Question

2．向銅片中加入115mL某濃度的硫酸，在加熱條件下反應，待銅片全部溶解后，將其溶液稀釋到500mL，再加入足量鋅粉，使之充分反應，收集到2.24L（標準狀況）氣體．過濾殘留固體，干燥后稱量，質量減輕了7.5g．
（1）求參加反應的鋅粉的物質的量
（2）原硫酸的物質的量濃度．

Answer 1

分析 Cu與硫酸發生反應：Cu+2H₂SO₄（濃）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CuSO₄+SO₂↑+H₂O，反應后的溶液加水稀釋，再
（1）加入Zn發生反應：CuSO₄+Zn=ZnSO₄+Cu、Zn+H₂SO₄=ZnSO₄+H₂↑，這兩個反應都使得固體質量減輕，
Zn與稀硫酸反應產生0.1mol的氫氣，消耗Zn0.1mol，質量減輕6.5g，固體共減輕7.5g，所以Zn與硫酸銅反應置換出銅又減輕1g，再利用差量法計算CuSO₄+Zn=ZnSO₄+Cu中消耗Zn的物質的量；
（2）該過程中硫酸先與Cu反應，剩余硫酸與Zn反應，結合（1）中計算，根據CuSO₄+Zn=ZnSO₄+Cu計算硫酸銅物質的量，再根據Cu+2H₂SO₄（濃）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CuSO₄+SO₂↑+H₂O、Zn+H₂SO₄=ZnSO₄+H₂↑計算硫酸物質的量，進而計算原硫酸溶液的物質的量濃度．

解答 解：（1）n（H₂）=$\frac{2.24L}{22.4L/mol}$=0.1mol，
Zn+H₂SO₄=ZnSO₄+H₂↑
0.1mol  0.1mol 0.1mol
故反應CuSO₄+Zn=ZnSO₄+Cu，固體質量減少為7.5g-0.1mol×65g/mol=1g，
CuSO₄+Zn=ZnSO₄+Cu 固體質量減少△m
    1mol      65g-64g=1g
    x             1g
故x=$\frac{1mol×1g}{1g}$=1mol，
則參加反應的Zn為1mol+0.1mol=1.1mol
答：參加反應的Zn為1.1mol．
（2）該過程中硫酸先與Cu反應，剩余硫酸與Zn反應，
由Zn+H₂SO₄（稀）=ZnSO₄+H₂↑，知產生2.24L（標況下）H₂此時消耗H₂SO₄為0.1mol；
由：Zn+CuSO₄=Cu+ZnSO₄，知產生硫酸銅為1mol，
由：Cu+2H₂SO₄（濃）=CuSO₄+SO₂↑+2H₂O，知其所消耗硫酸為2mol
因此115ml硫酸溶液中共有H₂SO₄為2.1mol，
則c（H₂SO₄）=$\frac{2.1mol}{0.115L}$=18.3mol/L，
答：原硫酸的物質的量濃度為18.3mol/L．

點評 本題考查化學方程式計算、混合物計算，關鍵是明確發生的反應、理解Zn反應時固體質量減輕，難度中等．