Question

5．為探究足量鋅與18.4mol•L^-1濃硫酸的反應，某研究小組進行如下實驗．
[實驗I]反應生成物成分的定性探究
取65.0g鋅粒與98%的濃H₂SO₄（ρ=1.84g•mL^-1）110m充分反應，鋅全部溶解，對于制得的氣體，有同學認為可能混有雜質．
（1）研究小組所制得的氣體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：隨著反應的進行，硫酸濃度降低，致使鋅與稀硫酸反應生成H₂：Zn+H₂SO₄═ZnSO₄+H₂↑（用化學方程式加以說明）
（2）為證實相關分析，該化學小組的同學設計實驗，組裝了如圖1裝置，對所制了的氣體進行探究．

①裝置C中加入的試劑是：NaOH溶液；裝置D中加入的試劑是：濃硫酸．
②裝置F中加入的試劑是：無水硫酸銅；U型管G的作用為：防止空氣中H₂O進入干燥管而影響雜質氣體的檢驗．
③有同學認為A、B間應增加圖1中的甲裝置，該裝置的作用為：防止倒吸．
[實驗II]硫酸濃度與生成氣體成分的定量探究
為了定量測定濃硫酸具有強氧化性的最低濃度，設計的實驗方案為：取18.4mol•L^-1濃硫酸aml與足量的鋅于圖2中A中反應，將生成的氣體通入某溶液并測定生成沉淀的質量．
（1）A中產生的氣體應通入圖2中的丙（填“乙”或“丙”）裝置．
（2）有同學認為要減小實驗誤差，需要增加一個將反應生成的SO₂全部排出的操作．但也有同學認為沒有必要，其理由是：后產生的氫氣會將其二氧化硫全部排入丙中．

Answer 1

分析 實驗Ⅰ、取65.0g鋅粒與98%的濃H₂SO₄（ρ=1.84g•mL^-1）110m充分反應，鋅全部溶解，對于制得的氣體可能生成二氧化硫和氫氣；
（1）足量鋅與18.4mol•L^-1濃硫酸的反應，隨反應進行濃硫酸變稀后，鋅和稀硫酸反應生成氫氣；
（2）A是制取氣體的裝置，制備的氣體中有二氧化硫、氫氣、水蒸汽，B裝置是除去二氧化硫，可以用氫氧化鈉等堿液吸收；C裝置是檢驗二氧化硫是否除盡，D裝置是濃硫酸，吸水干燥作用；E裝置是用還原性氣體還原氧化銅，F裝置無水硫酸銅，檢驗是否有水生成；G是防止空氣中H₂O進入干燥管而影響雜質氣體的檢驗；A、B間應增加圖中的甲裝置是安全裝置防止倒吸的作用；
實驗Ⅱ、（1）A產生的氣體為二氧化硫和氫氣，通入某溶液并測 定生成沉淀的質量，需要和二氧化碳反應生成沉淀，乙不與二氧化硫反應，丙和二氧化硫反應生成亞硫酸鋇沉淀；
（2）鋅過量，隨反應進行，濃硫酸濃度減小變為稀硫酸后和鋅反應生成的氣體為氫氣，可以利用氫氣把二氧化硫全部排出；

解答 解：實驗I、（1）隨著硫酸濃度降低，鋅與稀硫酸反應生成氫氣，所以化學小組所制得的氣體中混有的主要雜質氣體可能是氫氣，
故答案為：H₂；隨著反應的進行，硫酸濃度降低，致使鋅與稀硫酸反應生成H₂：Zn+H₂SO₄═ZnSO₄+H₂↑；
（2）①C裝置是除去二氧化硫，可以用氫氧化鈉（或KMnO₄）等堿液吸收；D裝置是濃硫酸，吸水干燥作用，
故答案為：NaOH溶液；濃硫酸；
②F裝置無水硫酸銅，檢驗是否有水生成；G是防止空氣中H₂O進入干燥管而影響雜質氣體的檢驗，
故答案為：無水硫酸銅，防止空氣中H₂O進入干燥管而影響雜質氣體的檢驗；
③A、B間應增加圖中的甲裝置是安全裝置防止倒吸的作用，故答案為：防止倒吸；
實驗Ⅱ、為了定量測定濃硫酸具有強氧化性的最低濃度，設計的實驗方案為：取18.4mol•L^-1濃硫酸aml與足量的鋅于A中反應，將生成的氣體通入某溶液并測定生成沉淀的質量，
（1）A產生的氣體為二氧化硫和氫氣，通入某溶液并測 定生成沉淀的質量，需要和二氧化碳反應生成沉淀，乙不與二氧化硫反應，丙和二氧化硫反應生成亞硫酸鋇沉淀，
故答案為：丙；
（2）鋅過量，隨反應進行，濃硫酸濃度減小變為稀硫酸后和鋅反應生成的氣體為氫氣，可以利用氫氣把二氧化硫全部排出，不需要增加裝置將反應生成的SO₂全部排出的操作，
故答案為：后產生的氫氣會將其二氧化硫全部排入丙中．

點評 本題考查了濃硫酸的性質分析和實驗驗證方法，過量鋅和濃硫酸反應生成的氣體是二氧化硫和氫氣是分析關鍵，題目難度中等．