65g/mol=97.5g，故C错误；
D．反应中转移的电子数目等于参加反应的Zn提供的电子，则反应中共转移电子的物质的量为：1.5mol×2=3mol，故D正确；
故选AD．

点评 本题考查方程式的相关计算，题目难度中等，明确发生反应的实质为解答关键，注意浓硫酸和稀硫酸性质的不同，从质量守恒的角度解答该题，试题侧重考查学生的分析、理解能力及化学计算能力．