Question

某化學興趣小組為了探究鋅與濃硫酸反應生成氣體的成分做了如圖實驗：
將50g鋅粉與50mL濃H₂SO₄在加熱條件下充分反應，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準狀況為11.2L．

（1）化學興趣小組所制得的氣體X中混有的主要雜質氣體可能是

H₂

（填分子式）．產生這種結果的主要原因是（ 用離子方程式表示）

Zn+2H⁺=Zn²⁺+H₂↑

．
（2）實驗驗證：為了檢驗主要雜質氣體的成分，化學興趣小組的同學設計了如下實驗，對氣體X取樣進行探究．
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證實氣體X中混有雜質氣體，D中應選擇的試劑是

無水CuSO₄

，同時應觀察到C中的實驗現象是

黑色固體變紅

．
（3）理論分析：
①該小組有同學提出只需要再測出一個數據，便能準確的確定該氣體的組成，你認為他可以是測下列

BC

．
A、反應后剩余鋅的質量為17.5g
B、收集到氣體的質量為25.8g
C、濃硫酸的物質的量濃度為18.0mol/L
②根據你在①中所選數據，通過計算確定氣體X中各成分物質的量分別為：

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，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準狀況為11.2L，濃硫酸隨反應進行濃度變小后，稀硫酸和鋅反應生成氫氣，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；
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生成水蒸氣和紅色銅，利用D裝置驗證水的生成；
（3）①氣體是二氧化硫和氫氣，體積知道即物質的量已知，需要再測出一個數據測定，可以是氣體質量，也可以是濃硫酸的濃度；
②依據選擇分別進行計算生成氣體物質的量；

解答：解：（1）鋅將50g粉與50mL濃H₂SO₄在加熱條件下充分反應，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準狀況為11.2L，濃硫酸隨反應進行濃度變小后，稀硫酸和鋅反應生成氫氣，所以氣體含有氫氣，反應的離子方程式為：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；
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生成水蒸氣和紅色銅，利用D裝置驗證水的生成，D裝置中無水硫酸銅變藍色證明生成水，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準狀況為11.2L，氣體是二氧化硫和氫氣，標準狀況下氣體總物質的量為0.5mol，需要再測出一個數據測定計算氣體物質的量，依據選項可知，若是氣體質量可以依據氣體物質的量和質量列方程計算得到；或已知濃硫酸的濃度可以計算得到溶質物質的量，和鋅反應生成氣體總物質的量已知，結合鋅和濃硫酸反應生成二氧化硫，鋅和稀硫酸反應生成氫氣的化學方程式列出方程組進行計算得到二氧化硫和氫氣物質的量；A選項剩余鋅的質量，不知和濃硫酸、稀硫酸反應的物質的量之比不能計算氣體物質的量；
故答案為：BC；
②選擇收集到氣體的質量為25.8g，設氫氣物質的量為x，二氧化硫物質的量為y，得到2x+64y=25.8，x+y=0.5mol；
計算得到x=0.1mol，y=0.4mol；
故答案為：SO₂為0.4mol，H₂為0.1mol；

點評：本題考查了濃硫酸性質驗證和實驗驗證產物的設計和方法，定量計算的數據選擇，物質性質是解題關鍵，題目難度中等．