Question

【題目】某校化學興趣小組同學取鋅粒與濃H2SO4充分反應制取SO2氣體，待鋅粒全部溶解后，同學們準備用收集到的氣體(X)準備做實驗，但是老師說收集到的氣體(X)可能含有雜質。

（1）該化學興趣小組制得的氣體(X)中混有的主要雜質氣體可能是________(填化學式)，寫出此過程所發生的2個化學反應方程式：_______________________； ______________________。

（2）一定質量的Zn與87.5mL 16.0mol/L濃硫酸充分反應，反應后稱量剩余鋅發現質量減少了78g，產生SO2體積(標準狀況下)＝ _____________L。

（3）為證實相關分析，該小組的同學設計了如下圖所示的實驗裝置，對此氣體(X)取樣進行認真研究(遇有氣體吸收過程，可視為全吸收)。

①酸性KMnO4溶液的作用是__________________;B中添加的試劑是_____________。

②裝置C中所裝藥品為________________，可證實氣體X中混有較多量某雜質氣體的實驗現象是_______________________________________。

Answer 1

【答案】H2 Zn+2H2SO4(濃)ZnSO4 +SO2↑+2H2O Zn+2H2SO4=ZnSO4 +H2↑ 4.48L 除去二氧化硫氣體 濃硫酸 CuO C中黑色粉末變為紅色，D中的白色固體變為藍色

【解析】

(1)濃硫酸隨反應進行濃度變小后，稀硫酸和鋅反應生成氫氣，所以氣體雜質含有氫氣；鋅和濃硫酸反應生成硫酸鋅，二氧化硫和水，鋅和稀硫酸反應生成硫酸鋅和氫氣，據此書寫化學方程式；

(2)硫酸完全反應，發生反應：Zn+2H2SO4(濃)=ZnSO4+SO2↑+H2O，Zn+H2SO4=ZnSO4+H2↑，結合方程式計算；

(3)證明氣體中含有氫氣，酸性高錳酸鉀溶液目的吸收生成的二氧化硫氣體，則B裝置中加濃硫酸吸收氣體表面的水分，裝置C將殘留的氣體通過灼熱的氧化銅反應，目的是驗證該氣體具有還原性，裝置D無水硫酸銅檢驗水，若變藍色則C裝置反應生成水，根據元素守恒且該氣體具有還原性，則X氣體為H2，據此進行分析．

(1)濃硫酸隨反應進行濃度變小后，稀硫酸和鋅反應生成氫氣，所以氣體雜質含有氫氣；鋅和濃硫酸反應生成硫酸鋅，二氧化硫和水，故對應的化學方程式為Zn+2H2SO4(濃)ZnSO4 +SO2↑+2H2O，鋅和稀硫酸反應生成硫酸鋅和氫氣，
故對應的化學方程式為Zn+2H2SO4=ZnSO4 +H2↑；

(2)一定質量的Zn與87.5mL 16.0mol/L的H2SO4的濃溶液充分反應，反應后稱量剩余鋅發現質量減少了78.0g，則參加反應Zn的物質的量為1.2mol，H2SO4的物質的量為0.0875L×16mol/L=1.4mol；由于硫酸都沒有剩余，設與濃硫酸反應的Zn為xmol，與稀硫酸反應的Zn為ymol，則：在Zn+2H2SO4(濃)=ZnSO4+SO2↑+H2O中參加反應的H2SO4為2xmol、生成的SO2為xmol，在Zn+H2SO4=ZnSO4+H2↑中參加反應的H2SO4為ymol，生成的H2為ymol；由題意可知：x+y＝1.2、2x+y＝1.4，解得x=0.2，y=1.0；

故產生SO2體積(標準狀況下)=0.2mol×22.4L/mol=4.48L；

(3)證明氣體中含有氫氣，酸性高錳酸鉀溶液目的吸收生成的二氧化硫氣體，則B裝置中加濃硫酸吸收氣體表面的水分，裝置C將殘留的氣體通過灼熱的氧化銅反應，目的是驗證該氣體具有還原性，裝置D無水硫酸銅檢驗水，若變藍色則C裝置反應生成水，根據元素守恒且該氣體具有還原性，則X氣體為H2；

①由以上分析得，酸性KMnO4溶液的作用是除去二氧化硫氣體；B中添加的試劑是濃硫酸；

②由以上分析得，裝置C中所裝藥品為CuO；可證實氣體X中混有較多量某雜質氣體的實驗現象是C中黑色粉末變為紅色，D中的白色固體變為藍色。