Question

9．課堂上老師對探究干電池原理的實驗進行如下改進．
圖甲：把一塊鋅片和一根碳棒同時插入盛有稀硫酸的U型管中；
圖乙：用導線將鋅片和碳棒連接起來插入盛有稀硫酸的U型管中，并在導線中間連接一只靈敏電流計．
請按要求回答問題：
（1）甲主要的能量轉化形式是化學能轉化為熱能．
（2）乙觀察到與甲不同的現象是電流計指針偏轉、碳棒上有氣泡冒出．
（3）配制所需硫酸：現有98%的濃硫酸18g（體積為9.8mL），可將其配成24.5%的硫酸溶液72g，配制的具體操作過程是量取9.8mL濃硫酸慢慢沿燒杯壁倒入盛有54g水的燒杯中，且用玻璃棒不停攪拌．
（4）�。�3）所配24.5%的硫酸溶液20g，向其中滴加25%的Ba（OH）₂溶液至恰好完全反應．
①請計算產生沉淀的質量11.65g，寫出必要的計算過程．
②沉淀過濾后水的質量是42.55g．

Answer 1

分析 （1）甲主要的能量轉化形式是化學能轉化為熱能．
（2）將稀硫酸溶液中的鋅片與碳棒用導線連接，活動性較強的金屬鋅通過活動性弱的碳失去電子，在金屬鋅和碳棒銅之間出現電子移動形成電流，則電流計的指針出現偏轉；而稀硫酸溶液中的H⁺在碳棒上獲得電子而形成H原子，H原子結合成氫氣分子，因此，在碳棒出現氣泡；
（3）配制濃硫酸注意操作要領為酸入水，勤攪拌；．
（4）根據硫酸質量求算參加反應的氫氧化鋇溶液的質量以及生成的硫酸鋇的質量，進而求算對應數據；

解答 解：
（1）金屬的活動性順序表中，鋅位于氫之前為活潑金屬可置換酸中氫；因此把鋅片、碳棒放入稀硫酸溶液中時，鋅與硫酸反應生成硫酸鋅和氫氣，可在鋅片上看到有氣泡冒出；而碳棒與稀硫酸不反應，在碳棒上無明顯現象出現；此時是化學能轉化為熱能．
（2）將稀硫酸溶液中的鋅片與碳棒用導線連接，活動性較強的金屬鋅通過活動性弱的碳失去電子，在金屬鋅和碳棒之間出現電子移動形成電流，則電流計的指針出現偏轉；而稀硫酸溶液中的H⁺在碳棒上獲得電子而形成H原子，H原子結合成氫氣分子，因此，在碳棒出現氣泡；
故答案為：電流計指針偏轉，碳棒上有氣泡冒出；
 （3）設用98%的濃硫酸18g（體積為9.8mL），可將其配成24.5%的硫酸溶液的質量為x
由于溶液稀釋過程中溶質的質量不變
98%×18g=24.5%x
x=72g．
則加入的水的質量為72g-18g=54g
由于濃硫酸具有腐蝕性，密度大于水，且溶解放熱，所以配制過程應該是酸入水，勤攪拌，具體操作過程是 量取9.8mL濃硫酸慢慢沿燒杯壁倒入盛有54g水的燒杯中，且用玻璃棒不停攪拌．
（4）設24.5%的硫酸溶液20g完全反應，消耗的25%的Ba（OH）₂溶液的質量為y，生成硫酸鋇的質量為z．
H₂SO₄+Ba（OH）₂=BaSO₄↓+2H₂O
98           171              233
20g×24.5%  25%y          z
$\frac{98}{20g×24.5%}$=$\frac{171}{25%y}$=$\frac{233}{z}$
y=34.2g
z=11.65g
沉淀后過濾得水的質量為20g+34.2g-11.65g=42.55g
答：
（1）化學能轉化為熱能．
（2）電流計指針偏轉、碳棒上有氣泡冒出．
（3）72；量取9.8mL濃硫酸慢慢沿燒杯壁倒入盛有54g水的燒杯中，且用玻璃棒不停攪拌．
（4）①11.65．
②42.55．

點評 根據化學方程式計算時，第一要正確書寫化學方程式，第二要使用正確的數據，第三計算過程要完整．