Question

【題目】某研究小組同學(xué)為探究鋅與硫酸反應(yīng)生成SO2、H2的臨界濃度(濃硫酸能與鋅反應(yīng)生成SO2的最低濃度)設(shè)計(jì)了如下實(shí)驗(yàn)。在大試管A中加入100mLl 8mol/L硫酸，向連接在塑料棒上的多孔塑料球內(nèi)加入足量的鋅粒(塑料棒可以上下移動(dòng))，在試劑瓶D中加入足量的濃NaOH溶液(加熱和夾持裝置已省略)。

已知：鋅與濃硫酸接觸，開(kāi)始時(shí)反應(yīng)緩慢，可以適當(dāng)加熱以加速其反應(yīng)，當(dāng)有大量氣泡生成時(shí)，該反應(yīng)速率會(huì)明顯加快并伴有大量的熱放出。

(1)請(qǐng)寫(xiě)出鋅與硫酸反應(yīng)產(chǎn)生SO2的化學(xué)方程式______________。

(2)在組裝儀器之后，加入試劑之前必須進(jìn)行的操作是__________。

(3)長(zhǎng)導(dǎo)管B的作用是______，如果沒(méi)有這個(gè)設(shè)計(jì)，最終測(cè)定的臨界濃度會(huì)_________。(填“偏高”、“偏低"或“無(wú)影響”)

(4)裝置中干燥管C的作用是_______，請(qǐng)簡(jiǎn)述如何判斷硫酸已達(dá)臨界濃度________。

(5)反應(yīng)結(jié)束后向D裝置中加入足量的H2O2溶液和足量的BaCl2溶液，充分反應(yīng)后將所得沉淀過(guò)濾、洗滌、干燥、稱量得到固體質(zhì)量為a克，則濃硫酸與鋅反應(yīng)的臨界濃度為：_________mol/L。(用含a的計(jì)算式表示，忽略體積變化)

(6)某同學(xué)通過(guò)聯(lián)系氧化還原反應(yīng)的相關(guān)知識(shí)，認(rèn)為也可以利用硫酸酸化的高錳酸鉀溶液對(duì)D中的SO32-進(jìn)行滴定，通過(guò)滴定出的SO32-的物質(zhì)的量計(jì)算臨界濃度，你認(rèn)為他的這一想法是否可行?________(填“可行”或“不可行”)，原因是__________。

Answer 1

【答案】Zn+2H2SO4(濃)=ZnSO4+SO2↑+2H2O 檢驗(yàn)裝置氣密性 導(dǎo)氣、冷凝回流 偏低 防倒吸 在F處收集氣體并驗(yàn)純，如果確定收集到了氫氣則證明硫酸濃度已經(jīng)降到臨界點(diǎn)以下 不可行 實(shí)驗(yàn)過(guò)程中不能保證得到的Na2SO3溶液是否會(huì)被空氣中的氧氣氧化變質(zhì)，造成滴定結(jié)果不準(zhǔn)確

【解析】

設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)探究鋅與硫酸反應(yīng)生成SO2、H2的臨界濃度，因?yàn)樵撗b置是一個(gè)氣體發(fā)生裝置，在組裝儀器之后，組裝好儀器之后檢查裝置氣密性；檢驗(yàn)硫酸與鋅反應(yīng)生成二氧化硫的最低濃度，即臨界濃度，測(cè)定從二氧化硫的物質(zhì)的量，根據(jù)Zn+2H2SO4(濃)=ZnSO4+SO2↑+2H2O的方程式，計(jì)算出生成一定量的二氧化硫需要消耗的硫酸，總硫酸的物質(zhì)的量減去生成一定量二氧化硫消耗的硫酸的物質(zhì)的量，計(jì)算出剩余硫酸的物質(zhì)的量，依據(jù)c=，計(jì)算出最終測(cè)定硫酸的臨界濃度。

（1）剛開(kāi)始硫酸的濃度比較大，與鋅反應(yīng)生成二氧化硫，其反應(yīng)方程式為Zn+2H2SO4(濃)=ZnSO4+SO2↑+2H2O；

（2）該裝置是一個(gè)氣體發(fā)生裝置，在組裝儀器之后，檢查裝置的氣密性，若氣密性良好，再加入藥品；

（3）該反應(yīng)是個(gè)放熱反應(yīng)，長(zhǎng)導(dǎo)管B的作用是導(dǎo)氣、冷凝的作用，使水蒸氣冷凝回流，起到了確保硫酸溶液的體積不變的作用；如果沒(méi)有這個(gè)設(shè)計(jì)，最終測(cè)定的臨界濃度會(huì)偏低；

（4）二氧化硫是污染氣體不能排放到空氣中，需要用氫氧化鈉溶液吸收，利用干燥管C防止液體發(fā)生倒吸；判斷硫酸已達(dá)臨界濃度:根據(jù)反應(yīng)一段時(shí)間，濃硫酸變?yōu)橄×蛩幔�稀硫酸與鋅反應(yīng)不能生成二氧化硫，而是生成氫氣，故在F處收集氣體并驗(yàn)純，如果確定收集到了氫氣則證明硫酸濃度已經(jīng)降到臨界點(diǎn)以下；

（5）加入足量的H2O2溶液把亞硫酸鈉氧化為硫酸鈉，加入足量的BaCl2溶液生成硫酸鋇沉淀，充分反應(yīng)后將所得沉淀過(guò)濾、洗滌、干燥、稱量得到固體質(zhì)量為a克，n(BaSO4)=，n(SO2)=，消耗硫酸的物質(zhì)的量為：n(H2SO4) =n(SO2)=2×，Zn+2H2SO4(濃)=ZnSO4+SO2↑+2H2O，濃硫酸與鋅反應(yīng)的臨界濃度為： =

mol/L；

（6）不能用硫酸酸化的高錳酸鉀溶液對(duì)D中的SO32-進(jìn)行滴定，因?yàn)樵诘味ǖ倪^(guò)程中溶液中的亞硫酸根離子會(huì)被空氣中的氧氣氧化為硫酸根離子，造成滴定結(jié)果不準(zhǔn)確。