Question

20．将一定量的锌与100mL 18.5mol/L浓硫酸充分反应后，锌完全溶解，同时生成气体A 33.6L（标准状况）．将反应后的溶液稀释至1L，测得溶液的pH=1，则
（1）气体A为V（SO₂）=6.72L、V（H₂）=26.88L；
（2）反应中共转移3mol电子
（3）反应中共消耗Zn97.5 g（有必要的解答过程）．

Answer 1

分析 （1）锌与浓硫酸发生：Zn+2H₂SO₄=ZnSO₄+SO₂↑+2H₂O，随着反应的进行，硫酸浓度降低，可能发生：Zn+H₂SO₄=ZnSO₄+H₂↑，由方程式可知n（Zn）=n（气体）=$\frac{33.6L}{22.4L/mol}$=1.5mol，则n（ZnSO₄）=n（Zn）=1.5mol，稀释后溶液pH=1，则剩余硫酸为1L×0.1mol/L×$\frac{1}{2}$=0.05mol，原硫酸的物质的量为0.1L×18.5mol/L=1.85mol，消耗的硫酸为1.85mol-0.05mol=1.8mol，若得到气体只有SO₂，根据硫元素守恒则1.5mol+1.5mol=3mol＞1.8mol，故气体为SO₂、H₂的混合物，设反应生成xmolSO₂，ymolH₂，表示出各反应消耗硫酸物质的量，再结合二者物质的量列方程计算解答；
（2）根据Zn元素化合价变化计算转移电子物质的量；
（3）根据m=nM计算Zn的质量．

解答 解：（1）锌与浓硫酸发生：Zn+2H₂SO₄=ZnSO₄+SO₂↑+2H₂O，随着反应的进行，硫酸浓度降低，可能发生：Zn+H₂SO₄=ZnSO₄+H₂↑，由方程式可知n（Zn）=n（气体）=$\frac{33.6L}{22.4L/mol}$=1.5mol，则n（ZnSO₄）=n（Zn）=1.5mol，稀释后溶液pH=1，则剩余硫酸为1L×0.1mol/L×$\frac{1}{2}$=0.05mol，原硫酸的物质的量为0.1L×18.5mol/L=1.85mol，消耗的硫酸为1.85mol-0.05mol=1.8mol，若得到气体只有SO₂，根据硫元素守恒则1.5mol+1.5mol=3mol＞1.8mol，故气体为SO₂、H₂的混合物，
设反应生成xmolSO₂，ymolH₂，
Zn+2H₂SO₄（浓）=ZnSO₄+SO₂↑+2H₂O
x    2x              x
Zn+H₂SO₄（稀）=ZnSO₄+H₂↑
y   y                y
由题意可得$\left\{\begin{array}{l}{x+y=1.5}\\{2x+y=1.8}\end{array}\right.$
解得：x=0.3mol y=1.2mol
V（SO₂）=0.3mol×22.4L/mol=6.72L
V（H₂）=1.2mol×22.4L/mol=26.88L，
故答案为：V（SO₂）=6.72L、V（H₂）=26.88L，
（2）参加反应的Zn为1.5mol，反应中转移电子为1.5mol×2=3mol，
故答案为：3；
（3）参加反应的Zn为1.5mol，消耗Zn的质量为1.5mol×65g/mol=97.5g，
故答案为：97.5．

点评 本题考查方程式的相关计算、氧化还原反应计算，注意根据方程式计算确定Zn与气体的物质的量关系，关键是确定气体的组成，难度中等．