Question

【題目】某校化學(xué)興趣小組同學(xué)取鋅粒與濃H2SO4充分反應(yīng)制取SO2氣體，待鋅粒全部溶解后，同學(xué)們準(zhǔn)備用收集到的氣體(X)準(zhǔn)備做實(shí)驗(yàn)，但是老師說收集到的氣體(X)可能含有雜質(zhì)。

（1）該化學(xué)興趣小組制得的氣體(X)中混有的主要雜質(zhì)氣體可能是________(填化學(xué)式)，寫出此過程所發(fā)生的2個(gè)化學(xué)反應(yīng)方程式：_______________________； ______________________。

（2）一定質(zhì)量的Zn與87.5mL 16.0mol/L濃硫酸充分反應(yīng)，反應(yīng)后稱量剩余鋅發(fā)現(xiàn)質(zhì)量減少了78g，產(chǎn)生SO2體積(標(biāo)準(zhǔn)狀況下)＝ _____________L。

（3）為證實(shí)相關(guān)分析，該小組的同學(xué)設(shè)計(jì)了如下圖所示的實(shí)驗(yàn)裝置，對(duì)此氣體(X)取樣進(jìn)行認(rèn)真研究(遇有氣體吸收過程，可視為全吸收)。

①酸性KMnO4溶液的作用是__________________;B中添加的試劑是_____________。

②裝置C中所裝藥品為________________，可證實(shí)氣體X中混有較多量某雜質(zhì)氣體的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象是_______________________________________。

Answer 1

【答案】H2 Zn+2H2SO4(濃)ZnSO4 +SO2↑+2H2O Zn+2H2SO4=ZnSO4 +H2↑ 4.48L 除去二氧化硫氣體 濃硫酸 CuO C中黑色粉末變?yōu)榧t色，D中的白色固體變?yōu)樗{(lán)色

【解析】

(1)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，所以氣體雜質(zhì)含有氫氣；鋅和濃硫酸反應(yīng)生成硫酸鋅，二氧化硫和水，鋅和稀硫酸反應(yīng)生成硫酸鋅和氫氣，據(jù)此書寫化學(xué)方程式；

(2)硫酸完全反應(yīng)，發(fā)生反應(yīng)：Zn+2H2SO4(濃)=ZnSO4+SO2↑+H2O，Zn+H2SO4=ZnSO4+H2↑，結(jié)合方程式計(jì)算；

(3)證明氣體中含有氫氣，酸性高錳酸鉀溶液目的吸收生成的二氧化硫氣體，則B裝置中加濃硫酸吸收氣體表面的水分，裝置C將殘留的氣體通過灼熱的氧化銅反應(yīng)，目的是驗(yàn)證該氣體具有還原性，裝置D無水硫酸銅檢驗(yàn)水，若變藍(lán)色則C裝置反應(yīng)生成水，根據(jù)元素守恒且該氣體具有還原性，則X氣體為H2，據(jù)此進(jìn)行分析．

(1)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，所以氣體雜質(zhì)含有氫氣；鋅和濃硫酸反應(yīng)生成硫酸鋅，二氧化硫和水，故對(duì)應(yīng)的化學(xué)方程式為Zn+2H2SO4(濃)ZnSO4 +SO2↑+2H2O，鋅和稀硫酸反應(yīng)生成硫酸鋅和氫氣，
故對(duì)應(yīng)的化學(xué)方程式為Zn+2H2SO4=ZnSO4 +H2↑；

(2)一定質(zhì)量的Zn與87.5mL 16.0mol/L的H2SO4的濃溶液充分反應(yīng)，反應(yīng)后稱量剩余鋅發(fā)現(xiàn)質(zhì)量減少了78.0g，則參加反應(yīng)Zn的物質(zhì)的量為1.2mol，H2SO4的物質(zhì)的量為0.0875L×16mol/L=1.4mol；由于硫酸都沒有剩余，設(shè)與濃硫酸反應(yīng)的Zn為xmol，與稀硫酸反應(yīng)的Zn為ymol，則：在Zn+2H2SO4(濃)=ZnSO4+SO2↑+H2O中參加反應(yīng)的H2SO4為2xmol、生成的SO2為xmol，在Zn+H2SO4=ZnSO4+H2↑中參加反應(yīng)的H2SO4為ymol，生成的H2為ymol；由題意可知：x+y＝1.2、2x+y＝1.4，解得x=0.2，y=1.0；

故產(chǎn)生SO2體積(標(biāo)準(zhǔn)狀況下)=0.2mol×22.4L/mol=4.48L；

(3)證明氣體中含有氫氣，酸性高錳酸鉀溶液目的吸收生成的二氧化硫氣體，則B裝置中加濃硫酸吸收氣體表面的水分，裝置C將殘留的氣體通過灼熱的氧化銅反應(yīng)，目的是驗(yàn)證該氣體具有還原性，裝置D無水硫酸銅檢驗(yàn)水，若變藍(lán)色則C裝置反應(yīng)生成水，根據(jù)元素守恒且該氣體具有還原性，則X氣體為H2；

①由以上分析得，酸性KMnO4溶液的作用是除去二氧化硫氣體；B中添加的試劑是濃硫酸；

②由以上分析得，裝置C中所裝藥品為CuO；可證實(shí)氣體X中混有較多量某雜質(zhì)氣體的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象是C中黑色粉末變?yōu)榧t色，D中的白色固體變?yōu)樗{(lán)色。