Question

6．使一定質量的Zn與100mL18.5mol/L濃H₂SO₄充分反應，Zn完全溶解，同時生成標準狀況下的氣體共35.84L，將反應后的溶液稀釋至1L，測得該溶液的pH=1．求所得氣體的成分及其體積比．

Answer 1

分析 隨著反應的進行，濃硫酸變為稀硫酸，稀硫酸和鋅反應生成氫氣，反應方程式為Zn+2H₂SO₄（濃）=ZnSO₄+SO₂↑+H₂O、Zn+H₂SO₄=ZnSO₄+H₂↑，生成的氣體為SO₂、H₂混合氣體，氣體的物質的量=$\frac{35.84L}{22.4L/mol}$=1.6mol，反應后硫酸的物質的量=0.05mol/L×0.1L=0.05mol，則參加反應的硫酸的物質的量=18.5mol/L×0.1L-0.05mol=1.8mol，根據參加反應的硫酸、生成氣體的量列方程式計算．

解答 解：隨著反應的進行，濃硫酸變為稀硫酸，稀硫酸和鋅反應生成氫氣，反應方程式為Zn+2H₂SO₄（濃）=ZnSO₄+SO₂↑+H₂O、Zn+H₂SO₄=ZnSO₄+H₂↑，生成的氣體為SO₂、H₂混合氣體，氣體的物質的量=$\frac{35.84L}{22.4L/mol}$=1.6mol，
反應后硫酸的物質的量=0.05mol/L×0.1L=0.05mol，則參加反應的硫酸的物質的量=18.5mol/L×0.1L-0.05mol=1.8mol，
設二氧化硫、氫氣的物質的量分別是x、y
Zn+2H₂SO₄（濃）=ZnSO₄+SO₂↑+H₂O
   2                 1
   2x                x
Zn+H₂SO₄=ZnSO₄+H₂↑
   1          1
  y           y
根據硫酸、氣體列方程組為$\left\{\begin{array}{l}{x+y=1.6}\\{2x+y=1.8}\end{array}\right.$，解得$\left\{\begin{array}{l}{x=0.2}\\{y=1.4}\end{array}\right.$
相同條件下，氣體的物質的量之比等于其體積之比，所以二氧化硫與氫氣的體積之比=0.2mol：1.4mol=1：7，
答：所得氣體為二氧化硫和氫氣，二氧化硫和氫氣體積之比為1：7．

點評 本題考查了根據方程式的計算，明確物質之間發生的反應是解本題關鍵，再結合原子守恒進行計算，題目難度中等．