题目内容
(12分)不同浓度的硫酸与锌反应时,硫酸可以被还原为SO2,也可被还原为H2。为了验证这一事实,某同学拟用如图所示装置进行实验(实验时压强为101 kPa,温度为0 ℃)。
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(1)若在烧瓶中放入0.65 g锌粒,与c mol·L-1的H2SO4反应,为保证实验结论的可靠,量气管的适宜规格是 。
A.200 mL B.300 mL C.400 mL
(2)若0.65g锌粒完全溶解,装置Ⅲ 增重0.64 g,则圆底烧瓶中发生反应的化学方程式为
;
(3)若烧瓶中投入a g锌且完全反应,氢氧化钠洗气瓶增重b g,量气管中收集到V mL气体,则有:a g÷65 g·mol-1×2=b g÷64 g·mol-1×2+V mL÷22400 mL·mol-1×2,该等式依据的原理是 ;
(4)若在烧瓶中投入10g锌,加入一定量的18 mol·L-1浓硫酸10 mL,充分反应后锌有剩余,测得装置Ⅲ 增重3.2 g,则整个实验过程产生的气体中,m(SO2)/m(H2)= ;若撤走装置Ⅱ中盛有无水氯化钙的U形管,m(SO2) / m(H2)的数值将 (填“偏大”、“偏小”或“无影响”)。
(1)B (2)Zn+2H2SO4(浓) =ZnSO4+SO2↑+2H2O
(3)转移电子守恒 (4)20:1 偏大
【解析】
试题分析:(1)为保证实验结论的可靠,
Zn+H2SO4=ZnSO4+H2↑
1mol 22.4L
0.448L
0.448L=448mL,故选500mL的量筒;
(2)氢氧化钠是碱,能吸收酸性气体,氢氧化钠洗气瓶增重说明有酸性气体生成,当锌和硫酸反应时,锌作还原剂,硫酸作氧化剂,被还原为二氧化硫,由(1)计算可知,1.30g锌和硫酸反应若只生成二氧化硫,共生成0.02mol,质量为0.02mol×64g/mol=1.28g,和氢氧化钠增重吻合,故发生反应的化学方程式为:Zn+2H2SO4(浓)
ZnSO4+SO2↑+2H2O;(3)根据氧化还原反应中得失电子数相等列出式子.若烧瓶中投入a g锌且完全反应,氢氧化钠洗气瓶增重b g,量气瓶中收集到Vml气体,则依据化学反应方程式:Zn+2H2SO4(浓)
ZnSO4+SO2↑+2H2O、Zn+H2SO4=ZnSO4+H2↑,由电子守恒列式计算有:
=
+
,得到
,答案为:得失电子守恒;(4)若在烧瓶中投入10 g锌,加入一定量的18 mol/L 浓硫酸10mL,充分反应后锌有剩余,测得氢氧化钠洗气瓶增重3.2g,则SO2的物质的量为
=0.05mol,
Zn+2H2SO4(浓)
ZnSO4+SO2↑+2H2O
2mol 1mol
0.1mol 0.05mol
生成二氧化硫需要的硫酸为0.1mol;
Zn+H2SO4=ZnSO4+H2↑
1mol 1mol
18mol/L×0.01L-0.1mol nmol
则n=0.08mol,所以
=
;若撤走装置Ⅱ中盛有无水氯化钙的U形管,则III中氢氧化钠增加的质量偏大,即二氧化硫的质量偏大,所以
偏大。
考点:考查性质实验方案的设计。