Question

某化學(xué)興趣小組為了探究鋅與濃硫酸反應(yīng)生成氣體的成分做了如圖實(shí)驗(yàn)：
將50g鋅粉與50mL濃H₂SO₄在加熱條件下充分反應(yīng)，鋅粉有剩余，收集到一定體積的氣體，將該氣體體積折算成標(biāo)準(zhǔn)狀況為11.2L．

（1）化學(xué)興趣小組所制得的氣體X中混有的主要雜質(zhì)氣體可能是

H₂

（填分子式）．產(chǎn)生這種結(jié)果的主要原因是（ 用離子方程式表示）

Zn+2H⁺=Zn²⁺+H₂↑

．
（2）實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證：為了檢驗(yàn)主要雜質(zhì)氣體的成分，化學(xué)興趣小組的同學(xué)設(shè)計(jì)了如下實(shí)驗(yàn)，對氣體X取樣進(jìn)行探究．
①A中加入的試劑可能是

NaOH溶液

，作用是

吸收SO₂氣體

．B中加入的試劑可能是

濃H₂SO₄

．
②證實(shí)氣體X中混有雜質(zhì)氣體，D中應(yīng)選擇的試劑是

無水CuSO₄

，同時(shí)應(yīng)觀察到C中的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象是

黑色固體變紅

．
（3）理論分析：
①該小組有同學(xué)提出只需要再測出一個(gè)數(shù)據(jù)，便能準(zhǔn)確的確定該氣體的組成，你認(rèn)為他可以是測下列

BC

．
A、反應(yīng)后剩余鋅的質(zhì)量為17.5g
B、收集到氣體的質(zhì)量為25.8g
C、濃硫酸的物質(zhì)的量濃度為18.0mol/L
②根據(jù)你在①中所選數(shù)據(jù)，通過計(jì)算確定氣體X中各成分物質(zhì)的量分別為：

SO₂為0.4mol，H₂為0.1mol

．

Answer 1

分析：（1）鋅將50g粉與50mL濃H₂SO₄在加熱條件下充分反應(yīng)，鋅粉有剩余，收集到一定體積的氣體，將該氣體體積折算成標(biāo)準(zhǔn)狀況為11.2L，濃硫酸隨反應(yīng)進(jìn)行濃度變小后，稀硫酸和鋅反應(yīng)生成氫氣，所以氣體含有氫氣；
（2）①證明氣體中含有氫氣，需啊喲利用A中氫氧化鈉溶液吸收生成的二氧化硫氣體，利用高錳酸鉀溶液檢驗(yàn)二氧化硫是否除凈，裝置B用濃硫酸干燥氫氣，得到干燥的氫氣通過灼熱的氧化銅反應(yīng)；
②證明氣體中含有氫氣，干燥的氫氣通過灼熱的氧化銅反應(yīng)生成水蒸氣和紅色銅，利用D裝置驗(yàn)證水的生成；
（3）①氣體是二氧化硫和氫氣，體積知道即物質(zhì)的量已知，需要再測出一個(gè)數(shù)據(jù)測定，可以是氣體質(zhì)量，也可以是濃硫酸的濃度；
②依據(jù)選擇分別進(jìn)行計(jì)算生成氣體物質(zhì)的量；

解答：解：（1）鋅將50g粉與50mL濃H₂SO₄在加熱條件下充分反應(yīng)，鋅粉有剩余，收集到一定體積的氣體，將該氣體體積折算成標(biāo)準(zhǔn)狀況為11.2L，濃硫酸隨反應(yīng)進(jìn)行濃度變小后，稀硫酸和鋅反應(yīng)生成氫氣，所以氣體含有氫氣，反應(yīng)的離子方程式為：Zn+2H⁺=Zn²⁺+H₂↑；
故答案為：H₂，Zn+2H⁺=Zn²⁺+H₂↑；
（2）①證明氣體中含有氫氣，需啊喲利用A中氫氧化鈉溶液吸收生成的二氧化硫氣體，利用高錳酸鉀溶液檢驗(yàn)二氧化硫是否除凈，裝置B用濃硫酸干燥氫氣，得到干燥的氫氣通過灼熱的氧化銅反應(yīng)；
故答案為：NaOH溶液，吸收SO₂氣體，濃H₂SO₄；
②證明氣體中含有氫氣，干燥的氫氣通過灼熱的氧化銅反應(yīng)生成水蒸氣和紅色銅，利用D裝置驗(yàn)證水的生成，D裝置中無水硫酸銅變藍(lán)色證明生成水，黑色氧化銅變化為紅色銅；
故答案為：無水CuSO₄，黑色固體變紅；
（3）①鋅粉有剩余，收集到一定體積的氣體，將該氣體體積折算成標(biāo)準(zhǔn)狀況為11.2L，氣體是二氧化硫和氫氣，標(biāo)準(zhǔn)狀況下氣體總物質(zhì)的量為0.5mol，需要再測出一個(gè)數(shù)據(jù)測定計(jì)算氣體物質(zhì)的量，依據(jù)選項(xiàng)可知，若是氣體質(zhì)量可以依據(jù)氣體物質(zhì)的量和質(zhì)量列方程計(jì)算得到；或已知濃硫酸的濃度可以計(jì)算得到溶質(zhì)物質(zhì)的量，和鋅反應(yīng)生成氣體總物質(zhì)的量已知，結(jié)合鋅和濃硫酸反應(yīng)生成二氧化硫，鋅和稀硫酸反應(yīng)生成氫氣的化學(xué)方程式列出方程組進(jìn)行計(jì)算得到二氧化硫和氫氣物質(zhì)的量；A選項(xiàng)剩余鋅的質(zhì)量，不知和濃硫酸、稀硫酸反應(yīng)的物質(zhì)的量之比不能計(jì)算氣體物質(zhì)的量；
故答案為：BC；
②選擇收集到氣體的質(zhì)量為25.8g，設(shè)氫氣物質(zhì)的量為x，二氧化硫物質(zhì)的量為y，得到2x+64y=25.8，x+y=0.5mol；
計(jì)算得到x=0.1mol，y=0.4mol；
故答案為：SO₂為0.4mol，H₂為0.1mol；

點(diǎn)評(píng)：本題考查了濃硫酸性質(zhì)驗(yàn)證和實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證產(chǎn)物的設(shè)計(jì)和方法，定量計(jì)算的數(shù)據(jù)選擇，物質(zhì)性質(zhì)是解題關(guān)鍵，題目難度中等．