Question

20．某課外活動小組的同學，在實驗室做鋅與濃硫酸反應的實驗時，甲同學認為產生的氣體是二氧化硫，而乙同學認為除二氧化硫氣體外，還可能產生氫氣，為了驗證甲、乙兩個同學的判斷是否正確，丙同學設計了如圖所示實驗裝置（鋅與濃硫酸加熱時產生的氣體為X，且該裝置略去）．試回答：

（1）上述反應中生成二氧化硫的化學方程為Zn+2H₂SO₄（濃）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$ZnSO₄+SO₂↑+2H₂O．
（2）乙同學認為還可能產生氫氣的理由是隨反應進行，硫酸濃度降低，與Zn反應生成氫氣．
（3）丙同學在安裝好裝置后，需要進行的操作是檢驗裝置氣密性．
（4）KMnO₄溶液的作用是除去二氧化硫．
（5）B中加入的試劑可能是濃硫酸，作用是吸收氣體中的水分．
（6）可以證明氣體X中含氫氣的實驗現象是：C中黑色的氧化銅變成紅色的銅，D中白色無水硫酸銅變藍．

Answer 1

分析 為了驗證生成的氣體中有二氧化硫和氫氣，裝置A是驗證二氧化硫存在的裝置，選品紅溶液進行驗證；通過高錳酸鉀溶液除去二氧化硫，通過裝置B中的濃硫酸除去水蒸氣，利用氫氣和氧化銅反應生成銅和水蒸氣，所以利用裝置D中 的無水硫酸銅檢驗水的生成，為避免空氣中的水蒸氣影響D裝置中水的檢驗，裝置E中需要用堿石灰．
（1）鋅和濃硫酸反應是二氧化硫、硫酸鋅和水；
（2）反應時濃H₂SO₄ 濃度逐漸變稀，Zn與稀H₂SO₄ 反應可產生H₂；
（3）裝置是氣體驗證試驗，所以需要裝置氣密性完好；
（4）二氧化硫具有還原性，能與具有強氧化性的酸性KMnO₄溶液反應；
（5）分析裝置圖可知，生成的氣體中有二氧化硫和氫氣，所以裝置A是驗證二氧化硫存在的裝置，選品紅溶液進行驗證；通過高錳酸鉀溶液除去二氧化硫，通過裝置B中的濃硫酸除去水蒸氣，利用氫氣和氧化銅反應生成銅和水蒸氣，所以利用裝置D中 的無水硫酸銅檢驗水的生成，為避免空氣中的水蒸氣影響D裝置中水的檢驗，裝置E中需要用堿石灰；
（6）證明氣體X中含氫氣，C裝置中黑色氧化銅變為紅色銅，D裝置中白色硫酸銅變為藍色．

解答 解：（1）鋅和濃硫酸反應是二氧化硫、硫酸鋅和水，反應的化學方程式為Zn+2H₂SO₄（濃）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$ZnSO₄+SO₂↑+2H₂O，
故答案為：Zn+2H₂SO₄（濃）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$ZnSO₄+SO₂↑+2H₂O；
（2）當Zn與濃H₂SO₄ 反應時濃H₂SO₄ 濃度逐漸變稀，Zn與稀H₂SO₄ 反應Zn+H₂SO₄=ZnSO₄+H₂↑，產生H₂，
故答案為：隨反應進行，硫酸濃度降低，與Zn反應生成氫氣；
（3）裝置是氣體驗證試驗，所以需要裝置氣密性完好，實驗開始先檢驗裝置的氣密性，
故答案為：檢查裝置的氣密性；
（4）通過高錳酸鉀溶液除去二氧化硫，反應為5SO₂+2KMnO₄KMnO4+2H₂O═K₂SO₄ +2MnSO₄+2H₂SO₄，
故答案為：除去二氧化硫；
（5）分析裝置圖可知，生成的氣體中有二氧化硫和氫氣，所以裝置A是驗證二氧化硫存在的裝置，選品紅溶液進行驗證；通過高錳酸鉀溶液除去二氧化硫，通過裝置B中的濃硫酸除去水蒸氣，利用氫氣和氧化銅反應生成銅和水蒸氣，所以利用裝置D中 的無水硫酸銅檢驗水的生成，為避免空氣中的水蒸氣影響D裝置中水的檢驗，裝置E中需要用堿石灰，
故答案為：濃H₂SO₄；吸收氣體中的水分；
（6）白色硫酸銅粉末遇水變藍，證明氣體X中含氫氣，需證明通過氧化銅反應生成水，現象為：C裝置中黑色氧化銅變為紅色銅，D裝置中白色硫酸銅變為藍色；證明生成了水，
故答案為：C中黑色的氧化銅變成紅色的銅，D中白色無水硫酸銅變藍．

點評 本題考查了濃硫酸與金屬反應產物的實驗驗證方法和試劑選擇，側重考查學生實驗基本操作、物質的性質、物質的檢驗等知識點，同時還考查學生思維的嚴密性，明確實驗原理是解本題關鍵，題目難度中等．