Question

10．使一定質量的鋅與100mL 18.5mol•L^-1濃硫酸充分反應．
（1）若鋅完全溶解，同時只生成SO₂氣體3.36L（標準狀況下），求所得溶液中硫酸鋅的物質的量濃度（假設反應前后溶液體積保持不變）．
（2）若鋅完全溶解，同時生成標準狀況下混合氣體為33.6L，并將反應后的溶液稀釋至1L，測得溶液中c（H⁺）為1.0mol•L^-1，求混合氣體中各組分的體積比．

Answer 1

分析 （1）根據反應Zn+2H₂SO₄（濃）=ZnSO₄+SO₂↑+H₂O，結合相關數據進行計算；
（2）根據反應后溶液中氫離子濃度計算剩余硫酸的物質的量，假定氣體A全部為二氧化硫，根據硫原子守恒計算二氧化硫的物質的量，與實際氣體的物質的量比較判斷氣體的成分，據此解答．

解答 解：（1）標準狀況下SO₂氣體3.36L，n（SO₂）=$\frac{V}{{V}_{m}}$=$\frac{3.36L}{22.4L/mol}$=0.15mol，
Zn+2H₂SO₄（濃）=ZnSO₄+SO₂↑+H₂O，
                1mol  1mol
              0.15mol  0.15mol
則 n（ZnSO₄）=0.150mol，c（ZnSO₄）=$\frac{n}{V}$=$\frac{0.15mol}{0.1L}$=1.50mol•L^-1
答：所得溶液中硫酸鋅的物質的量濃度為1.50mol•L^-1；
（2）反應后測得溶液c（H⁺）為1mol/L，則n_剩余（H₂SO₄）=1mol/L×1L×$\frac{1}{2}$=0.5mol，假定氣體A全部為二氧化硫，根據硫原子守恒可知，生成二氧化硫的物質的量=18.5mol/L×0.1L-0.5mol=1.8mol，實際氣體A的物質的量=$\frac{33.6L}{22.4L/mol}$=1.5mol，小于1.8mol，故生成氣體為SO₂、H₂，
令SO₂、H₂的物質的量分別為xmol、ymol，則：
Zn+2H₂SO₄（濃）=ZnSO₄+SO₂↑+H₂O，
   2xmol             xmol
Zn+H₂SO₄=ZnSO₄+H₂↑，
   ymol       ymol
故：x+y=1.5，2x+y=1.8，聯立方程，解得：x=0.3，y=1.2
則：V（SO₂）：V（H₂）=0.300mol：1.20mol=1：4   
答：混合氣體中V（SO₂）：V（H₂）=0.300mol：1.20mol=1：4．

點評 本題考查根據方程式的有關計算，題目難度中等，（2）中判斷氣體的成分是解題關鍵．注意物質的量公式靈活運用．